崔 官,姜哲石,李東日,千 剛,杜連梅
(吉林省水文水資源局延邊分局,吉林 延吉 133001)
1.1.3確定生態(tài)用水量和棄水量的枯算方法
地表水可利用量=總地表水量-生態(tài)用水量-棄水量
該方法不僅考慮到了生態(tài)用水量,同時也考慮到了在汛期難以利用必須棄掉的部分水量。它是以月最大流量和多年月平均流量的比值為基準,采用不同的系數(shù)來確定其棄水量。這樣雖考慮到了水量在年內分配不均所造成的難以利用那部分水量,但只考慮到多年平均的比值,過于籠統(tǒng),會造成某些年洪水量很小而棄水量很大的情況。
對于地表水資源總量的計算,目前基本已有一定的方法可循,即對于某個地區(qū)、某個頻率,地表水資源總量是一定的。然而,對于地表水資源可利用量的估算,尚未形成統(tǒng)一的認識。
到目前為止,對地表水資源可利用量的估算方法一般有以下幾種∶
1.1.1劃分利用率的估算方法
1)利用率大于0.5,可利用量=可供水量;
2)利用率小于0.2,可利用量=工業(yè)生活用水量+灌溉用水量+其他用水量;
3)利用率在0.2~0.4之間,可利用量=利用率×地表水總量×修正系數(shù)。
這種方法是將可利用量和利用率直接掛鉤。但對于一個地區(qū),如果現(xiàn)狀利用率過高,有可能對地表水已經(jīng)開采過量,如果再以此來確定可利用量,得出的結果將會使環(huán)境進一步惡化。
1.1.2分區(qū)域的估算方法
1)山丘區(qū):可利用量=總水量一棄水量;
2)平原區(qū):可利用量=總水量一各河段用水量。
該方法將一個區(qū)域分成兩部分來考慮,根據(jù)不同的地理特點分別計算,但在每個區(qū)域計算的時候有所忽略。即在山丘區(qū)忽略了生態(tài)用水量,在平原區(qū)忽略了汛期的棄水量,這樣的簡單計算有可能使估算結果偏差較大。
吸收以上方法的可行之處,在此提出估算地表水資源可利用量的另一種方法。
地表水資源可利用量是從可持續(xù)發(fā)展的原則出發(fā),在地表水資源總量中扣除維持河道內生態(tài)環(huán)境用水和難以控制或不可利用的那部分水量后,剩余的人類可利用的最大水量。因此,在估算的時候,需要分別計算生態(tài)環(huán)境用水量和汛期棄水量。
保留河道內生態(tài)徑流量,可避免因過量用水造成河流斷流及其它環(huán)境生態(tài)問題。因此,在估算地表水資源可利用量時,必須將生態(tài)徑流量扣除。生態(tài)徑流量由兩部分組成:
1)汛期的沖沙沖污等生態(tài)徑流量。汛期棄水量是汛期難以利用的水量,其中一部分可作為生態(tài)用水,因此汛期生態(tài)徑流量由汛期棄水量提供,無需單獨計算。
2)非汛期保持河流基本功能所需的最小允許基流量Wj。
現(xiàn)以牡丹江流域大山咀子水文站徑流資料來初步分析該估算方法。
牡丹江流域位于延邊朝鮮族自治州西北部,屬北緯的中緯度地帶。大山咀子水文站地處該流域,將該站1999-2008年水文實測資料經(jīng)過分析計算,得到各年的徑流量及基流量,見表1。其中4-9月份為汛期。
參考國內外經(jīng)驗,采用0.6為利用系數(shù),估算基流的可利用部分,即基流的40%作為河道內最小允許基流量Wj。聯(lián)系實際情況,在大山咀子水文站采用近10年基流量平均值的40%作為最小允許基流量Wj,這部分流量是必須得到保證的,計算結果見表1。
表1 大山咀子水文站近10年徑流資料及最小允許基流量 億m3
由于每個汛期水量越大,難利用的水就越多,即汛期棄水量越大,因此具體的量可以采用不同的棄水系數(shù)來確定。對大山咀子水文站1969-2008年這40年的徑流資料進行分析,提出以下幾種確定棄水系數(shù)的方法∶
1)以每年月最大流量與最小流量之比值為基準,該比值與所占的累計比例見表2。從表2可見,在這40年中,各種比值的分布不均,比值大于70的較多,且經(jīng)過分析,該方法會出現(xiàn)某一年汛期流量不大而棄水量很大的情況。
2)以每年月最大流量與多年平均月最小流量之比為基準,該比值與所占的累計比例見表2。較第1種方法,各種比值分配相對均勻,由于采用同一個基礎,結果是汛期流量大,棄水量也大,相對較符合實際。
3)以每年月最大流量與多年月平均流量之比值為基準,該方法與第2種方法
相似,結果也相差不多。但從表2中可以看出,中間段的比值跳躍性相對有所減少,因此結果更趨于穩(wěn)定。
比較3種方法的結果,認為采用第3種方法最為適宜。
通過分析當?shù)囟嗄甑慕涤?、徑流資料及近幾年部分較大河流汛期的下泄水量,確定棄水系數(shù)見表3。
按照牡丹江流域大山咀子水文站的資料,近10年最大月與多年月平均流量的比值及棄水量見表4。
表2 各種流量比值及累計比例
表3 棄水系數(shù)
生態(tài)徑流量即為最小允許基流量與汛期棄水量之和,由此可推得牡丹江流域當?shù)亟?0年平均地表徑流量為18.73億m3,地表水資源可利用量為9.30億m3,可利用率為0.50。
表4 最大月與年月平均流量比值及棄水量
本文提供了計算地表水資源可利用率的一種新思路,該方法對每年徑流量和棄水量進行了分析計算,不會出現(xiàn)個別偏離的現(xiàn)象。棄水量的多少直接受汛期水量的影響,符合汛期水量越多,難利用水量越多的實際情況。但棄水量的確定根據(jù)不同地區(qū)不同來水特點及經(jīng)濟技術條件等應有不同的棄水系數(shù),在計算的時候還需要具體情況具體分析。本方法所確定的地表水資源可利用率看似偏高,但考慮到牡丹江流域屬于東部山區(qū),有較大的調蓄能力,因此其結果是較為合理的。