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水資源綜合規(guī)劃配置階段若干問題討論
論文關(guān)鍵詞：水資源 綜合規(guī)劃 配置階段 問題 討論
論文摘要：結(jié)合福建省水資源綜合規(guī)劃配置階段工作，對頻率和頻率曲線的組合、長系列法和典型年法的應(yīng)用、長系列灌溉用水資料的計算、河道外用水的界定、灌溉用水保證程度的分析等技術(shù)問題，進(jìn)行了初步探討并提出作者的看法。
0引言
為了貫徹中央新時期治水的方針政策，落實國家實施可持續(xù)的要求，適應(yīng)發(fā)展和水資源形勢的變化，著力緩解水資源短缺、生態(tài)惡化等重大水問題，部和國家發(fā)展計劃委員會部署開展全國水資源綜合規(guī)劃編制工作。我們在根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)大綱與技術(shù)細(xì)則》(以下簡稱《技術(shù)細(xì)則》)進(jìn)行全省水資源綜合規(guī)劃配置階段工作中，對頻率和頻率曲線的組合、長系列法和典型年法的應(yīng)用、長系列灌溉用水資料的計算、河道外用水的界定、灌溉用水保證程度的分析等技術(shù)問題，做初步探討。
1頻率和頻率曲線的組合
眾所周知，根據(jù)水文數(shù)理學(xué)理論，頻率和頻率曲線的組合計算常采用頻率組合公式法、圖解法和理論分析法進(jìn)行。不同水資源分區(qū)需水預(yù)測和供需平衡分析成果不能簡單地按同頻率相加而得。同一水資源分區(qū)各變量因同頻率出現(xiàn)機率較大，故在數(shù)值上可以相加。正因為水文變量的地域性與差異性，水資源分區(qū)往往要從一級區(qū)一直分到四級區(qū)或五級區(qū)，供需平衡成果才能滿足水資源綜合規(guī)劃的精度要求。但是，在區(qū)域和流域匯總時，在理論上又碰到困難。即在水資源供需平衡分析中，不同頻率代表年的來水、需水、可供水量、余缺水量等水文變量有嚴(yán)格的頻率概念，不能簡單地相加。可是，同一個供水設(shè)計保證率(即相同的設(shè)計供水標(biāo)準(zhǔn))下的各計算單元的缺水量，因是各區(qū)域需要采取供水工程措施和非工程措施解決的水量，對應(yīng)的有水利工程量和工程，工程量與投資是沒有頻率概念，缺水量也可不帶頻率概念，是可匯總相加的。實際上不同保證率的缺水量(如有的區(qū)域灌溉保證率取P=90％，有的區(qū)域灌溉保證率取P=75％)可理解為滿足規(guī)劃的供水標(biāo)準(zhǔn)(供水保證率)下的缺水量，也可匯總相加。就如防洪規(guī)劃一樣，各地達(dá)到規(guī)劃的防洪標(biāo)準(zhǔn)(有的為200年一遇，有的為50年一遇)的防洪工程量或工程投資可匯總相加成某省的總工程量和總投資。與各地發(fā)生設(shè)計洪水大多數(shù)不會同時出現(xiàn)一樣，各區(qū)域缺水大多數(shù)也不會同一年發(fā)生。
2長系列法和典型年法的應(yīng)用
根據(jù)《技術(shù)細(xì)則》，“原則上供需分析應(yīng)采用長系列調(diào)節(jié)計算”。對此，筆者的理解是：有長系列水文資料的大中型水庫及多年調(diào)節(jié)水庫應(yīng)采用長系列法。長系列法的主要優(yōu)點是：可進(jìn)行多年調(diào)節(jié)，考慮了來用水年際變化，不需要來水、需水、供水是同一頻率的不合理假定等。長系列法的主要缺點是：要收集大量的來用水資料，來用水計算工作量大，而對于中小型工程及引提工程，長系列資料是無法得到的，硬性地要求長系列法，其成果精度也是難以把握的。
