商丘市生態水系工程（包河段）水資源狀況

陳順勝　劉琦

摘要筆者分析了商丘市生態水系工程（包河段）水資源狀況，計算了項目區生態需水量及地表水可利用量，認為該區域地表水可利用量大于生態需水量，地表水資源量能滿足該河段生態用水量的需求。

關鍵詞商丘市包河段；水資源；生態水系工程；分析

中圖分類號S271文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）07-02167-02

收稿日期20140112生態水利工程學是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理和技術方法的工程學。現代科學發展使人們認識到，傳統意義上的水利工程學在滿足社會經濟發展的需求時，不同程度地忽視了河流生態系統本身的需求。而河流生態系統的功能退化，也會給人們的長遠利益帶來損害。筆者以商丘市生態水系工程為例研究在權衡水資源開發利用與生態環境保護二者的關系，理性地尋找資源開發與生態保護之間的合理的平衡點[1-4]。生態水系工程水資源分析主要是依據項目區水文資料，分析項目區水資源條件能否滿足生態水系工程的要求[2，6]，以保證工程建成后達到美化環境及生態恢復的雙重目的。

1項目區水資源狀況

1.1降水量及其時空分布特征商丘市處于亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，屬大陸性季風氣候。年內冷熱交替，四季分明。氣候特點表現為“冬季寒冷雨雪少，夏季炎熱雨集中，秋季涼爽日照長，春季干旱多大風”。夏季受太平洋副熱帶高壓暖濕氣流和區域地形影響，東南風較多，炎熱多雨，其降水量具有顯著的季節性變化特征。根據商丘市18個雨量站的降水量資料計算，商丘市1980～2000年多年平均降水量為723.3 mm，P=10%保證率年降水量912.2 mm；P=20%保證率年降水量839.9 mm；P=50%保證率年降水量711.5 mm；P=75%保證率年降水量619.1 mm；P=90%保證率年降水量544.1 mm；P=95%保證率年降水量502.2 mm。

受大氣環流季節性變化影響，商丘市降水量年內分配很不均衡，降水主要集中在汛期（6～9月份），多年平均汛期4個月降水量477.3 mm，占全年降水量的66%。非汛期1～5月和10～12月為少雨季節，8個月多年平均降水量為246.0 mm，僅占全年降水量的34.0%，有些年份非汛期整月無雨。商丘市降水量年際變化也非常大，年最大降水量1 087.7 mm（發生在1963年），是年最小降水量400.6 mm（發生在1966年）的2.7倍，豐枯相差懸殊，降水量的時空分布特點不利于作物生長和水資源的開發利用。

1.2地表水資源量及時空分布根據商丘市骨干河流1980～2000年天然徑流量計算，多年平均地表水資源量（天然河川徑流量）63 240×104m3，折合徑流深59.1 mm，年徑流系數0.08。P=10%保證率地表水資源量104 978×104m3，折合徑流深98.1 mm；P=20%保證率地表水資源量83 477×104m3，徑流深78.0 mm；P=50%保證率地表水資源量54 386×104m3，徑流深50.8 mm；P=75%保證率地表水資源量40 474×104m3，徑流深37.8 mm；P=90%保證率地表水資源量33 571×104m3，徑流深31.4 mm；P=95%保證率地表水資源量30 988×104m3，徑流深30.0 mm。

商丘市地表水資源時空分布和當地降雨量時空分布也基本一樣，具有明顯的季節變化特征。由于地表匯流和攔河水閘調節蓄水作用，地表水資源分布比降雨量均勻，河川徑流主要集中在7～11月。商丘市多年平均7～11月地表水資源量約占全年徑流量的59.0%， 1～6月和12月的地表水資源量約占全年徑流量的41.0%。商丘市地表徑流和降雨量同樣具有年際變化較大的特點，在1980～2000年系列中，最大年徑流量為91 275×104m3，發生在1985年；最小年徑流量16 425×104m3，發生在1994年，豐枯年徑流量之比達5.6倍，高于降雨量豐枯比的一倍。

1.3地下水資源量及時空分布地下水資源量指與大氣降水、地表水體（渠道和田間灌溉）有直接補給或排泄關系的動態地下水量。平原區地下水資源量采用計算各項補給量求得。商丘市地下水主要補給來源為：降水入滲補給、地表水體滲入補給和灌溉入滲補給。

經計算得出，商丘市多年平均降水入滲補給量為127 342×104m3，地表水體入滲補給量為2 489×104m3，地下水資源量為129 831×104m3。

商丘市地下水動態類型主要以降雨入滲-蒸發、開采型為主。2010年末全市淺層地下水漏斗面積為96.3 km ，比上年減少87.1%，約占總面積的1.0%，漏斗中心最大埋深10.34 m，比年初增加0.71 m。年末地下水埋深小于4 m的面積占全市總面積76.6%，4～8 m的占22.4%，大于8 m的占1.0%。

1.4水資源總量按照第2次水資源調查評價技術的細則計算方法，計算出商丘市多年平均河川徑流量63 240×104m3，降水入滲補給量為127 342×104m3，水資源總量為190 582×104m3，產水模數為17.8×104m3/km2，產水系數為0.25。

