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关于水资源评价内容中的“三水”转化计算的探讨

2010-03-22陈凤艳王大勇李学宏

黑龙江水利科技 2010年3期
关键词:河川三水补给量

陈凤艳,王大勇,李学宏

(1.富锦市水务局,黑龙江富锦156100;2.桦川县新河宫灌区管理站,黑龙江桦川154300)

水资源评价是对某一地区水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出的分析估价。它是合理开发利用和保护管理水资源不可缺少的基础工作。其评价从水源上可分为地表水评价和地下水评价两大类。从对象上评价可分对河流、湖泊、水库、湿地等进行评价。我国自20世纪80~90年代对河流、湖泊、水库等进行了大量的水资源评价,取得了丰硕的成果。以下对评价中的几个问题进行探讨。

1 水资源评价的任务与主要内容

水资源评价的任务,就是摸清地表水和地下水的补给条件、转化关系、水质情况、开发条件及时空分布规律,估计水资源总量和可利用量,为合理利用和供需平衡提供依据。评价的主要内容大致包括以下8个方面:

1)水平衡要素分析。对降水、径流、蒸发等水平衡要素的地区分布特点和年际、年内变化规律进行分析。这是水资源评价的基础工作,也是用水量平衡法估算水资源数量的重要依据。

2)“三水”转化关系分析。即分析不同地貌单元的降水、地表水和地下水的垂向补给特点和转化关系,以及相邻地貌单元之间地表水和地下水的横向补给转化关系。只有弄清各地区的“三水”转化关系,才能搞好水资源估算、评价工作。

3)水资源的分区研究。为反映水资源条件的地区差别和便于进行供需平衡分析,要进行水资源分区。首先按流域和地域划分大区,再根据径流特点、水文地质情况和开发条件等,将大区细分为若干小区。

4)地表水资源计算。分区统计天然径流同步系列,计算多年平均和不同保证率(P=20%、50%、75%、95%)的年径流量,并给出年内月分配过程。

5)地下水资源计算。根据我国具体情况,重点是计算北方平原的地下水资源。山丘区除山间盆地和岩溶地区外,地下水补给量基本上已包括在河川径流之中,故不必另行计算。平原地下水的主要补给来源是大气候降水和地表水流的入渗,此外还有少量的侧向补给,补能量和大小不但与降水、岩性、埋深有关,还与水资源的开发利用方式有关。由于各地区的补给条件不尽相同,故应分区项估算补给量。地下水的补给机制是非常复杂的,因受资料条件的限制,一时提不出最优补给埋深,暂按开采现状的潜水埋深计算多年平均补给量作为地下水资源。

6)水资源总量估算。在分别计算地表水、地下水资源的基础上,考虑两者相互转化关系,扣除重复部分,估算各流域(或区域)的水资源总量。

7)水质污染情况分析。搜集水利地区、卫生、环保部门现有水质监测、污染源调查资料,对主要江河和重点地区的水质污染现状进行分析。

8)可利用水量估算。因受自然、技术、经济条件的限制,水资源不可能被全部利用,为了使供需平衡和水利规划有比较扎实的基础,估算可利用水量是非常必要的。河川径流可利用量根据水质情况、径流特性、建库条件估算;平原地下水可利用量按一定开采条件下的总补给量与潜水蒸发量之差估算,但要注意不同开发利用阶段地下水补给量的可能变化。

2 “三水”转化关系和水量平衡方程

不同的地貌(或地质)单元,“三水”转化是不同的,水量平衡方程也有所差别。现在某河流域为例,说明“三水”转化关系。

某河流域大致可分为山区平原两大地貌单元。山区土层薄,河流坡度大,河床切割深,一般地表水系均起着排泄地下水的作用。降水量一部分渗入土壤、岩层,一部分形成地表径流。地表径流除少量由水蒸发外,其余的均汇流成河川径流量;已渗入土壤、岩层的水量大部分消耗于土壤蒸发和植物蒸腾,其余形成壤中流和岩石裂隙水乃是山区地下水的补给来源。壤中流和一部分裂隙水雨后又慢慢地补给河川径流,只有小部分裂隙水渗入深层,成为山前平原的侧向补给来源,故山区水文站观测的河川径流量可近似地认为是山区地表径流和地下径流之和。

山区水资源包括山区河川径流量和深层岩溶、裂隙水。后者除局部地区外,水量很小,可忽略不计,则一般山区的水量平衡方程为:

平原区土层厚、坡度缓、河床浅、产流、入渗情况比山区复杂,非汛期降水基本上全部消耗于包手带蒸发。汛期雨水到达地面之后,一部分渗入土壤,一部分形成地表径流。地表径流一部分积聚在坑洼地之中而消耗于水体蒸发及入渗土壤,一部分变成平原河种径流;渗入土壤的水量有的消耗于土壤蒸发和植物蒸腾,有的附着于土壤颗粒表面,有的成为重力水补给地下水,使地下水位升高。当地下水位上升到一定高度时,地下水又有一部分补给平原河流(地下水位高于河床水位时),一部分消耗于潜水蒸发(地下水位高于极限埋深时)。故平原水文站测得的平原河川径流量只包括小部分地下径流,大部分地下径流补给了地下水,成为地下资源的补给来源之一(即降水入渗补给)。

平原不地水资源包括平原河川径流量和降水入渗补给地下水量。在开采情况下潜水位较深,可忽略地下水对河流的补给,则其水量平衡方程式为:

平原陆面蒸发量的定义与山区相同,包括土壤蒸发、植物蒸腐和水体蒸发。但平原总蒸发量与山区是有区别的,多了潜水蒸和一项;而山区除了潜水们高的盆地外,一般是没有潜水蒸发的。潜水蒸发是平原地区地下水天然排泄的主要途径之一,通过人工开采可以截取一部分加在利用。

山区与平原之间的水量转化关系表现为:①山区深层岩溶,裂隙水缓慢补给山前平原,这部分多,据估计某河流域≤10亿m3;②山区河川径流在流经平原时,通过河渠渗漏,灌溉回渗、洪水泛滥等形式补给地下水,这部分水量较大,据有关单位估算海河流域在现有水利设施情况下约占总补给量的1/2~1/3。山区河种径流对平原地下水补给量已包括在山区河种径流量之中,不应计入流域水资源总账之内。

考虑地表水和地下水,山区水和平原水的相互转化关系,扣除其重复部分,则某河流域的水资源总量为:

上述计算只作为适合条件下的参考,不当之处切望指正。

[1]崔宗培,徐乾清,吴以鳌,等.中国水利百科全书[M].北京:水利电力出版社,1990.

[2]贺伟程.水资源:8003研究报告[R].北京:水利部水利水电科学研究院,1980.

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