典型年法的主要優(yōu)點是資料較易取得，計算工作量較小。《技術(shù)細(xì)則》規(guī)定，“水資源供需分析計算一般采用長系列按月調(diào)節(jié)計算，無資料或資料缺乏的區(qū)域，可采用不同來水頻率的典型年法進(jìn)行”。設(shè)計典型年法主要缺點是假定來水、用水、供水是同頻率發(fā)生，該假定在小區(qū)域范圍內(nèi)可近似成立，到大范圍區(qū)域內(nèi)來水、用水不同頻率，而供水保證率是二者平衡后的成果，更是不同頻率。實際典型年法只能反映某年小區(qū)域內(nèi)具體情況，在大區(qū)域內(nèi)，由于水文氣象條件的差異較大，某個單元該年受旱嚴(yán)重，另一單元該年可能不缺水，有余水，也可能洪澇嚴(yán)重。例如：東南諸河一級區(qū)P=90％保證率選擇1971年為實際典型年，我省閩東諸河二級區(qū)來水頻率P=95．3％，閩江流域二級區(qū)來水頻率P=78．3％，閩南諸河二級區(qū)來水頻率P=73．9％。如到三級區(qū)或四級區(qū)則差異更大。因此，筆者認(rèn)為，典型年的選取和匯總，不宜在較大范圍內(nèi)進(jìn)行。
至于采用長系列法和實際典型年法能否解決或避開流域與區(qū)域匯總時碰到頻率組合的難題，筆者認(rèn)為也是難以做到。當(dāng)然，采用長系列法和實際典型年法從五級區(qū)、四級區(qū)、三級區(qū)逐步同時段相加，可以得到二級區(qū)和一級區(qū)的來水、需水、可供水量和余缺水量成果，理論上可行，但實際應(yīng)用作用不大。例如，福建省各四級區(qū)有1130年長系列資料，匯總到三級區(qū)、二級區(qū)、全省得到1130年來水、需水、可供水量、余缺水量4個系列資料，通過排頻、適線，可得到福建省P=90％來水、需水、可供水量、缺水量成果，但該成果數(shù)值被合并、被均化，很難反映福建省實際缺水狀況。如從資源角度出發(fā)，應(yīng)用多年平均水資源量、水資源可利用量等指標(biāo)反映水資源，基本上能滿足水資源配置工作的要求。
3長系列灌溉用水資料的計算
水庫或灌區(qū)記錄的長系列灌溉用水資料利用難度較大。因每年灌溉面積、作物組成、渠系運行狀況、水庫或灌區(qū)調(diào)度等不定因素影響，缺乏一致性，故長系列實際灌溉用水資料不但不能直接利用，而且還原也很難。福建省在規(guī)劃設(shè)計中長系列灌溉用水資料用以下3種方法推求：
a)根據(jù)常規(guī)氣象資料(氣溫、空氣濕度、氣壓、風(fēng)速和實際日照時數(shù))及推算地點的海拔高度、緯度，用彭曼公式推算參考作物需水量。根據(jù)作物生長期及相應(yīng)降水，采用逐時段田間水量平衡法求出補水灌溉量。即單項灌水定額，用作物組成(復(fù)種指數(shù))加權(quán)平均得灌溉定額，乘以規(guī)劃灌溉面積即得長系列用水資料。
b)只計算50％、75％、90％、95％典型年灌溉定額，把這4個數(shù)據(jù)點繪在頻率格紙。通過4個點繪得灌溉定額經(jīng)驗頻率線(灌溉用水量頻率曲線也可采用P一Ⅲ曲線)，在線上按降雨頻率查得各年灌溉定額，灌溉用水年內(nèi)分配移用鄰近典型年年內(nèi)分配，由此得長系列用水資料。
C)采用枯水年分析灌溉定額。分析連續(xù)枯水年、枯水年和枯水年前1～2年灌溉定額，如水庫調(diào)節(jié)性能為年調(diào)節(jié)及季調(diào)節(jié)以下水庫，可只計算枯水年灌溉定額。如水庫為多年調(diào)節(jié)，除計算各枯水年灌溉定額外，還要計算枯水年前一年灌溉定額，其他年份同b)法。福建省有連續(xù)枯水兩年(P=90％年前一年為P=85％的破壞程度比P=95％年前一年為P=10％為大)，連續(xù)3年枯水年較少，選擇可能破壞年份及前1—2年計算灌溉定額，其他年可用頻率線查，不影響成果。福建省東張水庫、東圳水庫、山美水庫等大型灌溉水庫曾按a)法計算，精度是高，但工作量太大，難以普及。b)法工作量小，但精度較差，假定降水用水同頻率不合理。c)法工作量比a)法少很多，且精度與a)法不相上下，因豐平水年來水量較多，灌溉定額有誤差，不影響水量平衡成果。因此，我恕一般推薦用c)法。
