吴慧秀

(辽宁省丹东水文局, 辽宁 丹东 118001)

跨流域调水区域划分与边界计算初探*

吴慧秀

(辽宁省丹东水文局, 辽宁 丹东 118001)

本文针对跨流域调水不同位置区划不统一、区域边界模糊、范围界定不严谨等问题，在参考传统调水区、受水区两分法的基础上，进一步细化了分区；对水源区、调水影响区提出了核心区域概念；依据水资源常规评价参数，利用单指标法计算了区域边界。

跨流域调水； 区域划分； 边界计算； 核心区； 开发利用率

1 概 述

跨流域调水是通过大规模的工程措施，从水资源丰富且开发利用率低的流域向水资源短缺且开发利用率高的流域调水。随着社会经济的发展，城镇化、工业化、现代农业化的推进，水资源问题日益紧张。采用跨流域调水的方法，重新分配水资源，已成为解决缺水地区水资源危机的常见手段。

目前国内外在研究跨流域调水工程产生的正面效

益的同时，将更多精力集中在跨流域调水给水源区带来的损失、水资源配置的公平性、建立合理的跨流域调水经济补偿制度等方面[1-2]。但在研究中，跨流域调水系统的不同位置区划不统一，区域边界模糊，范围界定不严谨，不同文献存在冲突。史淑娟[2]对水源区理解为调水取水口以上流域，郭潇[3]对水源区理解为包含调水取水口以下流域。徐少军[4]研究了引汉济渭工程、南水北调工程对汉江中下游地区生态环境的双重跨流域调水影响。针对上述问题，需对跨流域调水相关区域进行系统划分，详细界定边界范围，提出核心区概念，并探讨核心区边界定量计算方法。

2 区域划分

跨流域调水系统是一项涉及面广、影响因素多、规模庞大的工程，最基本的分类是调水区与受水区。考虑生态补偿及其他管理问题[5]，两分法不能满足跨流域管理的需要。但两分法具有简单、清晰、约定成俗等优点。

针对跨流域调水生态保护与生态补偿中存在的问题，结合文献[2]、[3]、[6]，在两分法的基础上，将跨流域调水区域再分为水源区、调水蓄水区、调水影响区、调水沿线、受水蓄水区、用水区、排水影响区，见下图。图中虚线表示该区域在不同跨流域调水系统中可能存在也可能不存在。如：南水北调东线工程从长江下游扬州抽引长江水，不存在调水蓄水区；中线工程从汉江丹江口水库调水，存在调水蓄水区。

调水区被细分为水源区、调水蓄水区、调水影响区。水源区与调水影响区的边界是调水蓄水区(或调水取水口)，其上为水源区，其下为调水影响区。根据水文学原理，水源区的水汇流到调水蓄水区(或调水取水口)，调水是调取调水影响区的过境水量，对调水影响区的影响最大。

受水区被细分为受水蓄水区、用水区、排水影响区。排水影响区的单独划出，主要考虑用水区用水后，回归水及排污对环境的影响，为“三条红线”中水功能区达标服务。

跨流域调水区域划分图

调水沿线只指调水区至受水区，其中受水蓄水区与用水区之间可能存在调水线路，但考虑该线路在受水区内，不单独列出。调水线路有管道输水和自然河道输水两种，若采用管道输水，其中受水蓄水区则可能存在下泄水区[7]，同样考虑该线路在受水区内，不单独列出。

3 边界计算

跨流域调水七大区域中，调水蓄水区、调水沿线、受水蓄水区、用水区的范围相对容易确定。而水源区、调水影响区、排水影响区的范围，需要进行定量计算。利用水资源常规评价参数，根据简单、易行的原则，采用单指标法判断边界范围。

3.1 水源区

3.1.1 核心水源区

调水蓄水区(或调水取水口)以上流域都是水源区。若流域面积较大，或者河流较长，或者水量丰富，考虑水源区保护的高效性，全流域保护既无重点也不现实。

核心水源区指调水蓄水区(或调水取水口)以上来水对径流量为关键多数的区域，或者暴雨中心区(如果有)，或者流域面源污染主要来源区。水源区保护要重点保护核心水源区。

3.1.2 边界计算

核心水源区边界计算采用单指标法，因为暴雨中心和面源污染最终还是以径流量体现的。计算指标是入境水量与自产水量之比。入境水量指上游境外来水量，自产水量指流域径流量。史淑娟[2]在水源区生态补偿分担研究中，对于占调水蓄水区70%径流量的地区，入境水量与自产水量之比为3∶7。考虑不同流域的特性，认为核心水源区范围标准为入境水量与自产水量之比为3∶7或4∶6之间。

3.2 调水影响区

3.2.1 调水本质

调水的本质是调取水源区的过境水量，调取调水影响区的入境水量。调水对调水影响区的影响最大，减少了入境水量，导致生态环境恶化，减少了自身水资源开发利用量。如果有调水蓄水区(水库)，调水同时影响水库的发电、防汛及调度方案等。

3.2.2 核心调水影响区

调水蓄水区(或调水取水口)以下流域都是调水影响区。若流域面积较大，或者河流较长，或者水量丰富，考虑调水影响的严重程度，重点保护、补偿调水蓄水区(或调水取水口)以下核心调水影响区。

