梁愛琴

(中山市堤圍管理中心,廣東 中山 528400)

地表水資源是人類生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐,對于合理利用和管理這一寶貴資源具有重要意義。潭水河流域作為研究對象,其地表水資源利用率的計算分析可以為該地區(qū)的水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。本文旨在通過對該潭水河流域1980年到2020年期間的地表水資源利用率進(jìn)行研究,探討該地區(qū)的水資源利用狀況以及存在的問題,為改進(jìn)水資源管理提供建議。

1 某小河流域項目概況

本文分析的潭水河流域控制站荊山水文站,控制流域面積為950 km2,多年平均降雨量為2 270 mm,總耕地面積2.13萬 hm2(31.95萬畝),現(xiàn)有水利工程設(shè)計灌溉面積1.21萬 hm2(18.17萬畝),區(qū)域內(nèi)集中了電廠、化工產(chǎn)等國有大中企業(yè),人口稠密,多年平均人均占有水資源量1 300 m3,低于廣東省的平均水平,是水資源十分緊缺的區(qū)域之一。并且水資源供需矛盾突出,水污染嚴(yán)重,為保證區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展, 對地表水資源利用率計算分析。

2 地表水資源可利用量的有關(guān)因素與河道內(nèi)用水量的估算

2.1 頻率

地表水資源可利用量與頻率有關(guān)。頻率是指在一定時間范圍內(nèi)特定事件發(fā)生的次數(shù)或概率。在研究地表水資源可利用量時,需要考慮不同頻率下的水量變化情況。

地表水資源可利用量是指在特定地區(qū)和特定時間段內(nèi)可供利用的地表水總量。它是在區(qū)域自產(chǎn)水量的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和計算的。區(qū)域自產(chǎn)水量是指地區(qū)自然產(chǎn)生的水量,包括降水和徑流等。不同地區(qū)、不同時間段的自產(chǎn)水量是不相同的,受到氣候、地形、土壤類型等因素的影響。

由于地表水資源可利用量是在區(qū)域自產(chǎn)水量的基礎(chǔ)上計算的,因此它也與頻率有關(guān)。頻率較高的降水和徑流事件意味著更多的水資源可供利用,而頻率較低的事件則相應(yīng)減少了可利用的水量。例如,在降水頻率較高的地區(qū),可利用的地表水資源量相對較大,而在降水頻率較低的地區(qū),可利用的水量則較少[1]。

2.2 水平年

地表水資源可利用量與水平年有關(guān)。水平年是指一段時間內(nèi)地表水資源的平均水量或平均水位。在水文學(xué)中,水平年通常是以多年的平均值來表示。

地表水資源的可利用量在不同水平年下會有所不同。由于水文氣象條件的年際變化,每年的水文情況都會有差異,包括降水量、徑流量等。因此,在不同的水平年中,地表水資源的蓄存量、引用量、提取量等工程措施都會有所不同。管理水平、調(diào)度運行方案也會隨著水平年的不同而有所調(diào)整。因此,地表水資源的可利用量也會隨之變化。

2.3 河道內(nèi)用水

河道內(nèi)用水是指在河道內(nèi)進(jìn)行的水資源利用活動,主要包括生產(chǎn)用水和生態(tài)用水兩個方面。在某些區(qū)域,水資源供需矛盾突出,因此在分析區(qū)域水資源時,通常只考慮河道內(nèi)的生態(tài)用水,而暫不考慮生產(chǎn)用水。

根據(jù)國際水管理研究所提出的水資源總量、環(huán)境需水量、水資源可利用量和實際用水量的關(guān)系(見圖1),可以得出以下結(jié)論。圖1展示了水資源可利用量與實際用水量之間的關(guān)系,同時考慮了環(huán)境需水量。

圖1(a)顯示了實際用水量遠(yuǎn)小于可利用水量的情況。這意味著水資源開發(fā)利用處于環(huán)境安全狀態(tài),實際用水量并未超過可利用水量的限制。在這種情況下,水資源的開發(fā)利用沒有對環(huán)境需水量造成嚴(yán)重影響,水資源的供需平衡相對穩(wěn)定。

圖1(b)揭示了實際用水量大于可利用水量的情況。這意味著水資源開發(fā)利用占用了環(huán)境需水量,導(dǎo)致水資源開發(fā)利用處于環(huán)境危險狀態(tài)。在這種情況下,實際用水量超過了可利用水量的限制,給環(huán)境需水量造成了壓力,可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題。

圖1(c)展示了實際用水量接近可利用水量極限的情況。這意味著水資源開發(fā)利用處于環(huán)境安全臨界狀態(tài),實際用水量與可利用水量的差距很小。在這種情況下,水資源的開發(fā)利用相對緊張,需要謹(jǐn)慎管理和合理分配,以確保水資源的可持續(xù)利用。

圖1 水資源總量、環(huán)境需水量、水資源可利用量和實際用水量的關(guān)系

表1 區(qū)域地表水可利用率分析表

河道水質(zhì)一直處于劣V類水質(zhì)狀態(tài),其生態(tài)環(huán)境問題十分突出。因此,本文僅對河道內(nèi)的生態(tài)用水進(jìn)行估算。這意味著需要通過一系列的措施,包括水污染治理、生態(tài)修復(fù)和保護(hù)措施等,逐步改善河道的水質(zhì)和生態(tài)狀況。這樣的改善過程需要長期的努力和持續(xù)的投入,不能指望一蹴而就。通過逐步改善河道內(nèi)的生態(tài)環(huán)境,才能實現(xiàn)河道內(nèi)的可持續(xù)生態(tài)用水,保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 地表水資源可利用量計算