4河道外用水的界定
福建省的福州和泉州市、漳州市，分別引閩江和晉江、九龍江水對市區(qū)內(nèi)河進(jìn)行沖污，該部分生態(tài)用水有人認(rèn)為是河道內(nèi)用水，筆者認(rèn)為是河道外用水。理由是：引水沖污用水與綠化、清潔等生態(tài)環(huán)境用水一樣，也是一個用水戶，引進(jìn)是干凈水，回歸河道是污水，類似工廠冷卻水，引進(jìn)是冷的干凈水，回歸河道是熱污染的水，雖然水量沒有消耗，但水質(zhì)變了，而航運、保持河道最小生態(tài)基流、發(fā)電用水等河道內(nèi)用水，不但沒有改變水量，也沒有改變水質(zhì)。
5灌溉用水保證程度的分析
目前水資源系統(tǒng)多為多目標(biāo)多用戶系統(tǒng)，生活用水保證率為95％，灌溉用水中，提水的為75％，引水的為80％～90％。不同用水保證率如何計算不同頻率的用水量，以某供水區(qū)為例，供水保證率為95％，灌溉保證率為90％，那么在19=90％年份，供水用水、灌溉用水均應(yīng)保證，那么在P=95％年份，供水要保證，灌溉用水該用多少。福建省對此問題有幾種作法：①以該年灌溉需水量的60％～90％給水，這種作法人為因素任意性大。②在P=95％年份以P=90％年份灌溉用水給水，可是P=95％年份的來水已比P=90％年份少，灌溉用水怎么能按P=90％年份給水，應(yīng)比P=90％年份用水還要少。③按19=90％平衡，供水灌溉均要保證，在P=95％年份仍要按供水灌溉要求進(jìn)行平衡計算。在滿足供水要求條件下，余下的供灌溉用水，灌溉用水該削減多少就削減多少。從用水保證率出發(fā)，可能第三種用法較合理。
如從評價缺水角度考慮，目前采用的根據(jù)缺水率做評價的方法較合理(缺水率=缺水量／需水量)。但以缺水率<5％為不缺水，缺水率5％～10％為輕微缺水，缺水率10％～20％為輕度缺水，缺水率20％30％為中度缺水，缺水率>30％為嚴(yán)重缺水，值得商討。因為某一區(qū)域總需水量中有生活需水、生態(tài)需水、生產(chǎn)需水，生產(chǎn)需水中又有工業(yè)需水、牲畜需水、需水，其需水組成不同，保證率不同，評價指標(biāo)也應(yīng)不同。各地區(qū)評價干旱指標(biāo)中農(nóng)業(yè)干旱、干旱評價方法，擬定農(nóng)業(yè)缺水率、工業(yè)缺水率、生活缺水率、生態(tài)缺水率4個指標(biāo)，一起評價缺水程度。
如從規(guī)劃水資源配置工程角度考慮，也以上述某供水區(qū)為例，在某水平年內(nèi)，在P=90％年份，供水用水、灌溉用水均應(yīng)保證。如缺水，要有相應(yīng)的水資源配置措施，使其不缺水；在P=95％年份，供水用水要保證，灌溉用水因超過其保證率，允許破壞，可根據(jù)水資源供需平衡成果，反算灌溉用水缺水率，估計缺水對農(nóng)業(yè)的影響；如某供水區(qū)內(nèi)，農(nóng)業(yè)用水很少，P=95％年份，灌溉用水全破壞后，供水仍缺水，則也要有相應(yīng)的水資源配置措施。使其不缺水；在P=95％以上的特枯年份，應(yīng)按生活、生態(tài)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水次序供水，各類用水均允許破壞，但要盡量保生活用水，并反算各類用水缺水率，估計缺水對國計民生的影響。
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