2包河生態需水量計算

河道生態需水量屬于不可以被利用水量，不可以被利用水量指不允許利用的水量，它包括河道內生態環境需水量和河道內生產需水量[2]。由于河道內需水具有基本不消耗水量和可重復利用等特點，因此應選擇河道內各項需水量的最大量，作為河道內需水量[5-8]。根據包河段具體情況，項目區段河道內無生產需水量，河道生態需水量就是各項需水量的最大量。

通常計算方法如下。

Wr=11n（n1i=1Wi）×K

式中：Wr——河流最小生態環境需水量；Wi——第i年的地表水資源量；K——選取的百分數；n——統計年數。

根據項目區包河孫莊水文站1985～2012年水文資料[9]，計算項目區包河段多年平均徑流量為465×104m3。根據商丘市其他骨干河流經驗，百分數取15%。

包河河道內生態環境需水量

Wr=W×15%=465×15%=69.75×104m3

式中：Wr——河道內生態環境需水量；W——多年平均徑流量。

3包河地表水可利用量計算

地表水資源可利用量是指在可預見的時期內，在統籌考慮河道內生態環境環境和其他用水的基礎上，通過經濟合理、技術可行的措施，可供河道外生活、生產、生態用水的一次性最大用水量[2]（不包括回歸用水的重復利用量）。計算方法有2種：一是倒算法，用水資源量減去不可以被利用量和不可能被利用量，得出水資源可利用量；二是正算法，根據工程最大供水能力或最大用水需求的分析成果，以用水消耗系數折算出相應的可供河道外一次性利用的水量。

由于包河水文資料不完整，無法直接求得地表水可利用量，因此選用商丘市主要控制水文站數據，求得商丘市地表水可利用率的平均值作為包河的地表水可利用率，進而求出包河的地表水可利用量。

用商丘市主要控制水文站用多年平均徑流量減去河道生態環境需水量和多年平均下泄洪水量，求得多年平均地表水資源可利用量。 經計算得，惠濟河磚橋水文站多年平均天然徑流量2.2×109m3，河道生態環境需水量0.33×109m3，多年平均下泄洪水量0.888×109m3，多年平均地表水資源可利用量0.982×109m3，多年平均地表水可利用率44.6%；沱河永城水文站多年平均天然徑流量1.555×109m3，河道生態環境需水量0.233×109m3，多年平均下泄洪水量0.452×109m3，多年平均地表水資源可利用量0.870×109m3，多年平均地表水可利用率55.9%；澮河黃口水文站多年平均天然徑流量1.136×109m3，河道生態環境需水量0.17×109m3，多年平均下泄洪水量0.678×109m3，多年平均地表水資源可利用量0.288×109m3，多年平均地表水可利用率25.4%；商丘市地表水可利用率的平均值為：（44.6+55.9+25.4）/3=42.0%。

那么，包河的地表水可利用量，應該為：

Wk=W×42.0%=465×42.0%=195.3×104m3

式中：Wk——地表水可利用量；W——多年平均徑流量。

4生態水系工程（包河段）水源分析

4.1地表水水源包河屬淮河水系，是澮河的最大支流，發源于商丘市黃河故道大堤南側梁園區謝集鄉的張祠堂北，流經商丘市的梁園區、睢陽區、虞城縣、永城市和安徽省的亳州市、渦陽縣、濉溪縣共7個縣市，于濉溪縣臨煥集流入澮河，全長175 km。商丘城區境內長度25.87 km，其中梁園區境內長度15.5 km，開發區境內長度10.37 km，流域面積163 km2，河道上現有橋梁14座，中型水閘3座，河道控制寬度100 m，擔負著城區70%的防洪排澇任務。經計算包河包河的地表水可利用量195.3×104m3，是該項目的主要水源。

4.2地下水源根據商丘市水資源公報[10]：現狀5年項目區淺層地下水利用率分別為：2006年為51.2%、2007年為37.1%、2008年為58.3%、2009年為92.0%、2010年為85.0%，現狀5年平均淺層地下水利用率為54.7%。從現狀5年平均淺層地下水利用率來看項目區淺層地下水尚有一定的利用空間。可以作為該項目水源的有效補充。

4.3引黃水水源1958年開始建設三義寨引黃供水工程，1992年三義寨工程改建，其渠首總干渠設計流量107 m3/s，商丘總干渠設計流量63 m3/s，下游設沉沙池方案，引黃進入商丘市的林七、呈屯、鄭閣3座水庫，經調蓄后分水至商丘境內各灌溉渠首，批復75%保證年引水量為4.9×107m3。規劃引水時間為每年8月到次年6月，以滿足灌溉用水和城市供水要求。近年來商丘有計劃地利用部分引黃水，作為商丘市景觀用水，是該項目的水源的有效補充。

4.4中水水源商丘市區局部采用截流式合流制排水體系，大部分為合流式排水體系，市區污水直接由市政下水管排入河道。市內污水總量約14×109m3/d。

污水處理廠坐落在北海路以南，睢陽大道以東，距市中心5 km處，工程近期處理規模為8×104m3/d，二期處理18×104m3/d，處理工藝采用氧化溝活性污泥法，處理后水質達到國標《污水綜合排放標準》GB8978的二級生化處理標準。市區現有排水管渠約180 km，其中截流污水干管11 km。包河西側管徑為d1200—d1800，北海路南側管徑為d800—d1650。利用污水、雨水管網收集城市污水送至污水處理廠，集中解決污染水點源污染，污水處理達標后作為中水資源，回送至每條河道，亦可作為該項目水源的有效補充。