某市水資源量及時(shí)空分布特征分析

蔡海龍

（新蔡縣河塢水電站，河南 新蔡 463500）

1 基本情況

1.1 自然地理

該市位于東經(jīng)112°33＇～113°37＇和北緯34°31＇～34°52＇之間，鄭州市西南82 km 處的淺山丘陵區(qū)，東起虎牢關(guān)與滎陽為鄰，西至黑石關(guān)與偃師接壤，南依嵩山和登封、新密為界，北隔黃河與孟州、溫縣相鄰，東瞻河南省會(huì)鄭州，西望洛陽。

1.2 水文氣象

該市地處屬北溫帶半干旱季風(fēng)型大陸性季風(fēng)氣候。冬季天氣晴冷干燥，氣溫低，降水較少；春季升溫快、多風(fēng)，氣候多變；夏季炎熱多雨；秋季降溫急，降水減少。多年平均氣溫14.80 ℃，年均日照2 300 h，平均降水量為605.20 mm，區(qū)域年蒸發(fā)量2 156.40 mm。年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北東風(fēng)（ENE），頻率為13.90%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)（SW），頻率為13%，年平均風(fēng)速為1.90 m/s，靜風(fēng)頻率占9.60%。年降水量多集中在6-9月，約占全年總降水量的70%。

1.3 地形地貌

該市屬豫西山區(qū)黃土丘陵的一部分。地勢(shì)南高北低，由西南向東傾斜，相對(duì)高差大。東南和西南為基巖山區(qū)，東南的五指嶺、紫金山、虎頭山、青龍山、亂石山、雞冠山、青堆山、六頭山等群山層疊，海拔均在700 m 以上。南部嵩山，山勢(shì)陡峻，山背起伏，京兆的主峰海拔為1 440.20 m，是區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)。由南和東南向北和西北延伸的黃土丘陵區(qū)，海拔高程120～700 mm，地形起伏大，沖溝發(fā)育，溝壑縱橫。北部邙嶺區(qū)為黃土丘陵，海拔300 m 以上，沖溝亦很發(fā)育。黃河灘區(qū)及伊洛河兩岸分布有沖積平原，海拔高度在120 m 以下，地勢(shì)平坦。

1.4 水文地質(zhì)特征

本區(qū)位于滎鞏復(fù)背斜北翼，地形南高北低，地層自南而北由老到新呈規(guī)律性變化。地層走向近東西，傾向北，出露齊全，南部分水嶺地帶為變質(zhì)巖系，向北分別為碳酸鹽巖和碎屑巖沉積，河谷階地，山前傾斜平原和丘陵區(qū)為松散巖類沉積。因此，根據(jù)地下水的埋藏條件，水理性質(zhì)和水力特征，將本區(qū)分為松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，基巖裂隙水。其中松散巖類孔隙水又以地層為基礎(chǔ)，水文地質(zhì)要素為依據(jù)，開采利用為目的的原則，將其分為三個(gè)含水層組：第一含水層組，相當(dāng)于全新統(tǒng)（Q4）；第二含水層組相當(dāng)于上、中更新統(tǒng)（Q3、Q2）；第三含水層組相當(dāng)于下更新統(tǒng)、新近系（Q1-N）。

由此看來，松散巖類孔隙水屬多層結(jié)構(gòu)含水層。根據(jù)埋藏深度和水力性質(zhì)及開采技術(shù)條件，將其分為淺層水（一般60 m深度，局部略深于60 m，相當(dāng)于第一、二含水層組）；中深層相當(dāng)于第三含水層組。

2 水資源量及時(shí)空分布特征分析

2.1 降水量時(shí)空分布特征分析

1956-2015 年全市多年平均降水量584.30 mm，降水總量6.08 億m3。區(qū)域內(nèi)降水量呈現(xiàn)東部大于西部，南部大于北部的分布趨勢(shì)。降水量年內(nèi)分配特點(diǎn)表現(xiàn)為汛期集中，季節(jié)分配不均，最大、最小月相差懸殊，由年平均各月降水量表1中可以看出，汛期（6-9月）降水量約378 mm，約占全年的66%。夏季6-8 月降水最多，降水量為304 mm，約占全年降水量的53%。年內(nèi)最大月與最小月相差懸殊，多年平均以7 月份降水量最多，為134 mm；最小月降水量多發(fā)生在1月、12月，多年平均7 mm，最大月是最小月降水量的20 倍。

表1 多年平均各月降水量統(tǒng)計(jì)表

由于季風(fēng)氣候的不穩(wěn)定性和天氣系統(tǒng)的多變性，造成年際之間降水量差別很大。全市降水量的年際變化，具有最大與做小年降水量相差懸殊和年際豐枯變化頻繁等特點(diǎn)。