核心调水影响区指调水量严重影响区域生态环境、水资源开发利用的地区，主要影响包括下游河道生态需水量、水能开发、水资源开发利用率限值等。

3.2.3 边界计算

核心调水影响区边界计算采用单指标法，主要分析调水量、入境水量、自产水量、用水量4个参数，计算包含调水量的水资源开发利用率。

王西琴[8]从二元水循环角度分析地表水资源开发利用率，其影响因素主要有河道生态需水、回归水及其污染物浓度。估算当前水资源消耗水平下地表水资源允许开发利用率的阈值。松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江的阈值分别是34%、38%、45%、36%、38%、31%、32%，基本都在30%～40%之间。

以地表水资源开发利用率30%～40%为临界值，从下游(入海口)依次往上游依据式(2)试算，若开发利用率介于30%～40%，就是核心调水影响区。其中试算节点以水库、支流汇入等为边界。

Qg=Qr+Qz

(1)

(2)

式中Qg——过境(入海)水量；

Qr——入境水量；

Qz——自产水量；

W——开发利用率；

Qd——调水量；

Qy——用水量。

3.3 排水影响区

排水影响区主要接纳回归水、污水、污染物等。排水影响区范围以水功能区为参照，若水功能区达标，可以不考虑排水影响区。

排水影响区边界计算采用单指标法，依据式(3)计算污径比。

(3)

式中b——污径比；

Q——天然径流量；

qw——污水量。

以COD为例，污水达到一级排放标准浓度为100mg/L，水功能区目标水质一般为Ⅲ类，20mg/L，在明确不同流域水功能区本底浓度后，计算确定合理污径比。齐青青[9]研究认为污径比在0.05～0.2之间，考虑受水区水功能区本底浓度一般较高，污径比范围在0.05～0.1之间。

4 实例分析

浑江是鸭绿江一级支流，鸭绿江直接入黄海。浑江跨流域调水工程设计年调水量为18.7亿m3，调水蓄水区年平均径流量为42.7亿m3。调水蓄水区下游浑江流域自产水量为22.8亿m3，调水蓄水区下游浑江流域用水量为0.2亿m3，浑江入鸭绿江水量为65.5亿m3。调水蓄水区下游至入海口流域用水量为10.3亿m3， 鸭绿江入海水量为260亿m3。

以地表水资源开发利用率30%～40%为临界值，从下游(入海口)依次往上游依据式(2)试算：

至入海口，(18.7+10.3)/260=11.2%，小于30%，不是核心调水影响区。

至浑江入鸭绿江口，(18.7+0.2)/65.5=28.9%，接近30%，考虑流域完整性，可作为核心调水影响区。结论与跨流域调水设计报告一致。

5 结 论

a.跨流域调水区域在调水区、受水区两分法的基础上，将跨流域调水区域再分为水源区、调水蓄水区、调水影响区、调水沿线、受水蓄水区、用水区、排水影响区。七大区域中调水蓄水区、调水沿线、受水蓄水区、用水区边界相对容易确定，对水源区、调水影响区提出核心区域概念。

b.利用水资源常规评价参数，采用单指标法计算。核心水源区边界计算标准为入境水量与自产水量之比为3∶7或4∶6。核心调水影响区边界计算标准为包含调水量的开发利用率介于30%～40%之间。排水影响区边界计算标准为污径比在0.05～0.1之间。实例表明用于计算核心调水影响区简单、可行。

c.边界计算基于静态假设，没有分析丰、平、枯等不同频率，也没用考虑流域不同地区的频率差异。边界计算单指标法虽简单易行，但局限性显而易见，需要进行进一步深入研究。

[1] 冉笃奎,李敏,肖博.跨流域调水经济补偿机制初探[J].人民长江,2008(3):28-30,111.

[2] 史淑娟,李怀恩,林启才.跨流域调水生态补偿量分担方法研究[J].水利学报,2009,40(3):268-273.

[3] 郭潇,方国华,章哲恺.跨流域调水生态环境影响评价指标体系研究[J].水利学报,2008,39(9):1125-1130,1135.

[4] 徐少军,林德才,邹朝望.跨流域调水对汉江中下游生态环境影响及对策[J].人民长江,2011(11):1-4.

[5] 刘强,殷大聪.国外跨流域调水管理对我国水资源配置的启示[J].人民长江,2011(18):111-116,121.

[6] 常玉苗.跨流域调水对区域生态经济影响综合评价研究[D].南京:河海大学,2007:24.

[7] 梁国华,王国利,王本德.大伙房跨流域引水工程预报调度方式研究[J].水力发电学报,2009(3):32-36,46.

[8] 王西琴,张远.中国七大河流水资源开发利用率阈值[J].自然资源学报,2008,23(3):500-506.

[9] 齐青青,沈冰,张泽中.环境水体纳污能力判别值及其应用研究[J].西安理工大学学报,2011,27(1):41-47.

Discussion on inter-basin water transfer region division and boundary calculation

WU Huixiu

(LiaoningDandongHydrologyBureau,Dandong118001,China)

In the paper, regions are further refined on the basis of adopting traditional water transfer area and water intake area dichotomous division method as reference aiming at inconsistent division in different regions of inter-basin water transfer, fuzzy boundaries, random scope boundary and other problems. Core regional concepts are proposed aiming at water source area and water transfer influence area. Regional boundaries are calculated by single index method according to routine evaluation parameters of water resources.

inter-basin water transfer; regional division; boundary calculation; core area; development and utilization rate

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2015.03.020

*本研究为基金项目： 丹东市科技局重点项目《跨流域调水影响区域生态环境评价》(2011720)。

TV212.3

A

1005-4774(2015)03-0073-03