基于生態水文理念下的流域水資源評價

全占東

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

基于生態水文理念下的流域水資源評價

全占東

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

水是人類賴以生存的資源，隨著我國經濟的飛速發展，水資源短缺的問題越來越凸顯，不僅破壞著區域生態平衡，還制約著區域經濟的增長。因此，節約保護水資源已經成為社會各界的共識。為進一步解決水資源短缺的問題，相關工作人員應加大對水資源評價工作的重視程度，合理運用生態水文理念，深入分析水資源的分布、特點，從而優化區域內水資源的配置，為規劃流域水資源的使用提供準確參考依據。文章以某河流流域為例，從水資源評價過程存在的問題入手，重點探討基于生態水文理念下評價流域水資源的模型，以期緩解區域水資源使用壓力，實現人與自然和諧發展。

生態水文理念；水資源評價；降水量；計算模型

0 引 言

生態水文理念是人們環保意識不斷提升的產物，將其科學運用在流域水資源評價過程，不僅能夠有效提升水資源利用效率，更可保障水資源保護工作的效率與質量，真正有機統一水資源保護過程中的經濟效益與生態效益。我國地域面積廣闊，河海湖泊眾多，但水資源分布不均勻，集中在南方區域，如長江流域等，但我國的工業城市、人口集中城市大多在北方，因此，在很大程度上提升了水資源使用壓力，為進一步解決水資源短缺的問題，應在深入理解水資源定義的基礎上，合理利用生態水文理念，轉變水資源的評價方式。

1 河流流域概況

遼河流域位于我國北方地區，流域面積約21.9 萬km2，水資源豐富，流域年均徑流量可達16.2 億m3[1]，屬于我國重要的水源地之一，但由于過度開發，該流域當前面臨著嚴重的生態環境問題，主要體現在以下幾方面：河流水資源數量急劇減少、河流變成渠道的現象突出、水質下降等。針對此種問題，相關政府部門應基于生態水文理念下，合理分析流域中存在的水資源評價問題，合理配置河流區域水資源，實現區域經濟的持續發展[2]。

2 流域水資源評價工作中出現的問題

評價水資源的工作最早出現在19世紀，近年來，由于經濟全球化進程的不斷推進，工業化和城市化建設步伐逐漸加快，水資源使用壓力越來越大，因此，水資源評價成為相關部門最為關注的工作之一。從美國等發達國家的角度分析，其已經進行多次水資源評價，實現了對美國國內水資源的科學控制，我國水資源評價項目發展時間較短，開始于20世紀末期，迄今為止，才進行兩次較大規模的水資源評價工作。因此，在評價水資源工作方面，我國仍存在多方面的問題，再加之生態環境的不斷惡化，水資源更容易受到其他多種因素的影響，提升了水資源評價工作的難度。

2.1 水循環模式的變化

當前，評價水資源均采取“一元—靜態型”模式，即借助相關設備實地獲取某一流域的水文環境要素后，再通過整理數據要素，剔除有關人類的活動，將流域原本的水資源還原。但在經濟飛速發展、人口不斷增長的時代背景下，工業化建設、人類活動正逐步改變著大自然的水循環模式，使得自然水循環過程帶有二元特性，體現在：

1)水資源驅動方式增加，由傳統的一元驅動轉變為二元驅動，人工驅動方式出現在水資源驅動過程中。

2)水循環的結果變得復雜化，由原本的自然水循環變為“人工+自然水循環”，人類活動開始影響到水循環過程。

3)水資源的循環參數變多，評價流域水循環時，不僅會考慮到地質地貌條件、氣候條件、土壤條件等自然因素，還會關注到流域內經濟發展狀況。

從以上分析可知，當前，水循環模式受到人類活動的影響，已經呈現出多種變化，因此，在很大程度上改變了水資源原本結構，提升了水資源評價工作的開展難度[3]。

2.2 流域水資源評價方式的問題

由于城市化建設、污水排放等多種人類活動的影響，水資源本身發生了較大變化，導致現行水資源評價過程中仍存在以下幾方面的問題：

2.2.1 地表水資源評價與地下水相分離

影響自然水循環的因素包括地下水、降水、徑流量等，不同形式的水資源之間存在轉化關系，且在特定條件下，轉化關系是雙向的[4]。因此，在評價水資源的過程中，也應提出雙向評定要求，統一評價水資源質量、地表徑流量、地下水資源與水資源含量。但就目前實際情況而言，評價水資源通常將地下水與地表水資源相分離，這種評價模式單獨評價某種水資源質量與總量，打破了兩者之間的聯系，降低了水資源評價工作的有效性，也為科學配置水資源帶來了難度。

