供水工程改造項目降水量時空分布特征及水資源總量計算

劉立云

（商丘市水利科技推廣中心，河南 商丘 476000）

1 基本概況

1.1 項目區基本情況

項目屬于獨立工礦區，具有相對完善的行政、商業、服務行業等配套行業，生產、生活共用一套供水系統，采用三級加壓提升供水方式。現利用距公司5 km 二級水源地留山河水場做為主取水點，取水后加壓到一級供水點水場加壓后分供生產、生活使用。同時，在生產區院內打有3 眼深水井作為補充水源。近年來，隨著降水量逐年減少，河道采砂嚴重，留山河水源地也面臨著河道斷流，枯水期逐漸長，無水可供的局面，加之制水工藝落后、管道、供水設施日趨老化，已無力保證單位生產、生活用水；居民對生活用水的質量、水量需求的日益提高，留山河水源地已不能滿足用水需求。為改善人民的生活環境和水平，加強城鎮基礎設施建設，需改造供水設施，解決供水難的問題。

1.2 地形地貌

該縣位于河南省西南部，伏牛山脈南麓，三面環山，地勢西北高，東南低，秦嶺山脈東延形成的伏牛山、綿亙于西部、西南部和北部、東北部，大小山峰300 余座，群山環繞，最高峰石人山位于西北部，海拔2 153.10 m。諸山呈弓形自西北向西南和北、東北部蜿蜒展開，中部起伏平緩，向東南敞開，整體輪廓略呈“簸箕形”。地貌組合以山地為主，高低懸殊，過渡明顯。山地面積占總面積的34.40%；丘陵地面積較大，占62.50%；平原僅占3.10%。地貌輪廓受地質構造條件的控制，使區內山脈和河流均沿構造方向展布。地貌形態還受巖性和外力地質作用影響，而形成不同的地貌類型。按成因分為侵蝕構造地形、侵蝕－剝蝕地形、侵蝕－堆積地形。

1.3 水文氣象

項目區位于北亞熱帶大陸性季風氣候區北緣，總氣候特征：光照充足，雨量充沛，溫暖濕潤；光、溫、水的地域差異明顯；冬夏長，春秋短，四季分明；夏季高溫多雨，冬季干寒。歷年平均氣溫14.80℃，最高氣溫41.60℃，最低氣溫-13.80℃；歷年平均降水量889.10 mm，最大降水量1 606.60 mm ，最小降水量530.10 mm；歷年平均無霜期216 d；歷年平均日照1 978.80 h。

2 降水量時空分布特征及水資源總量計算

2.1 降水量及其時空分布特征

2.1.1 降水量

據統計計算，該縣多年平均降水量為882.50 mm，P＝20%保證率年降水量1 036.20 mm，P＝50%保證率年降水量869.34 mm，P＝75% 保證率年降水量761.50 mm，P＝95% 保證率年降水量610.80 mm。該縣1956-2016 年典型年降水量見表1。

表1 某縣1956-2016年系列降水量典型年月分配成果表單位：mm

2.1.2 降水量時空分布

受大氣環流季節性變化影響，降水量年內分配很不均衡，降水主要集中在汛期，降水量的年際變化大。該縣汛期4 個月的多年平均降水量599.50 mm，占全年降水量的67.90%。非汛期的10 月到來年5 月為少雨季節，8 個月的多年平均降水量為283 mm，占全年降水量的32.10%。年初1、2 月和年末12 月份降水量更少，多年平均不足20 mm。年內各月份之間降水量差異較大，降水最大月與最小月相差懸殊。多年7月份或8 月份降水最多，降水量在170 mm 以上。最小月降水多出現在1 月份或12 月份，降水量一般約10 mm，最大月降水是最小月的24 倍。該縣多年平均降水量年內分配情況見圖1。

圖1 某縣多年平均（1956-2016年）降水量年內分配圖

季風氣候的不穩定性和天氣系統的多變性，造成年際之間降水量差別很大。該縣年際變化較為劇烈，具有最大與最小年降水量相差懸殊和年際間豐枯變化頻繁等特點。年最大降水量1 606.60 mm，發生在1964 年，是多年均值的1.80 倍；年最小降水量530.10 mm，發生在1966 年，豐枯年降水量之比達3倍，豐枯相差懸殊。區域降水量的時空分布特點不利于農作物生長和區域水資源的開發利用。

2.2 地表水水資源量及計算

2.2.1 計算方法

地表水資源系指區域內河流、湖泊、冰川等地表水體中，由當地降水形成的可以更新的動態水量，或用天然河川徑流量表示。區域地表水資源量（天然河川徑流量）的計算，采用各水系主要控制站或代表站年徑流量成果為依據進行降水量加權的面積比縮放，逐年推算行政區地表水資源系列。

2.2.2 該縣地表水資源量（河川徑流量）

經計算：該縣1956-2016 年多年平均地表水資源量94 343萬m3，折合徑流深321.60 mm，年徑流系數0.36 。P=20% 保證率地表水資源量133 401 萬m3，徑流深454.80 mm；P=50%保證率地表水資源量80 759 萬m3，徑流深275.30 mm；P=75%保證率地表水資源量53 019 萬m3，徑流深180.80 mm；P=95%保證率地表水資源量30 379 萬m3，徑流深103.60 mm。該縣地表水資源量成果見表2。

表2 該縣不同保證率月平均（典型年）天然徑流量成果表單位：萬m3

該縣地表水資源量具有明顯的季節變化特征，河川徑流主要集中在汛期6-9 月。根據區域多年平均地表水年徑流分析，多年平均汛期4 個月徑流量達68 343 萬m3，占全年徑流量的72.40%；非汛期8 個月26 001 萬m3，占全年的27.60%，其中最枯時段一般出現在12 月及次年1-2 月份。地表徑流的年際變化比降水量更大。在61 年的計算系列中，1964 年地表水資源量最多為307 931 萬m3，徑流深1 093.90 mm，是1966 年（最枯年份）83.50 mm 的13.10 倍，年徑流的豐枯差別比降水量豐枯更懸殊。

2.3 地下水資源總量計算

在收集大量資料的基礎上，對近期下墊面條件下多年平均（1980-2016 年）淺層地下水資源量及其時空分布特征進行全面分析。依據相關評價成果，該縣多年平均地下水資源量為22 116 萬m3/a，該縣淺層地下水平均資源模數為7.90 萬m3/km2。

水資源總量是指評價區域內當地降水形成的地表和地下的產水量，一般采用下式計算：Q=R+W-D（1）

式中：Q—水資源總量；R—河川徑流量（地表水資源量）；W—地下水資源量；D—地表水與地下水之間重復計算量。

1956-2016 年平均水資源96 701 萬m3，產水模數34.40萬m3/km2，產水系數0.39。水資源成果見表3。

表3 某縣水資源總量特征值表

3 結語

根據水資源量及時空分布特征分析，該縣現狀年年度水資源總量為4.25 億m3，其中地表水3.96 億m3，地下水2.20 億m3，重復利用量1.91 億m。