撓力河流域水資源開發潛力分析

趙惠媛，張 涵，婁 丹，邢貞相

(1. 黑龍江省水文局，黑龍江 哈爾濱 150001；2. 東北農業大學 水利與土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

撓力河流域水資源開發潛力分析

趙惠媛1，張 涵2，婁 丹1，邢貞相2

(1. 黑龍江省水文局，黑龍江 哈爾濱 150001；2. 東北農業大學 水利與土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

針對撓力河流域水資源開發利用現狀，將撓力河流域進行分區處理，然后應用水資源負載指數法對撓力河流域開發利用現狀和開發潛力進行定量評價。評價結果表明，撓力河流域整體的水資源開發處于中等水平，仍具有一定的開發潛力，尤其是下游地區，開發利用程度相對較低，可在保證生態環境的基礎上適當加大其開發力度。研究成果可為該地區水資源合理開發、中長期生態環境保護和社會經濟發展規劃的制定提供科學的決策依據。

水資源開發潛力；負載指數；撓力河流域；評價指標體系

水資源是維持自然生態系統的基本要素，是社會經濟系統的重要組成部分，是關乎人類當前及未來福祉的一項基礎性資源和戰略性資源[1-2]。隨著人口數量和生產規模的不斷擴大，水資源的開采也不斷加劇，水資源短缺正在成為限制很多區域社會經濟可持續發展的關鍵因素[3-5]。研究流域水資源的開發潛力，可以加強對農業灌溉用水規劃和水資源綜合利用的管理，對實現社會經濟的可持續發展具有十分重要的意義。

水資源承載能力是指在某一發展階段，以可以預見的技術和社會發展水平為依據，以可持續發展為原則和維持生態環境為條件，在水資源得到合理開發利用下，某一研究區域人口和經濟發展的最大容量。而水資源的開發潛力是衡量一個區域水資源含量和承載力的重要指標之一。近幾年對于水資源開發潛力與承載力評價方法校多[6-9]，其中比較成熟的方法主要是負載指數法[10-11]。

本文對撓力河流域進行分區，應用負載指數法并結合GIS技術評價了撓力河流域的水資源利用程度及開發潛力，定量的揭示了撓力河流域農作物種植面積、水資源總量、流域生態需水量、區域人口數量、降水量之間的平衡關系及撓力河流域水資源開發利用的空間分布特征。以期為撓力河水資源承載力的科學管理提供有效的依據。

1 研究區域概況及數據來源

1.1 研究區域概況

撓力河流域位于黑龍江省東部地區，為烏蘇里江一級支流。地理坐標為東經131°～134°，北緯46°～48°。流域總面積22 495 km2，其中，山丘區面積為9386 km2，占總面積的41.2%；平原區面積為13 109 km2，占總面積的58.3%。撓力河干流寶清鎮以上為淺山丘陵區，以下為平原區。灘地坡降上游山區一般在1/200～1/800；中游的劉福亮子為坡降變緩的轉折點，寶清至劉福亮子坡降為1/1600；劉福亮子至炮臺亮子坡降為1/4000～1/10 000；炮臺亮子至菜嘴子坡降為1/12 000～1/15 000；由菜嘴子開始灘地坡降又逐漸變陡，菜嘴子至河口平均坡降為1/8100。河道主槽嚴重彎曲，水力坡降很緩，一般在1/15 000～1/37 000。河道彎曲系數較大，上游為1.7，中、下游為2～3，局部河段為3.5，支流一般為1.07～1.80。本區屬于中溫帶大陸性季風氣候區，屬于半濕潤地帶，夏季高溫多雨，冬季干冷而漫長。多年平均降水量為545 mm，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的70%，尤其是7、8兩個月雨量較為集中，約占全年降水量的44%；春季5、6月份降水量較少，僅占全年降水量的23%，因此，本區春季干旱頻繁，秋季又多洪澇災害。

1.2 數據來源

本研究將撓力河流域劃分為八五九、勝利、大興、紅衛、五九七、八五二、八五三、饒河農場、紅旗嶺、富錦市、饒河縣、寶清縣、集賢縣、雙鴨山市、友誼農場和雙鴨山農場共16個分區。各分區的水資源開發潛力數據主要來源于各分區的《水資源公報》和各水文局統計的降水數據，在各分區的統計年鑒中提取年GDP總量、農作物種植面積和人口數量(常住人口)等數據。