2.2 水資源量時(shí)空分布特征分析

2.2.1 地表水資源量分析

2.2.1.1 地表水資源量

地表水資源量是指河流、湖泊、冰川等地表水體中由當(dāng)?shù)亟邓纬傻摹⒖梢灾鹉旮碌膭?dòng)態(tài)水量，用河川天然徑流量表示。地表水資源量采用水文比擬方法計(jì)算，則采用降水量加權(quán)的面積比縮放，即：采用降水量加權(quán)的面積比縮放，即：

式中：W分區(qū)、W控—分區(qū)和控制站水量；P分區(qū)、P控—分區(qū)和控制站的面雨量；F分區(qū)、F控—分區(qū)和控制站的面積；α控-控制站年徑流系數(shù)。

通過計(jì)算，全市多年平均地表水資源量11 078 萬m3,折合徑流深106.40 mm，徑流系數(shù)0.19。具體地表水資源量計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 地表水資源量計(jì)算結(jié)果表

2.2.1.2 地表水資源量時(shí)空分布特征分析

①區(qū)域分布，地表水資源量區(qū)域分布主要受降水量、流域下墊面產(chǎn)匯流條件影響。南部山區(qū)地表水資源量相對(duì)較多，多年平均為3 716 萬m3，折合徑流深112.70 mm；北部其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)地表水資源量相對(duì)較少，多年平均徑流深僅為99.40 mm。②年內(nèi)分配，地表水資源量主要產(chǎn)生在汛期7 月份以后，最大四個(gè)月出現(xiàn)時(shí)間稍滯后于降水量。全市多年平均最大四個(gè)月地表水資源量占全年的45%左右，多年平均月最大值出現(xiàn)在8-9月份，月最小值出現(xiàn)在2 月份，月最大值是最小值的2～3倍。

2.2.2 地下水資源量分析

全市多年平均地下水資源量采用下式計(jì)算；

式中：Q資—平原區(qū)分區(qū)近期多年平均地下水資源量；Pr山—山丘區(qū)多年平均地下水資源量（多年平均降水入滲補(bǔ)給量）；Q平資—平原區(qū)多年平均地下水資源量；Q側(cè)補(bǔ)—平原區(qū)多年平均山前側(cè)向補(bǔ)給量；Q基補(bǔ)—平原區(qū)河川基流量形成的多年平均地表水體補(bǔ)給量。

通過計(jì)算，全市地下水資源量為11 547 萬m3，其中：平原區(qū)4 327 萬m3，山丘區(qū)7 212 萬m3。全市均為淡水區(qū)（礦化度≤2 g/l）。淺層地下水資源量計(jì)算成果見表3。

表3 某市淺層地下水資源量計(jì)算成果表 單位：萬m3

2.2.3 水資源總量分析

水資源總量計(jì)算:

式中：W-水資源總量；Rs-地表徑流量（不包括河川基流量）；R-河川徑流量（即地表水資源量）；Pr-地下水降水入滲補(bǔ)給量；Rg-河川基流量（平原區(qū)只計(jì)降水入滲補(bǔ)給量形成的河道排泄量），根據(jù)該市實(shí)際特點(diǎn)，河川基流量為0。

通過地表水資源量和地下水資源量計(jì)算結(jié)果，得到該市多年平均水資源總量和不同降水保證率下的水資源總量（具體見表4）。

表4 不同保證率水資源量總量計(jì)算成果表

2.2.4 水資源可利用量分析

2.2.4.1 地表水可利用量

地表水可利用量是指在可預(yù)見時(shí)期內(nèi)，在統(tǒng)籌考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境和其他用水的基礎(chǔ)上，通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施，可供河道外生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的一次性最大水量。多年平均地表水資源量采用下式計(jì)算：

該市多年平均天然徑流量11 078 萬m3，河道生態(tài)環(huán)境需水量1 662 萬m3，多年平均下泄洪水量4 157 萬m3，計(jì)算出某市多年平均地表水可利用量為5 260 萬m3，可利用率為47.50%。

2.2.4.2 地下水可采量

因山丘區(qū)地下水大部分以河川基流量、泉水出露量排泄于地表，已計(jì)入地表水可供水量中，不宜再納入地下水可開采量計(jì)算中。地下水可采量計(jì)算只計(jì)算平原區(qū)淺層地下水可采量，采用可采系數(shù)法計(jì)算。

地下水可采量采用可開采系數(shù)法，計(jì)算公式如下：

式中，Wdk-淺層地下水可采量；ρ-淺層地下水可開采系數(shù)；Wdz-淺層地下水總補(bǔ)給量。

經(jīng)過計(jì)算分析，全市地下水可采量為3 710 萬m3，可開采模數(shù)為20.80萬m3/km2。

3 結(jié)語

根據(jù)水資源量及時(shí)空分布特征分析，某市水資源可利用總量等于地表水可利用量5 260 萬m3與淺層地下水資源可采量3 710 萬m3之和再扣除兩者之間重復(fù)計(jì)算量251 萬m3，水資源可利用總量為8 719 萬m3，水資源總量可利用模數(shù)為8.40 萬m3/km2。