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水資源綜合規劃配置階段若干問(wèn)題討論
論文關(guān)鍵詞：水資源 綜合規劃 配置階段 問(wèn)題 討論
論文摘要：結合福建省水資源綜合規劃配置階段工作，對頻率和頻率曲線(xiàn)的組合、長(cháng)系列法和典型年法的應用、長(cháng)系列灌溉用水資料的計算、河道外用水的界定、灌溉用水保證程度的分析等技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行了初步探討并提出作者的看法。
0引言
為了貫徹中央新時(shí)期治水的方針政策，落實(shí)國家實(shí)施可持續的要求，適應發(fā)展和水資源形勢的變化，著(zhù)力緩解水資源短缺、生態(tài)惡化等重大水問(wèn)題，部和國家發(fā)展計劃委員會(huì )部署開(kāi)展全國水資源綜合規劃編制工作。我們在根據《全國水資源綜合規劃技術(shù)大綱與技術(shù)細則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《技術(shù)細則》)進(jìn)行全省水資源綜合規劃配置階段工作中，對頻率和頻率曲線(xiàn)的組合、長(cháng)系列法和典型年法的應用、長(cháng)系列灌溉用水資料的計算、河道外用水的界定、灌溉用水保證程度的分析等技術(shù)問(wèn)題，做初步探討。
1頻率和頻率曲線(xiàn)的組合
眾所周知，根據水文數理學(xué)理論，頻率和頻率曲線(xiàn)的組合計算常采用頻率組合公式法、圖解法和理論分析法進(jìn)行。不同水資源分區需水預測和供需平衡分析成果不能簡(jiǎn)單地按同頻率相加而得。同一水資源分區各變量因同頻率出現機率較大，故在數值上可以相加。正因為水文變量的地域性與差異性，水資源分區往往要從一級區一直分到四級區或五級區，供需平衡成果才能滿(mǎn)足水資源綜合規劃的精度要求。但是，在區域和流域匯總時(shí)，在理論上又碰到困難。即在水資源供需平衡分析中，不同頻率代表年的來(lái)水、需水、可供水量、余缺水量等水文變量有嚴格的頻率概念，不能簡(jiǎn)單地相加�？墒�，同一個(gè)供水設計保證率(即相同的設計供水標準)下的各計算單元的缺水量，因是各區域需要采取供水工程措施和非工程措施解決的水量，對應的有水利工程量和工程，工程量與投資是沒(méi)有頻率概念，缺水量也可不帶頻率概念，是可匯總相加的。實(shí)際上不同保證率的缺水量(如有的區域灌溉保證率取P=90％，有的區域灌溉保證率取P=75％)可理解為滿(mǎn)足規劃的供水標準(供水保證率)下的缺水量，也可匯總相加。就如防洪規劃一樣，各地達到規劃的防洪標準(有的為200年一遇，有的為50年一遇)的防洪工程量或工程投資可匯總相加成某省的總工程量和總投資。與各地發(fā)生設計洪水大多數不會(huì )同時(shí)出現一樣，各區域缺水大多數也不會(huì )同一年發(fā)生。
2長(cháng)系列法和典型年法的應用
根據《技術(shù)細則》，“原則上供需分析應采用長(cháng)系列調節計算”。對此，筆者的理解是：有長(cháng)系列水文資料的大中型水庫及多年調節水庫應采用長(cháng)系列法。長(cháng)系列法的主要優(yōu)點(diǎn)是：可進(jìn)行多年調節，考慮了來(lái)用水年際變化，不需要來(lái)水、需水、供水是同一頻率的不合理假定等。長(cháng)系列法的主要缺點(diǎn)是：要收集大量的來(lái)用水資料，來(lái)用水計算工作量大，而對于中小型工程及引提工程，長(cháng)系列資料是無(wú)法得到的，硬性地要求長(cháng)系列法，其成果精度也是難以把握的。
