地表水资源可利用量计算方法探讨
关键词：地表水资源；可利用量；相关分析
1、概述
水资源是重要的自然资源和经济资源，对水资源的开发利用应有一定的程度。因此，在水资源评价工作中，不仅要评价地表水资源的数量，还要搞清地表水资源的可利用量，为合理形利用地表水资源提供科学依据。
对地表水资源可利用量的计算，通常采用的方法：一是扣损法，即选定某一频率的代表年，在已知该年的自产水量（指当地降水产生的径流量）、入境水量基础上，扣除蒸发渗漏等损失，以及出境入海等不可利用的水量，求得该频率的地表水资源可利用量。二是根据现状中大中型水利工程设施，对各河的径流过程以时历法或代表年法进行调节计算，以求得某一频率的地表水资源可利用量。上述两种方法中，选择代表年具有一定的任意性，而时历法的调节计算不仅需要大量的相关资料，而且工作量繁杂。笔者结合我省地表水资源开发利用现状，提出适合我省情况，并具有一定精度较为简便的地表水资源可利用量计算方法。
2、地表水资源可利用量的有关因素与河道内用水量的估算
2.1频率
地表水资源可利用量具有频率的概念。区域地表水资源可利用量是在区域自产水量和区外流入水量的基础上分析计算的，而不同频率的区域自产水量和区外流入水量是不相同的。因此，地表水资源可利用量也必与频率有关。
2.2水平年
地表水资源可利用量具有水平年的概念。不同水平年地表水的蓄、引、提等工程措施有所不同，其管理水平、调度运行方案也会有差异，因而在相同的区域自产水量和区外流入水量的条件下，地表水资源的可利用量也是不同的。
此外，河道内用水、下游地区用水以及地表水水质污染程度等因素，也将影响地表水资源的可利用量。
2.3河道内用水
河道内用水包括生产（如航运、水力发电等）和生态用水。我省水资源十分匮乏，水资源的供需矛盾非常突出。因此，对于河道内的生产用水暂不考虑，本文仅估算了河道内的生态用水。
河北省河流枯季断流主要发生在平原地区，平原区分布的河流大多属于大清河水系及子牙河水系，现阶段改善河道内生态环境的具体目标是：大清河水系保证白洋淀不干淀，平水年白洋淀的蓄水量保持20世纪70年代平水年的水平。子牙河水系下游主要控制站——献县水文站平水年枯季平均流量，不小于20世纪70年代平水年的枯季平均流量。由于滦河、潮白蓟运河及永定河山区的大型水库及主要控制工程分属水利部、北京市和天津市管理，南运河水系的两大支流中，漳河出山口大型水库——岳城水库由水利部管理，卫河山区均位于河南省境内。上述河流我省均没有调度运用权和控制能力，因此，这些河流的河道内生态用水问题难以确定。至于大清河、子牙河水系的水质污染问题，应当依靠排污企业及城市通过污水处理达标排放来解决，在目前水资源十分紧缺的情况下，不宜采用增加清水流量进行稀释的途径来改善水质。通过资料分析，白洋淀20世纪70年代平水年年平均蓄水量0.69亿m3，全年水面蒸发量0.94亿m3，周边的侧向渗漏量0.22亿m3.由此可知，要保持70年代平水年的平均蓄水量，需要入淀水量1.85亿m3.因此，在最不利的情况下（如1984～1986年入淀水量为零）要使白洋淀年平均蓄水量保持0.69亿m3，则需要山区水库补水3.19亿m3（沿途输水损失按0.42考虑）。
子牙河系献县水文站，20世纪70年代平水年枯季平均流量为5.56m3／s，90年代为零，要维持70年代枯季平均流量需补水5.56m3／s，枯季按270d计，需要山区水库补水2.36亿m3（沿途输水损失按0.45计）。
为了实现现阶段大清河系及子牙河系河道内生态环境目标，河道内生态用水量共需5.55亿m3.
3、地表水资源可利用量计算方法
我省地表水资源开发利用程度很高，现状平水年地表水的供水量达到自产水量的55％左右；偏枯年可以达到70％左右。因而目前供水水平扣除回归水的重复量，基本上反映了现状地表水工程措施可能控制利用的河道外一次性最大水量。
为了能代表现状条件下的自产水量、入境水量、出境水量及地表水的供水量，本次采用1990～2000年资料进行分析，为了顾及北京和天津两市的用水量，我们的入境水量中扣除了引滦入津及潮白河、蓟运河、永定河山区的出境水量，具体步骤如下：
（1）搜集1990～2000年自产水量、入境水量，滦河（引滦入津）、潮白、蓟运和永定河山区的出境水量，以及本省地表水供水量。并分析自产水量的相应频率，计算自产水量＋（入境水量——四河山区的出境水量）和地表供水量占该水量的比率（β，即地表水利用系数），见表1.其中1990～1997年自产水量、入境和出境水量采用《河北省水资源状况分析报告》中的数据，该数据基本上代表了现状水利工程状况下地表水的最大供水量，扣除重复利用水量，即为地表水的可利用量。1998～2000年采用《河北省水资源公报》中数据，1990～2000年地表水供水量采用《河北省水资源公报》中的数据。1990～2000年自产水量的相应频率是根据修正为现状下垫面条件下的产流量（1956～1997年系列）计算的统计参数求得。
（2）通过资料分析，建立自产水量～“入境水量”相关图。
（3）建立自产水量相应频率与β相关图。
4、平水年和偏枯水年地表水资源可利用量
由《河北省水资源状况分析报告》可知，平水年（P=50％）的自产水量为107亿m3，偏枯年（P=75％）为75.1亿m3。
一般年份我省地表供水量当中70％供平原地区，而且主要是山前平原，30％供山丘区（包括山间盆地）。目前山前平原区的地下水埋深均在10m以上，地下水位远远低于平原河道河底高程，因而河道和渠系的渗漏损失，以及渠灌的田间渗漏水量，只能补给地下水，不可能回归河道和渠系。近年来山区的地下水开采量发展很快，地下水年开采量由20世纪70年代末的12亿m3增加到90年代末的23亿m3.而这些开采井多分布在渠系较多的山间盆地，山间盆地较多的张家口、承德、唐山、秦皇岛四市，山区地表水供水量和地下水开采量分别占全省山区地表水供水量和地下水开采量的80％和70％，地下水埋深一般在8m以上。由此说明，山区地表灌溉的渗漏部分，主要被地下水开采，回归河道被重复利用部分很少，占地表水供水量不会超过5％。因此，上述计算的平水年和偏枯年的地表水供水量，基本上代表了现状水平年没有扣除河道内生态用水情况下的地表水资源可利用量。在自产水量＋“入境水量”中扣除现阶段河道内生态用水5.55亿m3之后，平水年的地表水资源可利用量为（114.7－5.55）×0.51=55.7亿m3.偏枯水年的地表水资源可利用量为（77.3－5.55）×0.69=49.5亿m3.
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