白露飲塵霜17 2022-06-14

淺談水資源綜合規劃配置的合理性

水資源分割槽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足水資源綜合規劃的精度要求。

　　摘要：

結合福建省水資源綜合規劃配置階段工作，對頻率和頻率曲線的組合、長系列法和典型年法的應用、長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問題，進行了初步探討並提出作者的看法。

　　關鍵詞：水資源　綜合規劃　配置階段　問題　討論

為了貫徹中央新時期治水的方針政策，落實國家實施可持續發展戰略的要求，適應經濟社會發展和水資源形勢的變化，著力緩解水資源短缺、生態環境惡化等重大水問題，水利部和國家發展計劃委員會部署開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大綱與技術細則》（以下簡稱《技術細則》）進行全省水資源綜合規劃配置階段工作中，對頻率和頻率曲線的組合、長系列法和典型年法的應用、長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問題，做初步探討。

　　一、頻率和頻率曲線的組合

眾所周知，根據水文數理統計學理論，頻率和頻率曲線的組合計算常採用頻率組合公式法、圖解法和理論分析法進行。不同水資源分割槽需水預測和供需平衡分析成果不能簡單地按同頻率相加而得。同一水資源分割槽各變數因同頻率出現機率較大，故在數值上可以相加。

正因為水文變數的地域性與差異性，水資源分割槽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足水資源綜合規劃的精度要求。但是，在區域和流域彙總時，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水、需水、可供水量、餘缺水量等水文變數有嚴格的頻率概念，不能簡單地相加。

可是，同一個供水設計保證率（即相同的設計供水標準）下的各計算單元的缺水量，因是各區域需要採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投資，工程量與投資是沒有頻率概念，缺水量也可不帶頻率概念，是可彙總相加的。實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%）可理解為滿足規劃的供水標準（供水保證率）下的缺水量，也可彙總相加。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彙總相加成某省的總工程量和總投資。與各地發生設計洪水大多數不會同時出現一樣，各區域缺水大多數也不會同一年發生。

　　二、長系列法和典型年法的應用

根據《技術細則》，“原則上供需分析應採用長系列調節計算”。對此，筆者的‘理解是：有長系列水文資料的大中型水庫及多年調節水庫應採用長系列法。長系列法的主要優點是：可進行多年調節，考慮了來用水年際變化，不需要來水、需水、供水是同一頻率的不合理假定等。長系列法的主要缺點是：要收集大量的來用水資料，來用水計算工作量大，而對於中小型工程及引提工程，長系列資料是無法得到的，硬性地要求長系列法，其成果精度也是難以把握的。

典型年法的主要優點是資料較易取得，計算工作量較小。《技術細則》規定，“水資源供需分析計算一般採用長系列按月調節計算，無資料或資料缺乏的區域，可採用不同來水頻率的典型年法進行”。設計典型年法主要缺點是假定來水、用水、供水是同頻率發生，該假定在小區域範圍內可近似成立，到大範圍區域內來水、用水不同頻率，而供水保證率是二者平衡後的成果，更是不同頻率。實際典型年法只能反映某年小區域內具體情況，在大區域內，由於水文氣象條件的差異較大，某個單元該年受旱嚴重，另一單元該年可能不缺水，有餘水，也可能洪澇嚴重。

例如：東南諸河一級區P=90%保證率選擇1971年為實際典型年，我省閩東諸河二級區來水頻率P=95。3%，閩江流域二級區來水頻率P=78。3%，閩南諸河二級區來水頻率P=73。9%。如到三級區或四級區則差異更大。因此，筆者認為，典型年的選取和彙總，不宜在較大範圍內進行。

至於採用長系列法和實際典型年法能否解決或避開流域與區域彙總時碰到頻率組合的難題，筆者認為也是難以做到。當然，採用長系列法和實際典型年法從五級區、四級區、三級區逐步同時段相加，可以得到二級區和一級區的來水、需水、可供水量和餘缺水量成果，理論上可行，但實際應用作用不大。例如，福建省各四級區有1130年長系列資料，彙總到三級區、二級區、全省得到1130年來水、需水、可供水量、餘缺水量4個系列資料，透過排頻、適線，可得到福建省P=90%來水、需水、可供水量、缺水量成果，但該成果數值被合併、被均化，很難反映福建省實際缺水狀況。如從資源角度出發，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，基本上能滿足水資源配置工作的要求。

　　三、長系列灌溉用水資料的計算

水庫或灌區記錄的長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、渠系執行狀況、水庫或灌區管理排程等不定因素影響，缺乏一致性，故長系列實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、空氣溼度、氣壓、風速和實際日照時數）及推算地點的海拔高度、緯度，用彭曼公式推算參考作物需水量。根據作物生長期及相應降水，採用逐時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（複種指數）加權平均得灌溉定額，乘以規劃灌溉面積即得長系列用水資料。

b）只計算50%、75%、90%、95%典型年灌溉定額，把這4個數據點繪在頻率格紙。透過4個點繪得灌溉定額經驗頻率線（灌溉用水量頻率曲線也可採用P一Ⅲ曲線），在線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，由此得長系列用水資料。

C）採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，如水庫調節效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。

　　四、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行衝汙，該部分生態環境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：引水衝汙用水與綠化、清潔等生態環境用水一樣，也是一個用水戶，引進是乾淨水，迴歸河道是汙水，類似工廠冷卻水，引進是冷的乾淨水，迴歸河道是熱汙染的水，雖然水量沒有消耗，但水質變了，而航運、保持河道最小生態基流、發電用水等河道內用水，不但沒有改變水量，也沒有改變水質。

　　五、灌溉用水保證程度的分析

目前水資源系統多為多目標多使用者系統，工業生活用水保證率為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%，那麼在19=90%年份，供水用水、灌溉用水均應保證，那麼在P=95%年份，供水要保證，灌溉用水該用多少。

福建省對此問題有幾種作法：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%年份的來水已比P=90%年份少，灌溉用水怎麼能按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行平衡計算。在滿足供水要求條件下，餘下的供灌溉用水，灌溉用水該削減多少就削減多少。從用水保證率出發，可能第三種用法較合理。

如從評價缺水角度考慮，目前採用的根據缺水率做評價的方法較合理（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、生態需水、生產需水，生產需水中又有工業需水、牲畜需水、農業需水，其需水組成不同，保證率不同，評價指標也應不同。各地區評價乾旱指標中農業乾旱、社會經濟乾旱評價方法，擬定農業缺水率、工業缺水率、生活缺水率、生態缺水率4個指標，一起評價缺水程度。

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，估計缺水對農業的影響；如某供水區內，農業用水很少，P=95%年份，灌溉用水全破壞後，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、工業、農業用水次序供水，各類用水均允許破壞，但要儘量保生活用水，並反算各類用水缺水率，估計缺水對國計民生的影響。

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