2 研究方法

將負載指數作為評價指標來研究區域的水資源開發潛力。建立以農作物種植面積、水資源總量、流域生態需水量、區域人口數量、降水量為評價指標，以區域水資源負載指數作為區域水資源開發綜合表征變量的評價指標體系，對撓力河流域水資源開發潛力進行綜合評價。同時根據水資源負載指數的高低，可以將區域水資源開發利用潛力劃分為6級，分級結果及其意義如表1所示。水資源負載指數的計算公式如式

(1)

式中：C為水資源負載指數;P為人口，萬人；A為農作物種植面積(農業種植區)，萬hm2，對于城區，該變量采用GDP表示，萬元；W為水資源總量扣除生態需水量的余量，億m3；K為與降水量R(mm)有關的系數，其取值見式(2)。

(2)

表1 基于負載指數的水資源開發潛力分級

3 結果與分析

將提取的2005—2010年的水資源總量數據及人口、GDP的結果，按照式(2)選取K值，再用式(1)計算撓力河流域分區的水資源負載指數，得到基于分區尺度的水資源負載指數，見表2，然后在GIS的支持下，將計算得到的數據連接到對應分區的矢量圖中，即得到基于負載指數的撓力河流域各分區2005—2010年的水資源利用程度及開發潛力空間分布圖，如圖1所示。由表2可以看出撓力河流域2005—2010年水資源負載指數均處于Ⅰ～Ⅳ級水平，在96個評價方案中，有14個方案(占比為14.58%)的水資源開發利用程度為Ⅱ級水平，具有相對較低的水資源開發潛力，其余大部分都處于第Ⅲ、Ⅳ級水平，這說明撓力河流域總體的水資源開發利用程度不高，未來還有較大的開發潛力。

圖1 基于負載指數的撓力河流域各分區水資源開發潛力分布圖

分區2005等級2006等級2007等級2008等級2009等級2010等級均值等級八五九154Ⅳ120Ⅳ139Ⅳ274Ⅲ141Ⅳ148Ⅳ163Ⅳ勝利177Ⅳ128Ⅳ126Ⅳ241Ⅲ174Ⅳ136Ⅳ164Ⅳ大興176Ⅳ182Ⅳ182Ⅳ252Ⅲ168Ⅳ165Ⅳ188Ⅳ紅衛254Ⅲ183Ⅳ196Ⅳ328Ⅲ211Ⅲ167Ⅳ223Ⅲ五九七203Ⅲ199Ⅳ200Ⅲ308Ⅲ243Ⅲ183Ⅳ223Ⅲ八五二317Ⅲ227Ⅲ280Ⅲ403Ⅲ192Ⅳ226Ⅲ274Ⅲ八五三208Ⅲ198Ⅳ220Ⅲ304Ⅲ154Ⅳ176Ⅳ210Ⅲ饒河農場206Ⅲ144Ⅳ137Ⅳ264Ⅲ159Ⅳ141Ⅳ175Ⅳ紅旗嶺183Ⅳ179Ⅳ168Ⅳ279Ⅲ497Ⅲ162Ⅳ245Ⅲ富錦市436Ⅲ377Ⅲ450Ⅲ715Ⅱ306Ⅲ519Ⅱ467Ⅲ饒河縣283Ⅲ221Ⅲ342Ⅳ538Ⅱ275Ⅲ270Ⅲ322Ⅲ寶清縣391Ⅲ333Ⅲ309Ⅲ442Ⅲ436Ⅲ252Ⅲ361Ⅲ集賢縣679Ⅱ687Ⅱ579Ⅱ743Ⅱ2213Ⅰ465Ⅲ894Ⅱ雙鴨山市1693Ⅰ1497Ⅰ1617Ⅰ2707Ⅰ336Ⅲ2320Ⅰ1695Ⅰ友誼農場439Ⅲ316Ⅲ372Ⅲ503Ⅱ114Ⅳ310Ⅲ342Ⅲ雙鴨山農場177Ⅳ174Ⅳ191Ⅳ226Ⅲ362Ⅲ154Ⅳ214Ⅲ均值373Ⅲ323Ⅲ344Ⅲ533Ⅱ374Ⅲ362Ⅲ350Ⅲ

