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水资源可利用量估算方法
2025-09-27 23:36:18 责编:小OO
文档
水资源可利用量估算方法

(试行)

一、基本要求

1. 本次水资源综合规划要求进行地表水资源可利用量和水资源可利用总量的分析估算。地表水资源可利用量和水资源可利用总量估算应与地表水资源量及水资源总量评价成果以及相关成果等相互协调。在水资源综合规划调查评价阶段,对地表水资源可利用量和水资源可利用总量进行初步估算。

2. 水资源可利用量是从资源的角度分析可能被消耗利用的水资源量。本次规划中地表水资源可利用量是指在可预见的时期内,在统筹考虑河道内生态环境和其它用水的基础上,通过经济合理、技术可行的措施,在流域(或水系)地表水资源量中,可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量(不包括回归水的重复利用)。水资源可利用总量是指在可预见的时期内,在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上,通过经济合理、技术可行的措施,在流域水资源总量中可资一次性利用的最大水量。

3. 地表水资源可利用量以流域或水系为计算单元,以保持成果的性、完整性。在进行地表水资源可利用量估算时,全国初步划分为90个水系,然后对全国10个水资源一级区进行汇总。各水资源一级区水系划分见附件2。具体控制节点由流域机构商相关省(自治区、直辖市)确定。

在估算地表水资源可利用量的基础上,对不同的计算区(根据实际需要划定的区域),估算水资源可利用总量。在供水预测和水资源配置时,地表水资源可利用量、水资源可利用总量用于对流域开发利用的总量控制。

4. 各水系水资源可利用量估算及协调与汇总工作要以流域机构为主进行。对于全部或绝大部分在某一省(自治区、直辖市)范围内的水系,可以该省(自治区、直辖市)为主进行估算,流域机构进行协调平衡与合理性分析;对于涉及省际之间上下游关系的水系,分析计算工作应在相关省(自治区、直辖市)协助下以流域机构为主进行。

5. 本规划仅要求估算多年平均情况下的地表水资源量可利用量和水资源可利用总量。

二、技术路线 

(一)计算原则

水资源可利用量计算遵循以下原则:

1.水资源可持续利用的原则

水资源可利用量是以水资源可持续开发利用为前提,水资源的开发利用要对经济社会的发展起促进和保障作用,且又不对生态环境造成破坏。水资源可利用量分析水资源合理开发利用的最大限度和潜力,将水资源的开发利用控制在合理的范围内,充分利用当地水资源和合理配置水资源,保障水资源的可持续利用。

2.统筹兼顾及优先保证最小生态环境需水的原则

水资源开发利用遵循高效、公平和可持续利用的原则,统筹协调生活、生产和生态等各项用水。同时为了保持人与自然的和谐相处,保护生态环境,促进经济社会的可持续发展,必须维持生态环境最基本的需水要求。因此,在统筹河道内与河道外各项用水中,应优先保证河道内最小生态环境需水要求。

3.以流域水系为系统的原则

水资源的分布以流域水系为特征。流域内的水资源是具有水力联系,它们之间相互影响、相互作用,形成一个完整的水资源系统。水资源量是按流域和水系计算的,同样,水资源可利用量也应按流域和水系进行分析,以保持计算成果的一致性、准确性和完整性。

4.因地制宜的原则

由于受地理条件和经济发展的制约,各地水资源条件、生态环境状况和经济社会发展程度不同,水资源开发利用的模式也不同。因此,不同类型、不同流域水系的水资源可利用量分析的重点与计算的方法也应有所不同。要根据资料条件和具体情况,选择相适宜的计算方法,计算水资源可利用量。

(二)地表水资源可利用量的分析计算方法

1.不可以被利用水量与不可能被利用水量

地表水资源量包括不可以被利用水量和不可能被利用的水量。

不可以被利用水量是指不允许利用的水量,以免造成生态环境恶化及被破坏的严重后果,即必须满足的河道内生态环境用水量。

不可能被利用水量是指受种种因素和条件的,无法被利用的水量。主要包括:超出工程最大调蓄能力和供水能力的洪水量;在可预见时期内受工程经济技术性影响不可能被利用的水量;以及在可预见的时期内超出最大用水需求的水量等。

2.倒算法与正算法(倒扣计算法与直接计算法)

多年平均水资源可利用量计算可采用倒算的方法或正算的方法。

所谓倒算法是用多年平均水资源量减去不可以被利用水量和不可能被利用水量中的汛期下泄洪水量的多年平均值,得出多年平均水资源可利用量。可用(2—1)式表示:

W地表水可利用量=W地表水资源量-W河道内最小生态环境需水量-W洪水弃水    (2-1)

倒算法一般用于北方水资源紧缺地区

所谓正算法是根据工程最大供水能力或最大用水需求的分析成果,以用水消耗系数(耗水率)折算出相应的可供河道外一次性利用的水量。可用(2-2)式或(2-3)表示:

W地表水可利用量=k用水消耗系数×W最大供水能力               (2-2)

或        W地表水可利用量=k用水消耗系数×W最大用水需求               (2-3)

正算法用于南方水资源较丰沛的地区及沿海独流入海河流,其中(2-2)式一般用于大江大河上游或支流水资源开发利用难度较大的山区,以及沿海独流入海河流,(2-3)式一般用于大江大河下游地区。

(三)类型划分

 地表水资源可利用量估算要分类型进行,根据水系的特征划分为:大江大河、沿海独流入海诸河、内陆河及国际河流等4种类型。根据各类型水系的特点和具体情况确定地表水资源可利用量的估算方法。

1. 大江大河及其支流采用倒扣计算法,从多年平均地表水资源量中扣除非汛期河道内最小生态环境用水和生产用水,以及汛期难于控制利用的洪水量,剩余的水量可供河道外用水户利用,该部分水量即为地表水资源可利用量。

图一、图二为地表水资源可利用量估算示意图。

   

 2. 独流入海诸河及长江、珠江上游部 分支流,由于建设控制工程的难度较大,水资源的利用主要受制于供水工程的建设及其供水能力的大小。可利用量计算一般采用正算的方法,通过对现有工程和规划工程供水能力及水资源开发利用程度的分析,估算地表水资源可利用量。

