溈水流域水量分配方案研究

胡美紅，何香建，胡秀芳

（1.湖南南方水利水電勘測設計院有限公司，湖南 長沙 410007；2.湖南省水利水電科學研究院，湖南 長沙410007）

2019年4月，湖南省水利廳辦公室印發了《2019年湖南省水資源管理工作要點》，其中第一條第1點明確提出：“加強水量分配。抓好《湖南省主要流域水量分配方案》落實，加快建立流域套縣市區用水總量控制指標體系。”為進一步強化長沙市水資源管理，合理開發利用“一江三河”水資源，實現長沙市水資源開發利用紅線控制目標，即2020年全市用水總量不超過40.1億m3，2030年全市用水總量不超過41.0億m3，需制定溈水流域水量分配方案。本文參考《湖南省主要流域水量分配方案》的研究成果和長沙市各縣級行政區用水總量控制指標，結合溈水流域內社會經濟發展與行業用水需求及流域水資源開發利用規劃，初步擬定溈水流域用水總量控制目標和水量分配方案，確保流域水資源的合理調配和可持續開發利用，為溈水流域水資源規劃管理提供技術支撐。

1 流域概況

溈水為湘江下游左岸一級支流，發源于寧鄉縣扶王山，流向大致自西向東流，溈水河長144 km，流域控制面積2 430 km2，河流彎曲系數1.50，河道平均坡降1.16‰，河道改道后，將湘江一級支流的八曲河納入溈水，流域面積增為2 784 km2。溈水流域發育不對稱，流域面積右岸明顯大于左岸，河長在5 km以上的大小支流共60條。

溈水流域地處亞熱帶濕潤氣候區，多年平均降水量1 448.1 mm，多年平均蒸發量1 387 mm，多年平均氣溫17.2℃，歷年最高氣溫40.8℃，歷年最低氣溫-8.4℃，多年平均相對濕度82%，歷年最小相對濕度15%，多年平均日照時數1 613 h，多年平均風速1.2 m/s，最大風速20 m/s，風向SSE。

溈水流域的洪水系暴雨形成，時間變化特性與暴雨特性一致。根據寧鄉水文（二）站資料統計，年最大洪水多發生在每年的4—7月，其洪水發生幾率占90%以上，期間的洪水主要是氣旋鋒面暴雨產生，8月及以后的洪水多為臺風式暴雨產生；溈水流域洪水多為單峰型，相對歷時較短。溈水水量年內分配不均，3—6月份占全年水量60%左右，枯水期的1月份只占到全年水量的1.5%。流域內多年平均降雨量1 448.1 mm，多年平均徑流深736 mm，多年平均徑流量17.88億m3。

流域涉及寧鄉市、望城區及岳麓區3個縣級行政區、15個鄉級行政區。

溈水流域的供水設施以地表水水源工程為主，包括水庫、塘壩等。截止2018年底，溈水流域已建成大型水庫1座，即黃材水庫，庫容1.47億m3，中型水庫3座，小型水庫159座，中型河壩2座；塘壩41 332座。引水工程3 056處，提水工程1 201處，地下水工程76 776處。

2 水量分配對象

按照水資源節約與保護、供需協調和方便管理、利于操作的原則，溈水流域水量分配方案以可分配水量作為分配對象，對應的分配結果是確定寧鄉市、望城區及岳麓區2025年、2030年的取用水水量份額。

根據溈水流域水資源特點及水資源規劃實際情況，溈水河流域可分配水量計算公式如下：

W可分配水量=W本地水資源量-W洪水棄水量-W河道內生態環境需水量

本文采用寧鄉水文（二）站2002—2018年共計17年流量資料來推求寧鄉站天然徑流量，然后采用面積比的0.67次方推求溈水的天然徑流量，見表1。

表1 溈水流域年徑流量 億m3

將溈水流域汛期的天然徑流量減去能夠調蓄和利用的最大水量，剩余的水量即為汛期棄水量，見表2。

表2 溈水汛期棄水量 億m3

溈水河口處河道內最小生態流量為6.16 m3/s，根據可分配水量計算方法求得溈水流域可分配水量，計算結果見表3及圖1。

表3 溈水流域可分配水量成果表 億m3

圖1 溈水流域可分配水量逐年柱狀圖

3 水量分配方法

綜合國內的分水實例來看，不僅分配多年平均水量，還分配不同保證率的水量，多采用“按比例豐增枯減”的配水原則。當確定分配的總水量后，如何分配到不同的行政分區，需要采用不同的分水方法綜合確定。借鑒國內水量分配實例及結合溈水流域水資源利用特點，本文分別采用用水定額預測法、分類權重法及面積權重法共3種方法對溈水流域進行水量分配。

