■吳海英 ■廣東省惠州市惠城區(qū)水務(wù)局總工程師室，廣東 惠州 516001

1 前言

水資源是人類不可缺少的自然資源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源之一。水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用關(guān)系全球發(fā)展，淡水短缺已經(jīng)成為21世紀(jì)人類繼全球變暖之后的第二大問(wèn)題，由于我國(guó)水資源存在時(shí)空分布不均、供需矛盾突出，開(kāi)發(fā)利用程度高，利用效率低，浪費(fèi)嚴(yán)重等特點(diǎn)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源的短缺已成為制約各行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

水資源優(yōu)化配置評(píng)價(jià)問(wèn)題是在20 世紀(jì)90 年代初提出來(lái)的，并逐步應(yīng)用到水資源的規(guī)劃與管理中。水資源優(yōu)化配置評(píng)價(jià)不僅要考慮適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需求，還應(yīng)盡可能地滿足人類所依賴的生態(tài)環(huán)境對(duì)水資源的需求，以及未來(lái)社會(huì)對(duì)水資源的基本需求。水資源優(yōu)化配置評(píng)價(jià)是需水管理的核心之一，是區(qū)域水資源系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，也是可持續(xù)發(fā)展觀在水資源利用上的具體體現(xiàn)。本文主要是通過(guò)對(duì)邙山生態(tài)園水資源的供需水量平衡進(jìn)行計(jì)算，為水資源優(yōu)化配置奠定基礎(chǔ)。

2 生態(tài)園區(qū)需水量計(jì)算模型

2.1 林地生態(tài)需水量計(jì)算模型

林地蒸散量是林地生態(tài)系統(tǒng)的水分消耗項(xiàng)，也是林地生態(tài)需水的主要組成部分，在樹(shù)林調(diào)節(jié)水文過(guò)程和林地生態(tài)系統(tǒng)水分平衡分析中占有十分重要的地位，約占植被總需水量的97%～99%，因此可以將其作為森林系統(tǒng)的生態(tài)需水量。而林地實(shí)際蒸散量受大氣環(huán)境、植被生態(tài)特性與生長(zhǎng)狀況以及土壤水分條件的綜合影響，當(dāng)氣候條件和林木種類一定時(shí)，林地實(shí)際耗水量主要取決于土壤水分含量。從植被蒸散與土壤水分的關(guān)系來(lái)看，當(dāng)土壤水分充足時(shí)，植被蒸散主要取決于植物的類型和氣候因素(如風(fēng)速、大氣溫度和濕度等)，與土壤水分含量無(wú)關(guān)。而當(dāng)土壤含水量低于一定臨界土壤含水量(S*)時(shí)，植物的氣孔開(kāi)始關(guān)閉，水分的蒸散速度開(kāi)始降低。此時(shí)，土壤水分含量就成為林木實(shí)際蒸散量的主要限制因素。根據(jù)土壤水分常數(shù)的概念，暫時(shí)凋萎含水量(St)和生長(zhǎng)阻滯含水量(Sr)分別是能保證林木基本生存和正常生長(zhǎng)的土壤含水量下限。因此，可以將這兩種情況下的林地耗水量，分別作為最小生態(tài)需水定額和適宜生態(tài)需水定額(林地單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所需要消耗的水量)，而將土壤臨界含水量作為水量供給的上限。其數(shù)值可以通過(guò)林地潛在蒸散的計(jì)算，并利用林木系數(shù)K 和土壤水分修正系數(shù)Ks進(jìn)行訂正:

式中:Ea—林地實(shí)際蒸散量;

ET0—由氣候決定的潛在蒸散量;

Ks—土壤水分修正系數(shù)，不同土壤類型的水分系數(shù)見(jiàn)下表2-1;

Kt—林木系數(shù)，與林木種類和生長(zhǎng)狀況有關(guān)。本文中Kt值依據(jù)陳麗華等的研究結(jié)果，水保林、經(jīng)濟(jì)林、果園三種作物系數(shù)分別取0.765，0.700 和0.735。

在黃河中下游地區(qū)，林地的耗水時(shí)段主要集中在生長(zhǎng)季節(jié)，即每年的4 月到10 月。因此，計(jì)算黃河流域林地的耗水支出時(shí)，以生長(zhǎng)季(4～10 月)作為生態(tài)需水量的計(jì)算時(shí)段。

表2-1 不同土壤類型的水分系數(shù)

2.2 農(nóng)業(yè)需水量計(jì)算模型

研究區(qū)的農(nóng)作物主要以小麥和夏玉米為主，因此農(nóng)業(yè)需水量主要按照小麥和夏玉米的需水量進(jìn)行計(jì)算。參考有關(guān)文獻(xiàn)得到研究區(qū)小麥不同生育期的作物系數(shù)見(jiàn)表2-2，夏玉米不同生育期的作物系數(shù)見(jiàn)表2-3，利用公式(3-1)即可計(jì)算出研究區(qū)的不同作物的需水量，進(jìn)而求出研究區(qū)的農(nóng)業(yè)需水量。

表2-2 小麥作物系數(shù)

表2-3 夏玉米作物系數(shù)

2.3 生活需水模型

研究區(qū)的生活需水主要是指居民生活用水。本次生活需水量的計(jì)算，采用需水定額法。根據(jù)資料查得，該研究區(qū)人口密度為491人/km2，平均需水量定額河南城鎮(zhèn)現(xiàn)狀為109 L/ 人.日，遠(yuǎn)景2030 年達(dá)到134 L/ 人.日，所以平均需水定額取值為109 L/ 人.日。

3 生態(tài)園區(qū)可用水量計(jì)算

該區(qū)域無(wú)入境水源的補(bǔ)給，境內(nèi)水源全部為大氣降水，而樹(shù)冠截留部分主要消耗于蒸發(fā)，不能利用，故應(yīng)從區(qū)域的降雨量中扣除。轉(zhuǎn)化為地表徑流及地下水部分，則考慮完善的工程措施后可全部得到利用。生態(tài)園區(qū)內(nèi)的水資源主要用來(lái)滿足居民生活用水、農(nóng)作物用水以及生態(tài)用水三部分，生活及農(nóng)作物用水是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)首先盡最大可能的滿足。考慮上述因素，經(jīng)計(jì)算，各小分區(qū)生態(tài)可用水量見(jiàn)表3-11。

表3-11 生態(tài)可用水量計(jì)算表 單位:104m3

4 生態(tài)園區(qū)供需平衡分析

根據(jù)各區(qū)需水量計(jì)算結(jié)果和水資源量評(píng)價(jià)結(jié)果(見(jiàn)表3-12)，進(jìn)行供需平衡分析，即用各區(qū)不同典型年的水資源量減去各區(qū)需水量，結(jié)果見(jiàn)表3-13。

表3-12 項(xiàng)目區(qū)水資源評(píng)價(jià)結(jié)果 單位:104m3

表3-13 供需平衡分析計(jì)算表 單位:104m3

5 結(jié)論

本文主要是在邙山生態(tài)園區(qū)水資源現(xiàn)狀以及維護(hù)園區(qū)生態(tài)環(huán)境的緊迫性的基礎(chǔ)上，對(duì)其生態(tài)環(huán)境需水進(jìn)行的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算可以對(duì)園區(qū)水資源進(jìn)行供需平衡分析，為園區(qū)植被進(jìn)行水資源的優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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