3. 内陆河上游出山口以上为产水区,其所产水量经过中下游河道外用水消耗及河道内水量消耗,全部被消耗掉。内陆河地表水与地下水转换关系复杂,宜直接进行水资源可利用总量的分析估算。内陆河水资源可利用总量的估算,采用水资源总量扣除河道内生态环境需水量的方法。河道内生态环境需水主要为维护天然生态保护目标所需的水量。

4. 国际河流分为出境河流、入境河流和国际界河。国际河流涉及面广,情况特殊,宜作为个例,单独进行分析估算。

(四)技术途径

地表水资源可利用量估算应采用以下技术途径:

1. 定性分析与定量计算相结合

地表水资源可利用量是宏观层次的估算成果,在定性分析方面要进行全面和综合的分析,以求定性准确;在定量计算方面计算方法不宜过于繁琐,力求计算的内容简单明了,计算方法简捷、可操作性强。

2. 以现状水资源开发利用综合分析为基础

现状水资源开发利用的综合分析对地表水资源可利用量的分析计算至关重要。现状(近10年)水资源开发利用的综合分析包括水资源开发利用条件、程度、模式、存在问题及潜力分析等。

3. 计算成果要进行合理性分析与协调平衡

对于各水系地表水资源可利用量计算成果要进行合理性分析,并在流域和全国的层面上进行反复协调平衡,最终确定成果。要进行现状开发利用及开发利用潜力综合分析与比较;水资源利用率及水资源消耗利用率综合分析与比较;未来发展趋势,生产布局及水资源开发利用模式与配置格局分析等。

4. 选择典型水系进行实例估算

各流域选择若干典型水系进行估算,典型的选择要有足够的数量和代表性。通过实例估算取得经验,并进一步改进和完善估算方法,推广到其他水系进行分析估算。

三、河道内需水量估算

河道内需水量包括河道内生态环境需水量和河道内生产需水量。由于河道内需水具有基本不消耗水量、可满足多项功能以及水量重复利用等特点,因此应在河道内各项需水量中,选择最大的,作为河道内需水量。

(一)河道内生态环境需水分类及其估算

河道内生态环境需水量主要有:1)维持河道基本功能的需水量(包括防止河道断流、保持水体一定的自净能力、河道冲沙输沙以及维持河湖水生生物生存的水量等);2)通河湖泊湿地需水量(包括湖泊、沼泽地需水);3)河口生态环境需水量(包括冲淤保港、防潮压咸及河口生物保护需水等)。

1.维持河道基本功能需要的水量

(1) 河道基流量

河道基流量是指维持河床基本形态,保障河道输水能力,防止河道断流、保持水体一定的自净能力的最小流量,是维系河流的最基本环境功能不受破坏,必须在河道中常年流动着的最小水量阈值。

通常可供选用的估算方法:

a. 以多年平均径流量的百分数(北方地区一般取10~20%,南方地区一般取20~30%)作为河流最小生态环境需水量。计算公式为:

                               (3-1)

式中,Wr为河流最小生态环境需水量;Wi表示第i年的地表水资源量;K为选取的百分数;n为统计年数。

b. 根据近10年最小月平均流量或90%保证率最小月平均流量,计算多年平均最小生态需水量。计算公式为:

Wr =12×Min(Wij)                                (3-2)

或        Wr =12×Min(Wij)P=90%                                               (3-3)

式中,Wr为河流最小生态环境需水量;Min(Wij) 表示近10年最小的平均月径流量;Min(Wij)P=90%表示90%保证率最小月径流量。

c. 典型年法

选择满足河道基本功能、未断流,又未出现较大生态环境问题的某一年作为典型年,将典型年最小月平均流量或月径流量,作为满足年生态环境需水的平均流量或月平均的径流量。公式为:

       Wr =12×W最小月径流量                                                    (3-4)

或     Wr = 365×24×3600×Q最小月平均流量                       (3-5)

(2) 冲沙输沙水量

冲沙输沙水量是为了维持河流中下游侵蚀与淤积的动态平衡,必须在河道内保持的水量。输沙需水量主要与输沙总量和水流的含沙量的大小有关。水流的含沙量则取决于流域产沙量的多少、流量的大小以及水沙动力条件。一般情况下,根据来水来沙条件,可将全年冲沙输沙需水分为汛期和非汛期输沙需水。对于北方河流而言,汛期的输沙量约占全年输沙总量的80%左右。但汛期含沙量大,输送单位泥沙的用水量比非汛期小得多。根据对黄河的分析,汛期输送单位泥沙的用水量为30~40m3/t,非汛期为100m3/t。

汛期输沙需水量计算公式为:

                                    (3-6)

或                                                     (3-7)

式中,Wm1为汛期输沙需水量,S1为多年平均汛期输沙量,CWS1为多年平均汛期输送单位泥沙用水量,Cmax为多年最大月平均含沙量的平均值,可用下式计算:

                                (3-8)

式中,Cij为第i年j月的平均含沙量,N为统计年数。

非汛期输沙需水量计算公式为:

                                  (3-9)

式中,Wm2为非汛期输沙需水量,S2为多年平均非汛期输沙量,CWS2为多年平均非汛期输送单位泥沙用水量。

全年输沙需水量Wm为汛期与非汛期输沙需水量之和。

                                 (3-10)

(3) 水生生物保护水量

维持河流系统水生生物生存的最小生态环境需水量,是指维系水生生物生存与发展,即保存一定数量和物种的生物资源,河道中必须保持的水量。

水生生物保护需水量可按照河道多年平均年径流量的比例估算,比例应不低于30%。

此外,还应考虑河道水生生物及水生生态保护对水质和水量的一些特殊要求,以及稀有物种保护的特殊需求。对于这些河段,其水生生物保护需水量的取值百分数应适当提高。

对于较大的河流,不同河段水生生物物种及对水质、水量的要求不一样,可分段设定最小生态需水量。

2.维持通河湖泊湿地生态环境需要的水量

通河湖泊湿地生态环境需水是指与河流相连通湖泊湿地保持一定的生态环境功能需要水量。由于通河湖泊湿地这些水量是靠天然河道的水量自然补给的,可以作为河道内需水考虑。但其又与其它类型河道内生态环境需水有所不同,应单独考虑,而不宜与其它与其它河道内需水量综合取外包。