本次分析計算采用扣損法,小河流域地表水資源可利用量計算概化模式圖2所示。

圖2 地表水資源可利用量計算概化模式

地表水資源可利用量的計算是評估區(qū)域水資源開發(fā)利用程度的重要指標(biāo)。通過對地表水資源的可利用量進(jìn)行準(zhǔn)確計算,可以更好地了解水資源的供應(yīng)狀況和利用程度。這對于水資源管理和規(guī)劃具有重要意義,為制定合理的水資源分配方案提供科學(xué)依據(jù),以確保供水的可持續(xù)性和穩(wěn)定性。

通過對地表水資源可利用量的計算和分析,可以全面了解水資源的供應(yīng)情況和利用狀況,為水資源管理、規(guī)劃和開發(fā)提供科學(xué)依據(jù),以實現(xiàn)可持續(xù)利用和優(yōu)化水資源的目標(biāo)。

搜集了區(qū)域在1980-2020年期間的自產(chǎn)水量、出境水量以及地表水供水量的數(shù)據(jù)。具體的計算結(jié)果見表1。

根據(jù)搜集到的區(qū)域在1980-2020年期間的數(shù)據(jù),計算了自產(chǎn)水量、出境水量和地表供水量,并計算了地表供水量占自產(chǎn)水量的比率及水資源利用率。

4 計算結(jié)果分析

4.1 計算結(jié)果

根據(jù)潭水河流域在1980-2020年期間的自產(chǎn)水量、出境水量以及地表水供水量的數(shù)據(jù),采用扣損法計算得到表1的水利用率和地表供水量占自產(chǎn)水量的比率,由此得出如下結(jié)果:

自產(chǎn)水量和出境水量:自產(chǎn)水量是指該地區(qū)年產(chǎn)的水量,出境水量是指流出該地區(qū)的水量。根據(jù)數(shù)據(jù)可以看出,自產(chǎn)水量在1980-2020年間波動不大,主要集中在2～3.1億 m3之間。同樣,出境水量也呈現(xiàn)相似的趨勢,波動范圍較小。

地表供水量和水資源利用率:地表供水量是指地表水作為供水源的水量,水資源利用率表示實際利用水量占可利用水量的比例。根據(jù)數(shù)據(jù),地表供水量在不同年份間存在較大的波動,最低值為0.176億 m3(2005年),最高值為1.74億 m3(2012年)。水資源利用率在不同年份間也存在較大的差異,從0.08(2005年)到0.6(2012年)不等。

地表供水量占自產(chǎn)水量的比率:這一比率可以反映地表水的利用情況。根據(jù)數(shù)據(jù),該比率在1980-2020年間波動在0.76～0.92之間,整體上呈現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢。

與頻率相關(guān)的分析顯示,豐水年的水資源平均利用率為0.31,平水年為0.41,偏枯水年為0.44,而枯水年的水資源平均利用率為0.27[4]。

4.2 相關(guān)分析

將區(qū)域面平均年降水量與區(qū)域自產(chǎn)水資源量進(jìn)行相關(guān)分析,得到了相關(guān)系數(shù)為0.86的結(jié)果。

回歸方程為y=0.005x-1.525

式中:x表示年降水量,y表示自產(chǎn)水資源量。

通過該回歸方程,可以根據(jù)給定的年降水量,計算出相應(yīng)的區(qū)域自產(chǎn)水資源量[5]。

例如,在年降水量為957mm(P-50%)的情況下,根據(jù)回歸方程計算得到區(qū)域自產(chǎn)水資源量為3.26億 m3,可利用水資源量為1.34億 m3。同樣地,在年降水量為870 mm(P-75%)的情況下,計算得到區(qū)域自產(chǎn)水資源量為2.83億 m3,可利用水資源量為1.25億 m3。

這對于水資源管理和規(guī)劃具有重要意義,能夠幫助決策者在制定水資源利用策略時做出科學(xué)的決策。同時,該方法也提供了一種評估水資源利用潛力和水資源缺乏程度的手段,可以為區(qū)域水資源的合理分配和利用提供參考依據(jù)。

4.3 結(jié)論

在潭水河流域面臨水資源供需矛盾和水污染嚴(yán)重的情況下,需要采取以下關(guān)鍵措施來解決這些問題。首先,加強(qiáng)水庫除險加固,以增加水庫的蓄水能力,提高水資源的儲備和供應(yīng)能力。其次,建設(shè)節(jié)水型社會,采用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和設(shè)施,減少水資源的浪費和損失。同時,加強(qiáng)水庫調(diào)度和多年調(diào)節(jié)能力,合理利用洪水資源,應(yīng)對極端氣候事件。此外,加快廢污水處理設(shè)施建設(shè),減少水質(zhì)污染,提高水資源利用率。通過綜合應(yīng)用這些措施,可以實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

本研究通過對潭水河流域1980年到2020年期間的地表水資源利用率進(jìn)行計算分析,揭示了該地區(qū)水資源利用的現(xiàn)狀和變化趨勢。研究結(jié)果表明,該小河流域的地表水資源利用率在不同年份間存在較大的差異,受到多種因素的影響。在未來的水資源管理中,應(yīng)重視提高地表水資源的利用率,加強(qiáng)水資源保護(hù)與合理利用,推動節(jié)水型社會的建設(shè),并制定相應(yīng)的政策和措施,以確保該地區(qū)水資源的可持續(xù)利用和管理。