水資源評(píng)價(jià)和規(guī)劃中的一個(gè)重要問題

提要：在我國(guó)北方地區(qū)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，流域下墊面條件變化對(duì)河川徑流的影響日益顯著。本文通過前后期降水、徑流關(guān)系的對(duì)比分析，定量估算了流域下墊面條件變化對(duì)黃、淮、海河流域部分地區(qū)水資源的影響，這是關(guān)系到流域和地區(qū)水資源評(píng)價(jià)、利用和配置規(guī)劃的一個(gè)重要問題。

關(guān)鍵詞：水資源評(píng)價(jià) 水資源規(guī)劃 天然年徑流 人類活動(dòng) 下墊面影響

中圖分類號(hào)：TV21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)12(c)-0000-00

人類活動(dòng)對(duì)河川徑流的影響，一是控制斷面以上從河道引耗水量對(duì)河川徑流量的直接影響；另一是流域面上人類活動(dòng)消耗水量對(duì)河川徑流量的間接影響。對(duì)前者研究較多，也比較成熟；對(duì)后者研究較少。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境（包括“山川秀美”愿景）的改善，流域下墊面條件變化對(duì)河川徑流影響的研究，特別在我國(guó)北方水資源比較緊缺的地區(qū)，顯得更為重要。為此本文對(duì)黃、淮、海河流域水供需壓力較大的部分水資源二級(jí)區(qū)，在1956~2000年年降水量和天然年徑流量（從河道引耗的徑流量與實(shí)測(cè)徑流量之和）等資料系列的基礎(chǔ)上，通過前期（1956~1979年）和后期（1980~2000年）降水、天然徑流關(guān)系的對(duì)比分析，估算了下墊面條件變化對(duì)河川徑流的影響。分析表明，這一結(jié)果對(duì)我國(guó)，特別對(duì)北方一些流域和地區(qū)現(xiàn)行的水資源的評(píng)價(jià)方法和規(guī)劃思路，具有一定的學(xué)術(shù)意義和較好的應(yīng)用價(jià)值。

1 一個(gè)實(shí)例的啟示

官?gòu)d以上永定河流域面積43200km2，是下墊面條件變化對(duì)天然徑流量影響比較顯著

的一個(gè)流域。圖1給出了1956~2000年期間年降水量與天然年徑流量之間相關(guān)點(diǎn)據(jù)的分布情況。在圖中，點(diǎn)據(jù)一旁的數(shù)字為年份，凸形圈為1956~1970年、1971~1980年、1981~1990年和1991~2000年等不同年代點(diǎn)據(jù)的分布范圍。由圖可以看出，在同樣年降水條件下，隨流域下墊面消耗水量的增加而導(dǎo)致進(jìn)入河川的天然徑流量，呈明顯的減少趨勢(shì)。

2 研究區(qū)年降水~天然年徑流關(guān)系的建立

2.1 基礎(chǔ)資料

所研究的地區(qū)為遼、海、黃、淮河流域共9個(gè)水資源二級(jí)區(qū)（表1）。分析中所使用的1956~1979年水資源二級(jí)區(qū)逐年平均降水量、年平均天然徑流量，取自全國(guó)第1次水資源評(píng)價(jià)成果[1]；1980~2000年水資源二級(jí)區(qū)逐年平均降水量、年平均天然徑流量，以及控制站以上流域年降水、天然徑流量等，取自全國(guó)第2次水資源評(píng)價(jià)成果（待出版）；部分控制站以上流域降水資料取自氣象信息網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2.2 水資源二級(jí)區(qū)降雨徑流關(guān)系分析

根據(jù)上述全國(guó)第一、二次水資源評(píng)價(jià)所提供的數(shù)據(jù)，分別建立各二級(jí)區(qū)在1956~1979年和1980~2000年下墊面條件下的年降水量~天然年徑流量關(guān)系。為節(jié)省篇幅，以下僅列出海河流域南系二級(jí)區(qū)所建立的年降水量~天然年徑流量關(guān)系曲線圖（圖1）。

3 下墊面條件改變對(duì)天然年徑流量影響的估算

為了推求不同下墊面條件下的1956~2000年天然年徑流量的系列資料，可由1956~2000年年降水量系列資料，通過不同下墊面條件下的年降水量~天然年徑流量關(guān)系，轉(zhuǎn)而求得各二級(jí)區(qū)不同下墊面條件下的天然年徑流量系列，由此求得不同下墊面條件下的多年平均年徑流量和P=75%、P=90%、P=95%分位值的年徑流量。以此為基礎(chǔ)，對(duì)下墊面條件改變對(duì)天然年徑流量的影響進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

對(duì)遼、海、黃、淮流域9個(gè)水資源二級(jí)區(qū)，前、后期下墊面條件變化對(duì)多年平均天然年徑流量的影響見表1。

由表1可以看出，在上述9個(gè)水資源二級(jí)區(qū)，隨著流域面上植被覆蓋度增加、山丘區(qū)水土保持措施的實(shí)施、丘陵河谷盆地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高等生態(tài)條件的改善，后期與前期下墊面條件相比，多年平均天然年徑流量減少了116.7億m3。在減少的水資源量中，海河流域北系和南系兩個(gè)二級(jí)區(qū)，減少了37.5億m3；黃河中下游地區(qū)，減少46.0億m3；山東半島沿海諸河二級(jí)區(qū)，減少21.3億m3。流域內(nèi)增加的這部分消耗水量，一般不僅是不可逆轉(zhuǎn)的，而且隨著今后流域面上生態(tài)條件的進(jìn)一步改善，這部分消耗水量還可能會(huì)有所增加。