2.2.2 缺乏完整的水資源評價時間表

水資源的變化情況與時間有著較大關系，流域中水資源在不同時段中呈現出的規律存在一定差異，主要表現在水資源總量與分布等方面，而當前評價水資源的過程中，大多使用流域多年水資源變化平均值來判斷區域中水量與水質，而沒有根據水資源某一月份的變化，得到的水資源評價數據較為片面，很難用來全面指導水資源的規劃[5]。

2.2.3 忽略了水資源分布規律

工作人員在評價水資源的過程中大多使用集總式的方式，在很大程度上忽略了某一區域的水資源分布規律。集總式分析方式主要有以下2個弊端：

1)區域中水文要素的差異沒有考慮進去，使得得出的計算結果較為片面。

2)無法動態反應水資源的演變過程，忽略了水資源的空間特征。

2.2.4 還原參數的方式較為落后

在人類活動加劇水資源變化的時代背景下，基于傳統“一元—靜態型”評價模式下，還原水資源參數的方式增加了還原比例，工作人員主要關注還原量的大小，從而改變水資源還原評價的初衷，同時，這種方式還會降低水資源的還原精度。在選取還原參數時，受到客觀資料信息因素的限制，工作人員會根據自身經驗，具有較大的隨意性。需要注意的是，“一元—靜態型”評價模式不能全面反映出社會生產活動對于自然水循環的影響，如區域水土保持方案與農業種植方案不能在評價模式中展現出來，存在還原缺項、還原比例過高等問題。水資源的變化過程既有確定性特征，又有不確定特征，但越來越多的人類活動加劇了不確定性，因此，在評價水資源時，應加入漸變、連續的人類活動研究，進而科學反映水資源變化，受到評估技術等因素的限制，目前的評價結果很難反應出水資源的連續、漸變過程[6]。

2.2.5 評價方式較為單一

當前運用得較為廣泛的水資源評價方式為地下水資源和地表徑流量相結合的模式，忽略了非徑流量的水資源，如植被截留量等，未區分水資源循環過程中的補給等環節，在很大程度上增加了水資源配置難度[7]。

3 基于生態水文理念下水資源的評價方式

生態水文理論能夠有效揭示自然環境中生態過程的變化與生態格局的分布。基于生態水文理念的角度分析水資源，主要是指將生態環境考慮到水資源評價過程中，實現水資源的持續利用，從而構建良好生態系統，保護生物多樣性，在追求經濟效益的同時，改善生態環境，其具體的評價目標與評價原則如表1所示。

3.1 更新傳統水資源評價模型，統籌地下水與地表徑流之間的關系

針對地下水與地表徑流分離的情況，可采取以下兩方面的措施：①充分考慮到地下水與地表水資源之間的關系，通過二元評價模型，合理統籌兩者之間的關系，確保水資源評價的合理性；②按照雙向評定的方式，抓住不同形式水資源之間的聯系，科學掌控水資源的變化。

表1 評價目標與評價原則

3.2 以全面詳實的基礎數據為依托，構建完整水資源時間評價表

工作人員必須收集全面的水資源評價數據，規劃好水資源配置方式，按照不同的時間尺度，總結出對應的水資源規律。按照差積曲線，合理的分析多年平均降水量與每年的降水量。計算降水量的過程中，應首先計算各個分區多年以來的平均、不同頻率年降水量，再計算整個區域，保障水資源評價的有效性。