(1) 维持通河湖泊生态环境需水

    根据湖泊的功能确定满足其生态功能的最低水位,具有多种功能的应进行综合分析确定。根据最低水位,确定相应的水面面积和容量,推算维持该最低水位,湖泊蒸发与渗漏损失的水量,以此作为湖泊的生态环境需水量。

    (2) 维持通河湿地生态环境需水

此处所指的湿地主要是通河的沼泽地。沼泽湿地生态环境需水量是指维持沼泽湿地自身存在和发展以及发挥其应有的环境效益所需要的水量。

沼泽湿地生态环境需水量包括湿地植物需水量、土壤需水量、野生生物栖息地需水量等。

植物需水量根据植物种类、组成结构、植被面积及覆盖度、各种植物的耗水强度等影响因素进行计算。土壤需水量通过土壤水量平衡关系,根据土壤饱和持水量的要求进行计算。生物栖息地需水量计算,要找出关键物种,分析确定对保护物种和生物多样性最佳的水面面积与沼泽植被面积的比例,据此计算需水量。

湿地各项生态环境需水量具有兼容性,在各项需水量计算的基础上,综合确定湿地生态环境需水量。也可根据湿地的功能和面积,结合当地的降水和蒸发状况,计算需水量。或选择典型年份湿地耗用的水量作为生态环境需水量。

3. 河口生态环境需水量

(1) 冲淤保港水量

冲淤保港水量是指用于入海口河段排沙,防止港口泥沙淤积所需要的水量,与入海水量关系密切。丰水和平水年份利用汛期的排水及灌溉回归水冲淤,枯水年份需要保持一定的入海水量,满足冲淤保港的需要。

(2) 防潮压咸水量

感潮河流为防止枯水期潮水上溯,保持河口地区不受海水入侵的影响,必须保持河道一定的防潮压咸水量。可根据某一设计潮水位上朔可能造成的影响,分析计算河流的最小入海压咸水量。也可在历史系列中,选择河口地区未受海水入侵影响的最小月入海水量,计算相应的入海月平均流量,作为防潮压咸的控制流量。

(3) 河口生物保护需水量

河口生物保护需水主要指河口栖息地保护的需水量。河口栖息地不同于一般通河湿地栖息地,它受河流和海洋动力的双重制约,河口栖息地保护是要维持河口入海水量与海水入侵的动态平衡,维持这种平衡所需的河流入海水量既为河口生物保护(生态环境)需水量。一般通过典型年入海水量的分析,确定其需水量。

(二)河道内生产需水量

河道内生产需水量主要包括航运、水力发电、旅游、水产养殖等部门的用水。河道内生产用水一般不消耗水量,可以“一水多用”,但要通过在河道中预留一定的水量给予保证。河道内生产需水量要与河道内生态环境需水量综合考虑,其超过河道内生态环境需水量的部分,要与河道外需水量统筹协调。

1.航运需水量

航运需要通航河段保持一定的水位和流量,以维持航道必要的深度和宽度。在设计航运基流时,根据治理以后的航道等级标准及航道条件,计算确定相应设计最低通航水深保证率的流量,以此作为通航河段河道内航运用水的控制流量。

通航河段设计最小通航流量,可采用《内河航道与港口水文规范》(JTJ214-2000) 中的保证率频率法及综合历时曲线法计算。

2.水力发电需水量

水力发电用水一般指为保持梯级电站、年调节及调峰等电站的正常运行,需要向下游下泄并在河道中保持一定的水量。水力发电一般不消耗水量,但要满足在特定时间和河段内保持一定水量的要求。在统筹协调发电用水与其他各项用水的基础上,计算确定水力发电需水量。

3.旅游用水

旅游业用水主要有两个方面:一是依赖于水体的休闲娱乐业,包括游泳、游艇、滑水等水上运动与娱乐项目;二是改善旅游景观环境,需要河湖水体保持一定的水量和流动性。对于休闲娱乐用水可按景区水面面积大小估算旅游用水;对于景观环境用水,可根据旅游景观环境保护的要求,估算河道需要保持的流量和湖泊需要补充和替换的水量。

(三)河道内总需水量

河道内总需水量是在上述各项河道内生态环境需水量及河道内生产需水量计算的基础上,逐月取外包值并将每月的外包值相加,由此得出多年平均情况下的河道内总需水量。计算公式如下:

W河道内总需水量=               (3-11)

式中,Wij表示上述i项j月河道内需水量,n=1, ……, 12。

四、汛期难于控制利用洪水量分析计算

(一)汛期难于控制利用洪水量的概念

1.汛期难于控制利用洪水量是指在可预期的时期内,不能被工程措施控制利用的汛期洪水量。汛期水量中除一部分可供当时利用,还有一部分可通过工程蓄存起来供今后利用外,其余水量即为汛期难于控制利用的洪水量。对于支流而言是指支流泄入干流的水量,对于入海河流是指最终泄弃入海的水量。汛期难于控制利用洪水量是根据最下游的控制节点分析计算的,不是指水库工程的弃水量,一般水库工程的弃水量到下游还可能被利用。

2. 由于洪水量年际变化大,在总弃水量长系列中,往往一次或数次大洪水弃水量占很大比重,而一般年份、枯水年份弃水较少,甚至没有弃水。因此,要计算多年平均情况下的汛期难于控制利用洪水量,不宜采用简单的选择某一典型年的计算方法,而应以未来工程最大调蓄与供水能力为控制条件,采用天然径流量长系列资料,逐年计算汛期难于控制利用下泄的水量,在此基础上统计计算多年平均情况下汛期难于控制利用下泄洪水量。

(二)汛期难于控制利用洪水量计算方法

将流域控制站汛期的天然径流量减去流域调蓄和耗用的最大水量,剩余的水量即为汛期难于控制利用下泄洪水量。汛期难于控制利用下泄洪水量的计算方法与步骤:

1. 确定汛期时段

各地进入汛期的时间不同,工程的调蓄能力和用户在不同时段的需水量要求也不同,因而在进行汛期难于控制利用下泄洪水量计算时所选择的汛期时段不一样。一般来说,北方地区,汛期时段集中,7~8月是汛期洪水出现最多最大的时期,8~9月汛后是水库等工程调蓄水量最多的时期,而5~6月份是用水(特别是农业灌溉用水)的高峰期。北方地区汛期时段选择7~9月为宜。南方地区,汛期出现的时间较长,一般在4~10月,且又分成两个或多个相对集中的高峰期。南方地区中小型工程、引提水工程的供水能力所占比例大,同时用水时段也不同北方地区那样集中。南方地区汛期时段宜分段选取,一般4~6月为一汛期时段,7~9月为另一汛期时段,分别分析确定各汛期时段的难于控制利用洪水量Wm。

2. 计算汛期最大的调蓄和耗用水量Wm

对于现状水资源开发利用程度较高、在可预期的时期内基本没有新的控制性调蓄工程的流域水系,可以根据近10年来实际用水消耗量(由天然径流量与实测径流量之差计算)中选择最大值,作为汛期最大用水消耗量。

对于现状水资源开发利用程度较高,但尚有新的控制性调蓄工程的流域水系,可在对新建工程供水能力和作用分析的基础上,适当调整根据上述原则统计的近10年实际出现的最大用水消耗量,作为汛期最大用水消耗量。

对于现状水资源开发利用程度较低、潜力较大的地区,可根据未来规划水平年供水预测或需水预测的成果,扣除重复利用的部分,折算成用水消耗量。对于流域水系内具有调蓄能力较强的控制性骨干工程,分段进行计算,控制工程以上主要考虑上游的用水消耗量、向外流域调出的水量以及水库的调蓄水量;控制工程以下主要考虑下游区间的用水消耗量。全水系汛期最大调蓄及用水消耗量为上述各项相加之和。

3. 计算多年平均汛期难于控制利用下泄洪水量W泄

用控制站汛期天然径流系列资料W天减Wm得出逐年汛期难于控制利用洪水量W泄(若W天—Wm<0则W泄为0) ,并计算其多年平均值。

W泄=1/n×∑(Wi天-Wm)                         (4-1)

式中W泄为多年平均汛期难于控制利用洪水量,Wi天为第i年汛期天然径流量,Wm为流域汛期最大调蓄及用水消耗量,n为系列年数。

五、不同类型水系地表水可利用量估算

(-)大江大河地表水资源可利用量估算

本细则中所指的大江大河是指长江、珠江、松花江、辽河、海河、黄河、淮河七大江河及其支流,以及东南沿海的钱塘江、闽江、韩江等河流。大江大河一般采用扣除非汛期河道内生态环境和生产需水,以及汛期难于控制利用的洪水量的方法估算地表水资源可利用量。

多年平均地表水资源量减去非汛期河道内需水量的外包值,再减去汛期难于控制利用的洪水量的多年平均值,得出多年平均情况下地表水资源可利用量。可用公式(5-1 ) 表示:

W地表水资源可利用量=W地表水资源量-W河道内需水量外包-W洪水弃水    (5-1)

上述计算的河道内生态环境需水量一般为水量的年值。南方河流汛期河道内生态环境及生产需水量与汛期下泄的洪水量具有兼容性,汛期一般不考虑河道内生态环境及生产需水量。北方河流大部分洪水集中出现在7月下旬至8月上旬不足一个月的时间里,且枯水年份没有洪水下泄。从多年平均情况看,出现难于控制利用洪水的时间很短。因此,北方河流汛期也要考虑河道内生态环境需水。

(二)独流入海诸河地表水资源可利用量估算

1. 独流入海诸河除去钱塘江、闽江和韩江三条较大河流单独估算外,其余河流组成8个计算单元进行估算。此外,长江、珠江上游部分支流也可采用独流入海河流的方法估算。

2. 上述地区建控制性调蓄工程的难度较大,水资源的利用主要受制于供水工程的建设及其供水能力的大小。可通过对现有工程和规划工程供水能力的分析,以及地表水资源开发利用条件、程度和潜力的综合分析与比较,进行估算(正算法)。

(三)内陆河水资源总量可利用量估算

1. 内陆河较大和重要的水系,如塔里木河、黑河、石羊河、疏勒河等,单独进行估算。其余的诸多内陆河分为内陆河(塔里木河除外)、青海内陆河、藏北内陆河、内蒙古草原内陆河(含河北张家口地区的内陆河)4个计算单元。藏北内陆河基本为无人区,不需计算。其余3个计算单元可采用较为简化的方法估算。

2. 内陆河地表水与地下水转换关系复杂,不宜单独估算地表水资源可利用量,可直接进行水资源可利用总量的分析估算。

3. 内陆地区有不少的小河,其水量无法利用,并且这些小河对天然生态保护有作用,这部分水量应扣除,不作为可利用量。内陆河部分河流或河段,天然水质较差,不能满足用水户的要求,这部分水量也要扣除。

4. 内陆河水资源可利用总量估算,采用从水资源总量中扣除河道内生态环境需水量(天然生态需水量)的方法,剩余水量即为水资源可利用总量。河道内生态环境需水包括中游区维护天然生态保护目标所需的河道内生态需水量,以及下游区维持天然生态景观的最小河道内生态需水量。

5. 内陆河一般划分为三段:上游出山口以上为产水区;中游人工绿洲集中的地区为主要用水区;下游以荒漠天然景观植被为主的地区为径流消耗消失区。

6. 在内陆河区很难严格区分河道内生态环境需水量和河道外生态环境需水量,一般认为维持天然植被的生态环境需水量为河道内生态环境需水量,人工绿洲建设所需的生态需水量为河道外生态环境需水量。

(四)国际河流地表水资源可利用量估算

1. 国际河流包括出境国际河流、入境国际河流和国际界河。入境国际河流的暂按现状入境水资源量的50%作为地表水资源可利用量。

2. 出境国际河流可参照有关国际协议及国际通用的规则,结合近期水资源开发利用的实际情况,考虑未来当地需水增长及向外流域调水的可能,估算境内部分地表水资源的可利用量。

3. 本规划仅对国际界河在我国境内产生的地表水资源量及其可利用量进行评价估算,干流部分暂不估算。

六、水资源可利用总量估算

1. 由流域机构提出各水系和水资源一级区水资源可利用总量协调汇总成果。

2. 水资源可利用总量估算可采取下列两种方法:

(1) 地表水资源可利用量与浅层地下水资源可开采量相加再扣除两者之间重复计算量。两者之间的重复计算量主要是平原区浅层地下水的渠系渗漏和田间入渗补给量的开采利用部分。估算公式:

W可利用总量=W地表水可利用量+W地下水可开采量-W重复量                    (6-1)

W重复量=ρ(W渠渗+W田渗)                             (6-2)

式中ρ为可开采系数,是地下水资源可开采量与地下水资源量的比值。

(2) 地表水资源可利用量加上降水入渗补给量与河川基流量之差的可开采部分。估算公式:

W可利用总量=W地表水可利用量+ρ(Pr—Rg)                   (6-3)

式中Pr为降水入渗补给量,Rg为河川基流量。

内陆河流不计算地表水资源可利用量,而直接计算水资源可利用总量。

附件1. 估算试例

选择北方的A水系、南方B水系和西北内陆河C流域,作为典型进行试例估算。试例估算只作为方法的参考,估算成果不能作为应用的依据。

(一)A水系地表水可利用量计算

1.基本情况

A水系流域面积万km2,多年平均年降水量556mm,年径流量亿m3。选择K为控制站。

2.计算方法

A水系地表水资源可利用量计算采用倒算法,首先计算河道内生态环境需水量和多年平均汛期难于控制利用的洪水量,最后用多年平均地表水资源量减去以上两项,得出多年平均情况下的地表水资源可利用量。河道内生态环境需水主要为维持河道基本功能的生态环境需水,其它如湿地保护等河道内需水量都较小,在维持河道基本功能的需水得到满足的情况下,其它河道内用水也能满足。

3.河道内生态环境需水量计算

对于维持河道基本功能的生态环境需水采用下列方法计算:

(1)多年平均年径流量百分数

以多年平均径流量的百分数作为河流最小生态环境需水量。K控制站1956~2000年系列天然年径流的多年平均值为亿m3,根据该水系的实际情况,多年平均河流最小生态需水量取年径流量的10%~15%。W生1与W生2分别取年径流量的10%与15%得出的计算成果。

a)年径流量的10%

W生1=×=亿m3

b)年径流量的15%

W生2=×=亿m3

(2)最小月径流系列

在K站1956~2000年天然月径流系列中,挑选每年最小的月径流量,组成45年最小月径流量系列,对此系列进行统计分析,取其P=90%保证率的特征值,作为年河道最小生态需水量的月平均值,计算多年平均河道最小生态的年需水量。

据K站最小月径流量系列分析,P=90%保证率情况下的月径流量为亿m3。据此计算多年平均河道最小生态的年需水量W生3为:

W生3=×12=亿m3

(3)近10年月径流量

以K站1991~2000年天然月径流系列,进行统计分析,选择最小月径流量,作为年河道最小生态需水量的月平均值,计算多年平均河道最小生态的年需水量。

K站1991~2000年天然月径流系列中,最小的月径流量出现在1997年5月,为亿m3。据此计算多年平均河道最小生态的年需水量W生6为:

W生4=×12=亿m3

(4)典型年最小月径流量

在K站1956~2000年天然月径流系列中,选择能满足河道基本功能、未断流,又未出现较大生态环境问题的最枯月平均流量,作为年河道最小生态需水量的月平均值。由于80年代以来,出现持续枯水年,存在较严重的缺水,出现挤占生态环境用水的现象,不宜选为典型。在70年代的月径流系列中选择典型比较合适。最好选择的典型年径流量与多年平均年径流量比较接近,以典型年中最小月径流量,作为年河道最小生态需水量的月平均值,计算多年平均河道最小生态的年需水量。

选择1973年为典型年

1973年年径流量为亿m3,该年1月径流量为亿m3。据此计算多年平均河道最小生态的年需水量W生5为:

W生5=×12=亿m3

4.汛期难于控制利用的洪水量计算

K站有较完整可靠的天然径流量和实测径流量系列资料,且其水资源开发利用程度相对较高,采用近10年中汛期最大的用水消耗量,作为控制汛期洪水下泄的水量Wm。用水消耗量可采用K站汛期的天然径流量减去同期的实测径流量得出。A水系汛期一般出现在6~9月,但绝大部分年份的6月尚未出现大雨,该月的供水大部分为前一年汛未水库的蓄水,因而分析计算汛期难于控制利用的洪水量应将6月排除在外,按7~9月统计分析汛期洪水量。具体操作:

(1)计算各年汛期的用水消耗量

根据K站1991~2000年7~9月天然径流和实测径流量,计算各年汛期的用水消耗量。

W用=W天-W实                            

式中W用为A水系用水消耗量,W天为K站天然径流量,W实为K站实测径流量。

(2)确定汛期控制利用洪水的最大水量

从计算的W用中选择最大的。在计算的各年汛期用水消耗量中,1994年最大,为亿m3,经分析该年汛期洪水量较大,实际供用水量正常合理,可以将该年汛期用水消耗量,作为汛期控制利用洪水的最大水量Wm。计算详见表1。

表1   A水系Wm计算 到           单位:万m3

年份7~9月天然径流量

7~9月实测径流量

7~9月天然减实测

199128870222092067782
199217086913913156956
1993248685303163361
1994634511447023187488
1995446142373073078
1996496063347603148460
199713504027543107497
19982298121259168039
19996685627914342
200052547861843929
(3)计算多年平均汛期难于控制利用的洪水量

根据以上确定的汛期控制利用洪水的最大水量Wm,采用K站1956~2000年45年汛期洪水量(天然)系列,逐年计算汛期下泄洪水量。汛期洪水量中大于Wm的部分作为难于控制利用的洪水量,汛期洪水量小于或等于Wm,则下泄洪水量为0。根据算出的下泄洪水量系列,计算多年平均汛期难于控制利用的洪水量。

W泄=1/n×∑(Wi天-Wm)                           