從各分區的多年平均水資源負載指數看，16個分區只有雙鴨山市和集賢縣分別處于Ⅰ、Ⅱ級開發水平，水資源開發利用程度較高，開發潛力小。而其余14個分區的開發利用水平均低于Ⅲ級水平，水資源開發利用程度不高，開發潛力較大。 從整個流域來看，87.50%的區域多年平均負載指數處于Ⅲ級以下水平，流域整體水資源開發潛力較大。

從整個區域各年看，2006年流域整體平均負載指數最小，各分區都處于Ⅲ級以下水平(1個分區處于Ⅰ,占比為6.25%；1個分區處于Ⅱ級水平，占比為6.25%；5個分區處于Ⅲ級水平，占比為31.25%；其余9個分區均處于Ⅳ級水平，占比為56.25%)，這說明該年份流域水資源整體開發利用程度較低，開發潛力最大。2008年的流域平均負載指數最大，各分區負載指數較大(1分區處于Ⅰ級水平，占比為6.25%；4個分區處于Ⅱ級水平，占比為25.00%；其余11個分區均處于Ⅲ級水平，占比為68.75%)，這說明該年份流域水資源利用程度相對偏高，整體開發潛力相對偏小。其他年份，流域水資源整體開發程度處于Ⅲ、Ⅳ級水平，水資源開發潛力較大。

從負載指數空間分布(圖1)不難看出，撓力河流域中上游地區水資源負載指數偏大，尤其是左岸地區，開發利用程度較高，開發潛力相比較小；而在下游地區，尤其下游的左岸地區，其水資源負載指數較小，開發利用程度較低，開發潛力較大。

4 結 論

文章應用負載指數法對撓力河流域16各個分區的水資源開發利用和開發潛力進行評價，綜合以上分析，撓力河流域總體的水資源承載力評價結果為該流域水資源承載力處于中等級別，說明撓力河流域整體的流域水資源開發利用程度不高，未來具有較大的開發潛力。尤其是下游地區未來開發潛力更大。因此，在撓力河流域的未來水資源開發過程中，應對不同分區采用不同的開發強度。對于中上游地區應放緩水資源開發強度，在充分利用現有的水資源基礎上，采取節水措施，減少農業和工業生產的水資源浪費，提高水資源利用率，同時應加強水資源管理，盡快使耗水型經濟結構向節水型經濟結構轉變。對于下游地區可適當加大開發強度，擴大農業灌溉面積，提高區域農業產量，保障區域糧食安全。

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Analysis on potentiality of water resources development in Naolihe Basin

ZHAO Huiyuan1, ZHANG Han2, LOU Dan1, XING Zhenxiang2

(1.HeilongjiangHydrologyBureau,Harbin150001,China;2.SchoolofWaterConservancyandCivilEngineering,NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150030,China)

According to the present situation of the development and utilization of water resources in Naoli River Basin, the Naolihe Basin development status and potential was quantitative evaluated based on the method of water resource load index through the partition processing for Naolihe Basin. Evaluation results show, the Naolihe Basin water resources still has certain development potential, especially the relatively lower level of development and utilization in the downstream, due to the development of water resource is in the middle level for the whole basin. We can increase properly its development efforts in the situation of guarantee that ecological environment. The research results can provide a scientific base for making decision in the rational development of water resources, the protection of long-term ecological and environmental and the development planning of socio-economic in this region.

water resources development potential; load index; Naolihe Basin; evaluation index system

黑龍江省水利廳科技開發項目(201402;201318)；國家自然科學基金項目(51109036；51179032)；黑龍省自然科學基金(E2015024)；教育部高等學校博士學科點專項科研基金(20112325120009)；水利部公益性行業科研專項經費項目(201301096)；黑龍江省級領軍人才梯隊后備事頭人資助項目(500001)

趙惠媛(1961-)，女，黑龍江肇東人，教高，主要從事水資源分析與評價工作。E-mail: 962477155@qq.com。

邢貞相(1976-)，男，山東膠南人，副教授，主要從事水資源分析與評價方面的研究。E-mail：xingzhenxiang01@163.com。

TV213.4

A

2096-0506(2017)04-0001-05