4 對(duì)極端干旱年分位年徑流量的影響

水資源二級(jí)區(qū)下墊面條件變化對(duì)極端干旱年分位年徑流量也有著不同的影響。為此，求得前后期不同下墊面條件下P=75%、P=90%、P=95%極端干旱年相應(yīng)的分位年徑流量及其相對(duì)變化（表略）。

計(jì)算結(jié)果表明，除遼河干流二級(jí)區(qū)影響相對(duì)較小外，其他二級(jí)區(qū)由于下墊面條件變化，后期極端干旱年相應(yīng)的分位年徑流量較前期明顯減少，其減少的相對(duì)離差比多年平均天然年徑流量更為顯著，且相對(duì)離差隨頻率的增加而加大。

5 初步認(rèn)識(shí)

5.1 重視下墊面條件變化對(duì)天然年徑流量影響的研究

在一個(gè)流域一定的降水資源條件下，下墊面條件變化造成流域面上消耗水量的增加，勢(shì)必會(huì)引起進(jìn)入河川的天然徑流量的相應(yīng)減少，這種對(duì)天然水資源的“截源”結(jié)果，給流域可配置的天然水資源量增加新的變數(shù)和不利影響。在未來，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，流域面上消耗的水量會(huì)趨于增加，在流域未來水資源中長(zhǎng)期水資源規(guī)劃中，這也是一個(gè)不容忽視而需認(rèn)真研究的問題。

南水北調(diào)工程是緩解黃、海、淮河流域水危機(jī)的戰(zhàn)略性措施[2]，2008年王浩院士在回答記者問題中稱，在安排的一期南水北調(diào)東線和中線工程到位后，東線平均每年北調(diào)給海河流域的水量為15億m3，中線北調(diào)水量為95億m3，其中調(diào)給海河流域的水量為62億m3，兩者合計(jì)共調(diào)給海河流域的水量為78億m3，尚不能滿足該流域水資源虧缺108億m3的要求。由此亦可看出，流域因下墊面條件變化而減少的河川徑流量達(dá)37.5億m3（表1），這在不小的程度上“削減”了南水北調(diào)對(duì)海河流域的補(bǔ)水效果，也加劇了流域的缺水情勢(shì)。

同樣，對(duì)水資源供需配置已處于十分緊張的黃河流域，在未來規(guī)劃期內(nèi)，如參照黃河流域5個(gè)二級(jí)區(qū)因下墊面條件變化而減少的多年平均天然年徑流量46.0億m3（表1）來估計(jì)，未來水資源緊缺情況將更為加劇。這從一個(gè)側(cè)面反映加快南水北調(diào)西線調(diào)水工程規(guī)劃進(jìn)程的迫切性。

5.2 重視北方流域面上天然和人工生態(tài)環(huán)境用水的研究

以往開展的地表水資源的評(píng)價(jià)和規(guī)劃，主要面向和研究的是從流域坡面進(jìn)入河流的天然水資源量，而對(duì)流域廣大面上的自然和人工生態(tài)所消耗的水資源量，則很少進(jìn)行比較深入細(xì)致的研究。因而在一些地區(qū)，特別在人類活動(dòng)和下墊面條件變化較大的地區(qū)，僅在狹義水資源基礎(chǔ)上進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)和水資源配置規(guī)劃，基礎(chǔ)就會(huì)顯得不夠堅(jiān)實(shí)。

瑞典水文學(xué)者Falkenmark1995年在向南非首都舉辦的南部非洲發(fā)展協(xié)調(diào)的部長(zhǎng)級(jí)委員會(huì)所提交的一份報(bào)告中，將流域面上下墊面條件所造成的垂向蒸散發(fā)消耗的水資源量，稱為“綠水”，將緑水消耗后以水平方向流入河川的天然水資源量，稱為“藍(lán)水”。

隨著北方地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、人民生活的提高和“山川秀美”等生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的提出，對(duì)流域面上農(nóng)林業(yè)、水保措施和環(huán)境改善所可能增加的耗用水量，須進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)研究，積累科學(xué)數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)流域的所謂“綠水”和“藍(lán)水”資源的利用、制約、協(xié)調(diào)和配置應(yīng)作為一個(gè)整體在規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮，逐步拓展和革新流域水資源評(píng)價(jià)、水資源規(guī)劃和管理的研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1] 水利電力部水文局，中國(guó)水資源評(píng)價(jià)，水利電力出版社出版，北京，1987.

[2] 徐乾清著，徐乾清文集，中國(guó)水利水電出版社，北京，2011.

[3] FALKENMARK M， ROCKSTRAM J. The new blue and green water paradigm: Breaking new ground for water resources planning and management [J]. Journal of Water Resources Planning and Management， 2006， 132 (3): 129-132.