式中W泄为多年平均汛期难于控制利用的洪水量,Wi天为K站i年汛期(7~9月)天然径流量,Wm为汛期控制利用洪水的最大水量(为亿m3),n为系列年数(为45年)。

最后,计算得出A水系多年平均汛期难于控制利用的洪水量为亿m3。见表2。

表2   A水系K控制站W泄 计算              单位:万m3

年份7~9月天然径流量

WmW泄

年份7~9月天然径流量

WmW泄

19564270851874882395971979488504187488301016
195719132218748838341980818111874880
195846237918748827411981491711874880
19591067161187488879673198210291874880
1960176770187488019831155521874880
1961960201874880198420668518748819197
1962667510187488480022198521419218748826704
196310248118748801986330856187488143368
1950019818748831271019871924721874884984
19652131761874882568819881439621874880
19662721611874888467319880791874880
1967232631187488451431990311019187488123531
196876718748801991288702187488101214
196954232118748835483319921708691874880
1970197574187488100861993248618748861176
197113291018748801994634511187488447023
197210207718748801995446142187488258654
19733475461874881600581996496063187488308575
197434961418748816212619971350401874880
19752585661874887107819982298187488101810
19763001251874881126371999668561874880
19775033171874883158292000525471874880
1978596258187488408770多年平均129753
5.可利用量计算成果

根据以上计算的A水系多年平均最小生态环境需水量和汛期难于控制利用的洪水量,计算得出其多年平均地表水资源量的可利用量。上面采用不同方法计算出5套最小生态环境需水量成果,见表3。

根据各种方法计算的结果,结合A水系具体情况的分析,最小生态需水量建议采用年径流量百分数法计算的成果,设立两个方案,需水低方案取W生1为亿m3,高方案取W生2为亿m3。

多年平均汛期难于控制利用的洪水量计算成果为亿m3。用多年平均地表水资源量亿m3,减去最小生态需水量和汛期难于控制利用的洪水量,计算出其多年平均情况下地表水资源可利用量。

表3  A水系最小生态环境需水量计算成果              单位:亿m3

序  号计  算  方  法需水量
W生1

年径流量10%

W生2

年径流量15%

W生3

最小月径流量系列(P=90%)

W生4

近10年最小的月径流量

W生5

典型年最小月径流量(1973年)

根据以上生态需水和汛期下泄洪水量的计算结果,在河道内生态环境需水量采用低方案时,地表水可利用量为亿m3;生态需水采用高方案,可利用量为亿m3。多年平均地表水可利用量与地表水资源量相除,得出的地表水资源可利用率分别为59%和54%。

(二)B水系地表水可利用量计算

1.基本情况

B水系是某大江的支流,流域面积万km2,M站以上为上游,面积万km2。M站以下为中下游,主要为平原,面积万km2。上游有4座大型水库。B水系多年平均地表水资源量为566亿m3,其中M以上流域为388亿m3,M站以下为178亿m3。M站是上游的控制站,中游控制站为N站。

2.计算方法

B水系地表水可利用量采用倒算法。河道内需水主要包括生态需水、航运用水及保护中下游河道水质的环境用水等,取其外包作为非汛期需扣除的河道内需水。汛期难于控制利用的洪水量采用分段计算法,上游以M站作为控制站,根据M站上游未来的用水需求、水库汛末的蓄水量和该水库向外流域的调水量,确定M站汛期最大控制利用的洪水量;M站以下没有控制性工程,根据其中下游区间未来的用水需求,计算汛期用水消耗量,采用N站作为控制站,其汛期最大控制利用洪水量Wm为上游M站汛期最大控制利用洪水与中下游区间汛期最大的用水消耗量之和,采用N站汛期天然径流量系列,计算其多年平均汛期难于控制利用的洪水量。

3.河道内生态环境需水量计算

河道内需水主要包括生态需水、航运用水及保护中下游河道水质的环境用水。生态需水主要为维持河道内水生生物生存的水量,采用Tennant法,以年平均流量的30%作为河道内水生生物生存满意的流量。B水系多年平均年径流量为566亿m3,其30%为170亿m3,折算成平均流量约为540m3/s。中下游航运用水要满足区间河段的航道标准。在综合考虑中下游河道航运与环境需水量的基础上,拟定上游水库下泄最小流量不小于490m3/s。综合考虑上述河道内用水,取其外包,河道内需水按540m3/s考虑。

4.汛期难于控制利用的洪水量计算

B水系的汛期历时较长,从4月至10月,并可分为两个相对集中的高峰期。可将汛期分为两段,即4~6月与7~9月,分别计算各段的控制利用洪水量。M站以上地区用水量不大,M站以下中下游区是主要的用水区,另外上游水库,承担向外流域调水的功能。中下游多为中小型引提水工程,调蓄能力有限,且汛期的用水量也较小,汛期大部分洪水量将向干流下泄。具体计算步骤如下:

(1)M站以上用水消耗量

根据需水预测,M站上游2010年用水消耗量23亿m3。2030年将会达到25亿m3,汛期4~6月和7~9月分别为9亿m3和6亿m3。

(2)上游水库向外流域调出的水量

根据调水工程规划,水库多年平均向外流域调出的水量97亿m3。按4~6月调出量占总量的35%,7~9月调出量占总量的15%计算,4~6月和7~9月向外流域调出的水量分别为34亿m3和15亿m3。

(3)水库汛期蓄水量

水库汛末蓄水将用于非汛期向中下游和外流域供水,估算7~9月水库具备供水功能的蓄水量约为55亿m3。

(4)B水系中下游用水消耗量

根据需水预测,B水系中下游2030年需水量达到160亿m3,采用1999年该水系各部门实际用水的耗水率50%计算,其中下游2030年用水消耗量为80亿m3。按4~6月占年总量的35%,7~9月占25%计算,4~6月和7~9月的用水消耗量分别为28亿m3和20亿m3。

(5)N站以上汛期最大调蓄与用水消耗量

N站以上4~6月最大调蓄与用水消耗量Wm为同期M站以上用水消耗量9亿m3、上游水库向外流域调出水量34亿m3与中下游用水消耗量28亿m3之和为71亿m3。7~9月Wm为同期M站以上用水消耗量6亿m3、上游水库向外流域调出水量15亿m3、水库汛期蓄水量55亿m3与中下游用水消耗量20亿m3之和为96亿m3。

(6)N站下泄洪水量

采用N站1951~2000年历年4~6月和7~9月天然径流量系列,按以上分析计算的4~6月和7~9月最大调蓄与用水消耗量Wm(分别为71亿m3和96亿m3),逐年计算下泄洪水量,4~6月多年平均下泄洪水量为44亿m3,7~9月为150亿m3,汛期4~9月合计也即全年为194亿m3。见表4。

