忙海河流域水資源利用分析

陳 磊

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830002)

我國地理環境與水文特征復雜，流域內部環境差異大，流域合理開發深刻影響著區域水資源利用、水土保持等?？茖W評估流域水資源開發利用情況，對因地制宜規劃國土空間、安排產業格局具有重要意義。西南地區過境水資源充沛，然而石灰巖地質廣泛發育導致徑流下滲速率較快，使得區域水資源難以得到充分利用，并對經濟社會和自然環境產生帶來不利影響。鑒于此，以云南忙海河流域為典型區，在分析區域水資源利用現狀的基礎上綜合測評其開發利用現狀，以期為區域流生態治理、水資源科學管理提供了基礎信息與實踐依據

1 忙海河流域概況

忙海河流域地處云南西南、臨滄市西北部的永德縣境內，屬橫斷山區，高山、河谷交錯區，海拔介于540～3054m，高程差異大。該區處于中低緯度帶，受南亞、東亞季風影響形成南亞熱帶與北熱帶交匯的河谷季風氣候，冬季低溫濕冷、夏季悶熱潮濕，年均氣溫17.4℃，降水量達1283mm，氣候資源呈垂直地帶分異。境內河流發育充分，分布密度達0.25km/km2，水資源總量為18.5億m3。本區巖溶和石灰巖地貌發育廣泛，地表徑流地下水流失率高，水資源利用率較低。

2 忙海河流域水資源利用現狀分析

2.1 忙海河流域水資源概況

忙海河屬滇西南怒江水系，流域集水長度為14km，總控制徑流面積為57.7km2，平均徑流量4225.8萬m3，平均年際變異系數為0.22。水資源季候分布不均勻，其中6—11月為雨季，徑流占水資源總量的75%，其他月份為降水偏少時期，為枯水期，水資源總量僅占25%，這種分配特征造成了春季供水困難和夏秋季節洪澇危險系數大。忙海流域水化學類型以HCO3—Ca、HCO3—Ca·Mg型為主，礦化度小于0.12～0.38g/L，水質良好。區域內水資源供應以地表水資源為主，地下水利用率較少，加之地下水儲藏條件差、滲透性較強，故而在此不做分析。

2.2 忙海河流域水資源利用現狀

根據可研水文分析計算，P=75%保證率下的忙海水庫斷面年徑流量時為1.138m3/s，徑流總量為3587.4萬m3，多年平均徑流量為1.34m3/s，即4225.82萬m3，通常根據環評要求，流域生態基流以多年平均來水量的10%計算，為422.6萬m3。流域P=75%時，可供應水資源量為3164.8萬m3，P=75%時年徑流量及可引水量過程如圖1所示。

圖1 P=75%時年徑流量及可引水量過程

該流域面向大山鄉及班卡鄉的11935人和29399頭牲畜集中飲水，用水量達73.57萬m3。流域灌溉面積達76428畝，其中以西部、中部及東部三大灌片為主體，面積依次為35720、36618、34090畝，P=75%時灌區總需水量為1736.27萬m3。各月水資源供需量如圖2所示，由圖2可知，春季需水量最高，介于150～400萬m3之間；秋季8—10月需水量較低；除了6—10月水資源供需略有盈余外，其他月份水資源供應缺口較大，達54.5～330.9萬m3。

圖2 忙海流域水資源供需平衡計算量

3 忙海河流域水資源開發利用綜合評價

3.1 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法對水資源開發利用評價的理論基礎是給定兩個有限論域[3]：

U={u1,u2,u3,…,um};V={v1,v2,v3,…,vn}

(1)

式中，U—綜合評判因素集合；V—綜合評判結果。模糊綜合評判是一個向量變換問題，即：

B=AR

(2)

式中，A—U的模糊子集；B—上V上的模糊子集。可表示為：

A={a1,a2,a3,…,am};0≤ai≤1;B={b1,b2,b3,…,bn};0≤bi≤1;

(3)

式中，i∈m，j∈n。ai—單因素在模糊集A上的權值，bj—評語在綜合評價結果子集B上的權值，各項權值加權為1。評價矩陣R表示為：

(4)

式中,Rij—第i個因素ui的評價對等級Vj的隸屬度;Rin={Ri1，Ri2，Ri3…，Rin}則為ui的單因素評判結果。

3.2 評判因子確立

忙海河流域主要存在東部、中部、西部三大灌區，如圖3所示，結合前述水資源利用現狀分析內容，確立如下指標，并參照文獻[3- 4]成果，設置了指標閾值，見表1。

表1 水資源開發強度評價指標體系

3.3 模糊度與權值計算

模糊函數用于計算水資源開發強度指標因子與水資源開發強度分級之間的模糊度，一般而言，其指標因子與某一分級之間的模糊值越大，表明二者之間模糊度越高，則可確定該因子屬于此分級。第i項指標相應于水資源安全第j個等級的模糊度計算公式如下[4- 6]：

圖3 忙海河流域灌區水資源開發程度空間分布

(5)

(6)

式中，pij(vi，VTij)—指標因子Ci的量值vi所對應特征的分級區間VTij=[CTji，bTij]的距離；ppi(vi，Vpi)—vi所對應節域Vpi=[Cpi，bpi]的距離[7- 8]。

熵權法以信息熵的大小表征指標權值，是一種客觀賦權法，其權值計算過程參見文獻[9- 10]。評價對象OX(X=1，2，3，m)關于水資源開發綜合評定等級j的綜合模糊度Kj(Tx)計算公式為

(7)

式中，wi—第i個指標因子的權值。若kij=mCx[k(Ci)j]，則評價對象的第i個指標屬于第j級。

3.4 忙海河流域水資源開發利用綜合評價結果

根據模糊綜合評判原理，計算忙海河流域東部、中等、西部灌區的綜合評價矩陣如下：

(8)

(9)

(10)

(11)

忙海河流域三個灌區水資源開發利用程度不盡相同，如圖3所示，其中東部灌區的水資源開發利用程度最大，為V2等級，其綜合評分值最大，為0.3841，表明其開發潛力最?。恢胁抗鄥^水資源開發利用也處于中度等級V2，但其綜合評分值稍低于東部灌區，達0.3762；西部灌區在三個灌區中水資源開發潛力最大、現狀開發程度最小，綜合分值為0.3374。

為詳細區分流域內部水資源開發強度差異，根據流域56個灌區的集水數據，參照前述模糊綜合評價方法計算其水資源開發強度指數并區分開發等級。可知，流域內56個灌區水資源開發強度空間異質性明顯，其指數介于0.165～0.678之間，整體呈四周山地向東部與中西部盆地增加的分布格局。這是由于流域周邊地區海拔較高、居民離散分布，水資源開發利用程度低；而局部盆地和平地區為縣域核心區、人口經濟密集，水資源利用程度高。

4 結語

西南橫斷山區地質構造復雜、地下水滲透率高，地表水資源開發難度大。忙海河是永德縣境內主要大河之一，為境內生態用水與社會用水提供可靠保障，目前區域水資源供需基本平衡，在春冬季節由于徑流減少導致用水存在較大缺口。為綜合了解流域水資源利用情況，運用模糊綜合評判對流域內三大灌區水資源開發利用進行了分析評價。結果表明，三大灌區水資源開發利用均處于中級階段，其中東部灌區開發利用程度最高、中部灌區次之、西部灌區開發利用程度最低，今后本區水資源的開發不僅應考慮其空間均衡分布，還應在開發理念從廣度向深度轉變。