典型年法的主要優(yōu)點(diǎn)是資料較易取得，計算工作量較小�！都夹g(shù)細則》規定，“水資源供需分析計算一般采用長(cháng)系列按月調節計算，無(wú)資料或資料缺乏的區域，可采用不同來(lái)水頻率的典型年法進(jìn)行”。設計典型年法主要缺點(diǎn)是假定來(lái)水、用水、供水是同頻率發(fā)生，該假定在小區域范圍內可近似成立，到大范圍區域內來(lái)水、用水不同頻率，而供水保證率是二者平衡后的成果，更是不同頻率。實(shí)際典型年法只能反映某年小區域內具體情況，在大區域內，由于水文氣象條件的差異較大，某個(gè)單元該年受旱嚴重，另一單元該年可能不缺水，有余水，也可能洪澇嚴重。例如：東南諸河一級區P=90％保證率選擇1971年為實(shí)際典型年，我省閩東諸河二級區來(lái)水頻率P=95．3％，閩江流域二級區來(lái)水頻率P=78．3％，閩南諸河二級區來(lái)水頻率P=73．9％。如到三級區或四級區則差異更大。因此，筆者認為，典型年的選取和匯總，不宜在較大范圍內進(jìn)行。
至于采用長(cháng)系列法和實(shí)際典型年法能否解決或避開(kāi)流域與區域匯總時(shí)碰到頻率組合的難題，筆者認為也是難以做到。當然，采用長(cháng)系列法和實(shí)際典型年法從五級區、四級區、三級區逐步同時(shí)段相加，可以得到二級區和一級區的來(lái)水、需水、可供水量和余缺水量成果，理論上可行，但實(shí)際應用作用不大。例如，福建省各四級區有1130年長(cháng)系列資料，匯總到三級區、二級區、全省得到1130年來(lái)水、需水、可供水量、余缺水量4個(gè)系列資料，通過(guò)排頻、適線(xiàn)，可得到福建省P=90％來(lái)水、需水、可供水量、缺水量成果，但該成果數值被合并、被均化，很難反映福建省實(shí)際缺水狀況。如從資源角度出發(fā)，應用多年平均水資源量、水資源可利用量等指標反映水資源，基本上能滿(mǎn)足水資源配置工作的要求。
3長(cháng)系列灌溉用水資料的計算
水庫或灌區記錄的長(cháng)系列灌溉用水資料利用難度較大。因每年灌溉面積、作物組成、渠系運行狀況、水庫或灌區調度等不定因素影響，缺乏一致性，故長(cháng)系列實(shí)際灌溉用水資料不但不能直接利用，而且還原也很難。福建省在規劃設計中長(cháng)系列灌溉用水資料用以下3種方法推求：
a)根據常規氣象資料(氣溫、空氣濕度、氣壓、風(fēng)速和實(shí)際日照時(shí)數)及推算地點(diǎn)的海拔高度、緯度，用彭曼公式推算參考作物需水量。根據作物生長(cháng)期及相應降水，采用逐時(shí)段田間水量平衡法求出補水灌溉量。即單項灌水定額，用作物組成(復種指數)加權平均得灌溉定額，乘以規劃灌溉面積即得長(cháng)系列用水資料。
b)只計算50％、75％、90％、95％典型年灌溉定額，把這4個(gè)數據點(diǎn)繪在頻率格紙。通過(guò)4個(gè)點(diǎn)繪得灌溉定額經(jīng)驗頻率線(xiàn)(灌溉用水量頻率曲線(xiàn)也可采用P一Ⅲ曲線(xiàn))，在線(xiàn)上按降雨頻率查得各年灌溉定額，灌溉用水年內分配移用鄰近典型年年內分配，由此得長(cháng)系列用水資料。