表4   B水系N控制站W泄计算           单位:亿m3

年份4~6月W天

4~6月Wm

4~6月W泄

7~9月W天

7~9月Wm

7~9月W泄

195182711123896142
1952146717542596329
19535471023796141
1954103713243396337
19554871040296306
19561977112637796281
195710271311669670
195896712542296326
1959130715974960
19606671023896142
19619571241459649
1962487101439647
19632507117934496248
192517118046396367
196599712830996213
19666271080960
1967150717922596129
1968121715029496198
196912771561339637
197013871671529656
197116871971549658
197210771361579661
续表4   B水系N控制站W泄计算           单位:亿m3

年份4~6月W天

4~6月Wm

4~6月W泄

7~9月W天

7~9月Wm

7~9月W泄

1973143717221996123
1974106713522296126
1975103713231196215
197610171301259629
197710571341749678
1978627101459649
19796671031696220
1980148717731396217
198182711132996233
19826171039996303
19831407169496368
1984105713443796341
198514771761839687
19868771161159619
1987152718124796151
19887271122696130
191717110032196225
19901867111521496118
199115871871759679
19928871171819685
199312571541879691
19948871171259629
1995417101479651
1996107713624896152
199770710960
1998125715430596209
19994771058960
200090711931796221
多年平均44150
(7)B水系下泄干流的洪水量

以上计算的是B水系中游N控制站多年平均难于控制利用的洪水量,为194亿m3,尚未考虑N站以下至干流入口区间的下泄水量。区间多年平均年径流量为57亿m3。由于这区间为平原,基本没有调蓄工程,区间的用水在以上计算的B水系中下游需水量预测计算己考虑进去了,因此区间的天然径流量可以认为全部排入干流。多年平均情况下B水系全流域向干流下泄的水量为251亿m3。计算成果见表5。

表5   B水系下泄洪水量计算成果表               单位:亿m3

项      目全  年4~6月7~9月
M站以上用水消耗量

2596
M站水库调出外流域水量

973415
M站汛期蓄水量

55
B水系中下游用水消耗量

802820
N站Wm

7196
N站天然径流量

509133230
N站下泄洪水量

19444150
N站以下天然径流量

57
B水系全流域下泄水量

251
5.可利用量计算成果

根据以上计算,B水系河道内生态环境及生产需水流量为540m3/s,由于汛期4~9月河道内水量较大,并有洪水下泄至干流,汛期的河道内生态环境及生产需水量能得到满足,仅需在非汛期(1~3月与10~12月)考虑河道内生态环境及生产需水,按非汛期182天计算,需水量约为85亿m3。计算的多年平均B水系汛期排入干流的水量为251亿m3。B水系多年平均天然年径流量为566亿m3,减去以上两项水量,得出的多年平均情况下地表水资源可利用量为230亿m3。地表水资源可利用率达到40%。计算成果见表6。

表6   B水系地表水资源可利用量计算成果表

项         目数  量
多年平均年径流量(亿m3)

566
河道内生态环境及生产需水流量(m3/s)

540
非汛期河道内生态环境及生产需水量(亿m3)

85
多年平均汛期难于控制利用的洪水量(亿m3)

251
多年平均地表水资源可利用量(亿m3)

230
地表水资源可利用率 (%)

40
(三)C水系可利用量计算

1.基本情况

C水系面积万km2。出山口X站以上为上游,面积万km2,该区地处高寒山地,植被较好但生长缓慢,是主要的产水区。X至Y为中游,面积为,河道两岸地势平坦,光热资源充足,人工绿洲发育,是重要的灌溉农业经济区。Y以下为下游,面积为万km2,主要为戈壁沙漠和剥蚀残山,气候极端干燥,生态环境极为脆弱。

C水系出山口X站多年平均天然径流量亿m3。C水系地下水资源主要由河川径流补给。地下水资源与河川径流不重复量约为亿m3。天然水资源总量为28亿m3。

2.计算方法

C水系水资源可利用量采用水资源总量扣除河道内生态环境需水量(天然生态需水量)的方法计算。河道内生态环境需水包括维护天然生态保护目标所需的河道内生态需水量,以及维持下游区天然生态景观的最小河道内生态需水量。

3.河道内生态环境需水量计算

C水系河道内生态环境需水主要包括:

(1)下游Z以下地区天然植被所需的生态需水。主要是植被生长期间的生理需水、棵间和斑块间潜水蒸发量和植被覆盖区非生长季节的潜水蒸发量。根据流域近期治理规划要求,下游天然绿洲恢复到80年代中期规模,绿洲面积达到650万亩左右。估算生态需水量亿m3。

(2)X至Z区间河道内损失的水量和沿河生态防护林消耗的水量。为了实现向下游Z以下送亿m3生态用水,需要考虑沿途河道内的水量损失。地处干旱区的C水系中下游河段,特别是下游河段,蒸发渗漏损失大。90年代从Y进入下游的水量约为亿m3,而通过Z实际进入下游的水量只有3~5亿m3。沿途减少的水量达~亿m3,这其中有一部分是下游用户用水(估计为~亿m3),其余的主要为河道内沿程损失的水量,为~亿m3。据此估算Y至Z沿程损失的水量约为亿m3,X至Y损失的水量应小一些,约为亿m3。此外,中游河段两岸生态防护林消耗的水量约为亿m3。这样,X至Z山区间河道内消耗水量和沿河生态防护林消耗的水量合计为亿m3。

4.可利用量计算成果

根据以上分析计算,C水系河道内生态环境需水量为亿m3,其中下游天然绿洲的生态需水量为亿m3,河道内损失和沿岸防护林消耗的水量为亿m3。C水系多年平均水资源总量为亿m3,减去河道内生态环境需水量亿m3,水资源总量的可利用量为亿m3,水资源消耗利用率55%。

上述3条水系可利用量估算成果见表7。

表7  地表水可利用量成果表                 单位:亿m3

流  域

水  系

地表水

资源量

河道内生态环境需水量汛期难于控制利用洪水量最大供水能力地表水资源

可利用量

地表水资源

可利用率

A59

54

B5668525123040
C2855

附件2

地表水资源可利用量计算水系表(一)

序号水资源一级区流域水系控制站面积(km2)

多年平均水资源量(亿m3)