3.1 用水定額預測法

用水定額預測法是以現狀用水為微觀控制指標，通過預測分析用水規模及用水定額變化趨勢，得出各用水區水量分配比例。現狀用水核算應把握兩個基本原則，既要體現用水現狀的實際情況，又要體現用水的合理性。本文通過現場調查，并參照《寧鄉縣縣城總體規劃》、《寧鄉市水資源綜合規劃》等規劃成果和用水定額規范及建設節水防污型社會目標的要求，對生活用水、農業灌溉用水、林牧漁業用水、工業用水定額等進行分析研究，同時結合各行業近10年用水基礎資料進行核算。

溈水流域內各區縣用水總量計算成果見表4。

表4 溈水流域套區縣用水總量計算成表 億m3

用水定額預測法的優點是：體現了尊重現狀用水原則，承認各用水區用水定額及用水效率的差異，比較適用于水資源較豐富的地區；缺點是不適應水資源缺少的地區，而且受調查基礎資料系列年限的限制，可能會影響到趨勢預測的精度。

3.2 分類權重法

分類權重法是指在水量分配時，對不同類別的用水(生活、農業、林牧漁業、工業)分別賦予不同的權重和優先權，通過計算各用水區各類用水的分水權重，得出各用水區水量分配權重的一種方法。該方法主要體現不同類別用水的優先權和分水權重，各類別用水分水相互獨立。分類權重法適用于水資源比較短缺的地區。對于流域水資源較豐富的地區，該方法主要用于分析各類用水不同的權重對水量分配的影響。分類權重法與用水定額預測法的區別在于分類權重法不體現各用水區域用水定額及用水效率的差異，將分水總量按各用水區的各類用水硬件指標進行分配，體現分水絕對公平原則。

3.3 面積權重法

面積權重法僅考慮各用水區面積的權重進行水量分配，反映了區域的產水貢獻程度。該方法計算較為簡單，分水相對公平，但精度不高，且不能反映現狀用水情況。

4 水量分配結果及方案評價

根據水量分配辦法，當流域需水量小于流域可分配水量時，需水量作為流域分配水量；當流域需水量大于流域可分配水量時，以流域可分配水量作為流域分配水量。通過水量平衡分析計算可知，溈水流域需水量小于可分配水量，因此本次采用溈水流域多年平均需水量作為水量分配方案，即2025年溈水水量分配方案為8.34億m3，2030年溈水水量分配方案為8.28億m3。

4.1 水量分配方案的比較分析

運用三種方法進行水量分配，不同來水頻率分水比例見表5。

表5 不同分水方法分水比例對比表 %

用水定額預測法建立在需水預測的基礎上，主要考慮的是“現狀原則”，在豐水地區完全能滿足其實際的需水要求；分類權重法建立在需水預測的基礎上，考慮了不同用水類別的優先次序和用水效率的差異；面積權重法僅考慮區域面積差異，反映了區域的產水貢獻程度。

4.2 綜合方案的初步擬定

根據不同分水方法的特點，推薦各分水方法的權重均為1/3，分水比例如表6。

表6 溈水流域推薦分水比例表 %

以總量控制為前提，結合流域內社會經濟發展與行業用水需求及流域水資源開發利用規劃，本次選定溈水流域多年平均需水量作為水量分配方案（多年平均分配比例見圖2），即2025年溈水水量分配方案為8.34億m3，2030年溈水水量分配方案為8.28億m3。溈水流域內各行政區水量分配方案見表7。

表7 溈水流域水量分配方案 億m3

4.3 水量分配方案合理性分析

根據水量平衡分析計算，按現狀供水能力分析時，2025、2030年P=95%情況下，缺水量分別為4 452萬m3、3 989萬m3，均為保證率之外農業生產用水產生的缺水，且溈水可分配水量大于流域需水量，溈水流域水資源供需達到平衡，水資源得以優化配置，可有效支撐流域經濟社會發展用水需求。溈水流域2030年水資源開發利用率達到46.3%，水資源開發利用率超過40%，這是由于溈水流域內各區縣用水總量控制指標大于溈水多年平均徑流量的40%，具體為寧鄉市2030年用水總量控制指標為7.79億m3，溈水多年平均徑流量的40%為7.15億m3，可知溈水開發利用程度較高，建議溈水流域內各區縣加強節水。

本次水量分配方案成果均低于各縣級行政區已下達的用水總量控制指標，且為本次水量分配未涉及的區域預留了適當的水量，成果合理。

5 結 語

水量分配方案的研究在整個初始水權分配研究工作中是重中之重。本文從調查流域的基本情況入手，進行了大量的數據處理和分析，對三種方法進行分析比選，研究制定了流域內各行政區的水量分配方案，為溈水流域的水量分配提供了依據，并希望通過溈水流域水量分配方案的研究，實現水資源的優化配置，促進各用水戶節約用水，提高水資源的利用效率與效益，實現水資源的合理開發和保護。

開展初始水權分配，積極推進水權制度建設，最終目標就是要維護河流健康生命，實現水資源可持續利用。我們也希望通過開展該項工作，不僅是得出一個水量分配方案，更重要的是體現一種前瞻性的水資源戰略理念，樹立起水資源憂患意識，更好地做好水資源規劃管理工作。