3.3 重視水資源分布規律，注重水資源評價方法

針對集總式分析方法評價水資源存在的問題，工作人員要在生態水文理念的指導下，重視水文水資源分布規律，全面考慮影響水資源分布的因素和水文要素，注重水資源評價方式方法，這樣才會使得出的計算結果較為全面，更接近真實數據；真正貼切地動態反應水資源的演變過程，充分反映出水資源的空間特征[7]，更好地評價水資源，以便合理規劃水資源，統一配置水資源，使水資源得以可持續開發利用。

3.4 創建水資源評價系統，還原真正參數

傳統的“一元—靜態型”評價模式忽略了人類活動，通過還原程序后得到的驅動水資源變化因素僅僅代表著自然對水資源的影響。同時，人類活動與自然水循環之間的影響被忽略，但這種方式如果運用在人類活動不顯著的情形下，則可適用，如研究陸地與海洋水循環時，因海洋水循環過程的調節作用突出，能夠使用“一元—靜態型”模型。需要注意的是，對于缺水流域或者人類活動頻繁的區域而言，這種模型則不適用[8]。因此，可選擇“二元演化”模型。該種分析模式將人類活動與天然水循環過程有機統一，具體模型如圖1所示：工作人員必須合理運用“二元動態型”水循環理論，不斷更新還原參數，選擇恰當的還原方式，反映出水文漸變過程，探尋水資源分部規律，合理預測在未來時段中水資源的變化過程。

3.5 以先進的科學技術為手段，不斷更新水資源評價方式

隨著科學技術的飛速發展，水資源評價方式逐漸增多，其中以大尺度分布式型水資源分析模型為代表，該模型能夠動態模擬出不同大小流域的徑流變化過程，還可體現出自然環境與水文環境的變異特征，特別是近年來RS(遙感)、GRS(全球定位系統)、GIS(地理信息系統)、衛星技術的應用，在很大程度上降低了評估水資源工作開展的難度[9]。這一類技術能夠快速準確地幫助工作人員獲取水資源的下墊面變化特征、水文要素變化、氣象變化等方面的數據信息，從而誕生了WEP-L物理評價模型[10]。該種評價模型以RS、GIS、GRS為基礎，將人類活動與自然水循環過程有機統一，更能有效反映出人類活動對于水資源的影響，從而更全面的考慮水資源分布規律，協調好空間與時間分布關系。

4 基于生態水文理念下水資源評價系統

水資源評價系統的主要特征為層次化、動態化，以二元演化模型和WEP-L物理評價模型為基礎，具體的理論基礎包括實地勘測、還原分離、耦合、創建模型等模塊。該種評價系統涵蓋廣義、狹義兩方面的水資源，同時，還包括實際可利用量，具體的計算方式如下所示：

廣義角度的水資源：

Ws=(Rs+Rg)+Ep+Ess+Ees

(1)

式中：Ws為代表廣義角度的水資源；Rs為代表地表徑流量的水資源；Rg為代表未重復的地下水資源；Rs為代表冠層截流蒸發量；Ess為代表地表截流的有效蒸發；Ess為代表未重復的地下水、地表徑流量土壤水有效蒸發量；(Rs+Rg)代表狹義角度的水資源。

圖1 二元演化模型圖

實際可利用量主要是指在經濟條件和自然條件共同影響下，得出準確的區域水資源總量，從而支持區域經濟的發展。需要注意的是，實際可利用量和狹義角度的水資源量都是變化的，應在評價過程中，科學選擇計算模型，確保計算數據的準確性。

5 結 語

綜上所述，水資源短缺已經成為制約我國經濟發展的重要問題，為提升水資源利用效率，優化水資源配置，應加大對水資源評價方式的重視程度。從傳統水資源評價方式的角度分析，其水資源的評價對象較為單一，局限在河流等地表徑流上，使得很多其他形式的水資源沒有納入到評價過程，而基于生態水文理念的角度評價，則能夠較好地彌補這一問題。在實際評價水資源的過程中，工作人員應合理利用WEP-L物理評價等模型，全面分析地表、地下水資源，從而更加科學地進行配置，將生態水文理念融入到水資源分析過程中，更好地建立健全水資源評價系統。

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1007-7596(2016)12-0108-04

2016-11-24

全占東(1984-)，男，遼寧大洼人，工程師，研究方向為水文水資源、水利工程、水利信息化等。

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