C)采用枯水年分析灌溉定額。分析連續枯水年、枯水年和枯水年前1～2年灌溉定額，如水庫調節性能為年調節及季調節以下水庫，可只計算枯水年灌溉定額。如水庫為多年調節，除計算各枯水年灌溉定額外，還要計算枯水年前一年灌溉定額，其他年份同b)法。福建省有連續枯水兩年(P=90％年前一年為P=85％的破壞程度比P=95％年前一年為P=10％為大)，連續3年枯水年較少，選擇可能破壞年份及前1—2年計算灌溉定額，其他年可用頻率線(xiàn)查，不影響成果。福建省東張水庫、東圳水庫、山美水庫等大型灌溉水庫曾按a)法計算，精度是高，但工作量太大，難以普及。b)法工作量小，但精度較差，假定降水用水同頻率不合理。c)法工作量比a)法少很多，且精度與a)法不相上下，因豐平水年來(lái)水量較多，灌溉定額有誤差，不影響水量平衡成果。因此，我恕一般推薦用c)法。
4河道外用水的界定
福建省的福州和泉州市、漳州市，分別引閩江和晉江、九龍江水對市區內河進(jìn)行沖污，該部分生態(tài)用水有人認為是河道內用水，筆者認為是河道外用水。理由是：引水沖污用水與綠化、清潔等生態(tài)環(huán)境用水一樣，也是一個(gè)用水戶(hù)，引進(jìn)是干凈水，回歸河道是污水，類(lèi)似工廠(chǎng)冷卻水，引進(jìn)是冷的干凈水，回歸河道是熱污染的水，雖然水量沒(méi)有消耗，但水質(zhì)變了，而航運、保持河道最小生態(tài)基流、發(fā)電用水等河道內用水，不但沒(méi)有改變水量，也沒(méi)有改變水質(zhì)。
5灌溉用水保證程度的分析
目前水資源系統多為多目標多用戶(hù)系統，生活用水保證率為95％，灌溉用水中，提水的為75％，引水的為80％～90％。不同用水保證率如何計算不同頻率的用水量，以某供水區為例，供水保證率為95％，灌溉保證率為90％，那么在19=90％年份，供水用水、灌溉用水均應保證，那么在P=95％年份，供水要保證，灌溉用水該用多少。福建省對此問(wèn)題有幾種作法：①以該年灌溉需水量的60％～90％給水，這種作法人為因素任意性大。②在P=95％年份以P=90％年份灌溉用水給水，可是P=95％年份的來(lái)水已比P=90％年份少，灌溉用水怎么能按P=90％年份給水，應比P=90％年份用水還要少。③按19=90％平衡，供水灌溉均要保證，在P=95％年份仍要按供水灌溉要求進(jìn)行平衡計算。在滿(mǎn)足供水要求條件下，余下的供灌溉用水，灌溉用水該削減多少就削減多少。從用水保證率出發(fā)，可能第三種用法較合理。
如從評價(jià)缺水角度考慮，目前采用的根據缺水率做評價(jià)的方法較合理(缺水率=缺水量／需水量)。但以缺水率<5％為不缺水，缺水率5％～10％為輕微缺水，缺水率10％～20％為輕度缺水，缺水率20％30％為中度缺水，缺水率>30％為嚴重缺水，值得商討。因為某一區域總需水量中有生活需水、生態(tài)需水、生產(chǎn)需水，生產(chǎn)需水中又有工業(yè)需水、牲畜需水、需水，其需水組成不同，保證率不同，評價(jià)指標也應不同。各地區評價(jià)干旱指標中農業(yè)干旱、干旱評價(jià)方法，擬定農業(yè)缺水率、工業(yè)缺水率、生活缺水率、生態(tài)缺水率4個(gè)指標，一起評價(jià)缺水程度。
如從規劃水資源配置工程角度考慮，也以上述某供水區為例，在某水平年內，在P=90％年份，供水用水、灌溉用水均應保證。如缺水，要有相應的水資源配置措施，使其不缺水；在P=95％年份，供水用水要保證，灌溉用水因超過(guò)其保證率，允許破壞，可根據水資源供需平衡成果，反算灌溉用水缺水率，估計缺水對農業(yè)的影響；如某供水區內，農業(yè)用水很少，P=95％年份，灌溉用水全破壞后，供水仍缺水，則也要有相應的水資源配置措施。使其不缺水；在P=95％以上的特枯年份，應按生活、生態(tài)、工業(yè)、農業(yè)用水次序供水，各類(lèi)用水均允許破壞，但要盡量保生活用水，并反算各類(lèi)用水缺水率，估計缺水對國計民生的影響。
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