1松花江区松花江干流嫩江大赉221715 
2松花江支流第二松花江扶余77400 
3松花江支流牡丹江长江屯35879 
4松花江干流松花江全流域佳木斯528277 
5国际河流黑龙江(包括额尔古纳河)

   
6国际河流乌苏里江(包括绥芬河)  
7国际河流图们江  
8松花江一级区   
9辽河区辽河支流西辽河郑家屯91368 
10辽河支流东辽河王奔10418 
11辽河干流浑河邢家窝堡11090 
12辽河干流太子河唐马寨11203 
13辽河干流辽河全流域辽中136277 
14独流入海诸河辽东诸河   
15独流入海诸河辽西诸河
16国际河流鸭绿江20687 
17辽河一级区   
18海河区滦河滦河 

滦县44100
19海河支流北三河九王庄、通县、苏庄  
20海河支流永定河官厅、卢沟桥  
21海河支流大清河西大洋、王快、张坊等  
22海河支流滹沱河岗南、黄壁庄水库  
23海河支流滏阳河朱庄、东武仕水库  
24海河支流漳河观台  
25海河支流卫河元村14286 
26海河支流徒骇马颊南乐1166 
27海滦河一级区   
28黄河区黄河支流湟水          

民和15342 
29黄河支流洮河          

红旗站24973 
30黄河支流渭河          

华县1098 
31黄河支流汾河          

河津38728 
32黄河支流伊洛河黑石关18563 
33黄河干流河口镇以上河口镇385966 
34黄河干流龙门以上龙门497552 
35黄河干流花园口以上花园口730036 
36黄河一级区   
地表水资源可利用量计算水系表(二)

序号水资源一级区流域水系控制站面积(km2)

多年平均水资源量(亿m3)

37淮河区淮河支流沙颍河周口、阜阳  
38淮河支流洪汝河  

班台11280 
39淮河支流涡河蒙城15475 
40淮河支流淠史河  

蒋家集、横排头  
41淮河干流淮河上游王家坝30630 
42淮河干流淮河蚌埠以上 

蚌埠121330 
43淮河干流淮河洪泽湖以上  

   
44淮河支流沂沭泗河临沂、大官庄、书院  
45淮河干流淮河全流域   
46独流入海诸河山东半岛沿海诸河   
47淮河一级区   
48长江区长江支流雅砻江小得石118294 
49长江支流岷江高场132926 
50长江支流沱江李家湾23283 
51长江支流嘉陵江北碚157900 
52长江支流乌江武隆83035 
53长江支流汉江皇庄142056566
54长江支流湘江湘潭86138 
55长江洞庭湖水系洞庭湖水系城陵矶  
56长江支流赣江外洲80948 
57长江鄱阳湖水系鄱阳湖水系湖口162225 
58长江干流金沙江石鼓4175 
59长江干流长江上游李庄(屏山)

639227 
60长江干流长江上游宜昌1005501 
61长江干流长江中游汉口1488036 
62长江干流长江下游大通1705383 
63 太湖 365 
长江一级区   
65珠江区珠江支流南北盘江蔗香82480 
66珠江支流柳江柳州45413 
67珠江支流郁江贵港86333 
68珠江支流西江桂平以上桂平  
69珠江支流桂贺江古榄、马江  
70珠江支流西江梧州以上梧州327006 
71珠江支流北江石角38363 
72珠江支流东江博罗25325 
73 珠江全流域   
地表水资源可利用量计算水系表(三)

序号水资源一级区流域水系控制站面积(km2)

多年平均水资源量(亿m3)

74珠江区独流入海诸河韩江潮安(棉花滩)29077 
75独流入海诸河粤东诸河   
76独流入海诸河粤西诸河   
77独流入海诸河桂南诸河   
78独流入海诸河海南岛及南海各岛诸河 龙塘  
79珠江一级区   
80东南诸河独流入海诸河钱塘江闸口  
81独流入海诸河浙东浙南诸河   
82独流入海诸河闽江竹歧54500 
83独流入海诸河闽东闽南诸河   
84东南诸河一级区   
85西南诸河国际河流红河蛮耗32037 
86国际河流澜沧江允景洪141380 
87国际河流怒江(包括伊洛瓦底江)道街坝118076 
88国际河流雅鲁藏布江奴下1843 
西南诸河一级区   
90西北诸河内陆河塔里木河 

  
91内陆河黑河莺落峡、正义峡  
92内陆河石羊河石家庄、红崖山水库  
93内陆河疏勒河昌马  
94内陆河内陆河(塔里木河除外)

   
95内陆河青海内陆河   
96内陆河内蒙古草原内陆河(含河北张家口地区内陆河)

   
97内陆河藏北内陆河   
98国际河流额尔齐斯河 
99国际河流伊犁河雅马渡491 
100国际河流额敏河
101西北诸河一级区   

附件3.工作表格

表1          流域        河        站月径流量      单位:亿m3

年 份项目一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年总量
天然
实测
天然
实测
注:(1)各水系控制节点填写此表;(2) 系列年限1956~2000年。

表2  ___河流___站汛期下泄洪水量计算成果表      单位:亿m3

年份4~6月

7~9月

W天

WmW泄

W天

WmW泄

多年平均////
注:(1)W为控制节点逐年汛期天然径流量,Wm为控制节点汛期控制利用最大洪水量,W为控制节点逐年汛期下泄洪水量;(2) 系列年限1956~2000年。

表3 ______水资源-级区地表水资源可利用量成果表         单位:亿m3

流  域

水  系

地表水

资源量

河道内生态

环境需水量

汛期难于控制

利用洪水量

最大

供水能力

地表水资源

可利用量

地表水资源

可利用率

备  注

多年平均75%95%
一级区

汇总成果

注:(1)表中河道内生态环境需水量、汛期难于控制利用洪水量和最大供水能力3项为选择填写项,其他各项为必填项;(2) 选择填写项中,大江大河填写河道内生态环境需水量与汛期难于控制利用洪水量,内陆河填写河道内生态环境需水量,独流入海诸河填写最大供水能力;(2)最后一行填写水资源-级区汇总成果,只需填写地表水资源量、地表水资源可利用量和地表水资源可利用率3项;(3) 上述各项均为多年平均值。下载本文
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