开展水量平衡分析 提高水资源公报编制精度

吴畏张寒

（水利部淮河水利委员会 蚌埠 233001）

开展水量平衡分析 提高水资源公报编制精度

吴畏张寒

（水利部淮河水利委员会 蚌埠 233001）

水资源公报编制以来，淮河片水资源公报中山东半岛的水量平衡误差一直较大，原因尚未查清。本文从水文要素平衡和水资源利用平衡两个方面对山东半岛水量进行平衡分析，开展山东半岛水量平衡分析工作，查找山东半岛水量平衡误差较大的主要原因，并提出相关建议以提高水资源公报编制精度。

水资源公报 水量平衡分析 山东半岛

水资源公报编制是推进水资源管理统一规划和强化水资源管理的一项重要的基础性工作，为水资源管理提供技术支撑，公报的编制精度直接影响了水资源规划和管理工作的科学性。淮河片水资源公报编制以来，淮河片水资源公报中山东半岛的水量平衡误差一直较大，原因尚未查清，因此开展水量平衡分析，查找误差原因对于提高水资源公报编制精度意义重大。

一、研究区概况

山东半岛位于山东省的东部，包括黄河以南、泰沂山以北、济南玉符河以东的地区，陆域面积6.1万km2，总人口约3602.5万，人口密度约为590.6人/km2。山东半岛属于资源性缺水地区，年均降水量677.9mm，人均水资源仅330m3，径流人工控制程度较高，水资源开发利用程度较高。

二、水量平衡分析方程

山东半岛的水量平衡分析有两个方面：水文要素平衡和水资源利用平衡。水文要素平衡即降水量与蒸发量、径流量的平衡，它是一个区域总的水量平衡关系，也是水文循环意义上的水量平衡。水资源利用平衡，即水资源的供水量、用水量、耗水量、排水量的平衡，它是从机理上认识和描述一个区域或者流域内已经形成的水资源量收支平衡关系。因此，本文从水文要素平衡和水资源利用平衡两方面分别建立水量平衡方程

1.水文要素平衡方程

根据水量平衡方程通式，以流域为分析对象，根据降水量转化为水资源以后产生的水资源量的分配和消耗、排泄建立新的水量平衡方程。在不考虑出入境地下水潜流变化和土壤水分变化的前提下，综合考虑地表水、地下水的情况下，以年为平衡时段，建立流域水资源量的平衡方程：

式中，R表是流域地表水资源量；R引是外流域来水量或调入水量；Q地是流域地下水供水量；Qh是流域耗水量，包括用水消耗量和非用水消耗量；R出是跨流域调出水量；R海是入海水量；ΔS是水库蓄水变量，因小型水库不具有年径流调节作用，故此处的ΔS主要是指大中型水库蓄水变量。

在给定平衡期内，根据区域内水资源的供、用、耗、排、的平衡关系建立平衡方程如下：

式中：WA为供水量，是指各种水源工程为用户提供的包括输水损失在内的水量；WB为用水量，是指配置给各类用户的包括输水损失在内的毛用水量；WC为用水消耗量，是指在输水、用水过程中，通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牲畜饮用等多种途径消耗掉，而不能回归至地表水体和地下含水层的水量；WD为用户排水量，是指各类用户最终排放的水量。

三、平衡方程要素复核方法

根据上述两个水量平衡方程，对公报中的要素数据进行复核，具体复核方法如下。

（1）地表水资源量。选取大沽河南村站以上流域作为本次研究的典型区，采用新安江模型来对典型区地表径流进行模拟，对地表水资源量变化进行复核。对山东半岛进行降水径流关系分析，绘制山东半岛降雨径流相关图，对年径流系数的地区分布规律及年径流系数与降水量的关系进行复核。

（2）地下水资源量。通过复核降水入渗补给系数α和日潜水蒸发量两个水文地质参数来复核地下水资源量的合理性。

（3）跨流域调入水量、大中型水库蓄水变量。通过复核两者的计量覆盖率、统计方式来复核两个要素的可靠性。

（4）入海水量。在跨流域引排水量和耗水量变化不大的情况下，入海水量与地表水资源量应有一定的相关性。通过分析两者相关性复核要素合理性。

（5）供水量。从历年供水量变化趋势进行复核，通过地下水资源量与供水量分析地下水供水量合理性，并对供水量的统计方法进行复核。

（6）用水量。通过复核历年用水量变化趋势及其与人口、国内生产总值关系复核用水量合理性，分析农田灌溉用水量变化趋势与实灌面积变化情况及平均每亩农田灌溉用水量和降水量之间关系复核农田灌溉用水量的合理性。

（7）耗水量。耗水量包括用水消耗量和非用水消耗量，其中用水消耗量主要是复核各行业耗水率及统计方法；非用水消耗量是复核其与所在地区蒸发能力和面积是否相适应。

（8）排水量。根据用户排出量和入河量复核排水入河率。

四、主要结论

根据山东半岛水量平衡方程计算公报中平衡差，并根据要素复核方法对方程各个要素进行复核，得出结论如下：

（1）根据1997～2011年《淮河片水资源公报》，按照公式1山东半岛水量平衡误差均为正值，误差大小为25.05～71.23 亿m3，相对平衡差在20.1%到58.1%之间（平衡差与水量收入项的比值），明显大于全国的4.1%到7.7%。

（2）影响山东半岛水量平衡的主要因素是用水量统计粗放、耗水率偏小、入海水量偏小、地表水资源量计算精度不够、非用水消耗量较大等。

（3）山东半岛水量平衡误差不是由某一个因素单独造成的，而是由多个因素综合造成的，且各个因素对误差大小的影响也不是固定不变的，因此山东半岛的水量平衡误差具有不确定性。

五、建议

1.加强用水总量统计工作

加强用水量统计工作对于提高公报编制精度有着重要的作用。用水量统计工作应当充分借鉴第一次全国水利普查经济社会用水调查的工作经验和技术方法，兼顾科学性与可操作性，改进用水总量统计方法与方式，强化取用水计量和监控，从以往以区域为统计对象的指标定额方法，逐步过渡到以取用水户为统计对象，对取用水大户逐一计量监测统计、一般用水户抽样调查、综合推算区域用水总量的技术方法，最终提高用水量统计的科学性、准确性和时效性。

2.加强水资源供用耗排和入海水量的监测

加强监控能力建设，通过加强在线或动态监测，提高对水资源供用耗排和入海水量的掌握，提高水资源监测的时效性和准确性，建立准确、完善的水资源基础数据体系，对水资源开发利用情况进行有效跟踪和及时评价，准确掌握水资源开发利用情况。

3.完善用水消耗量估算方法

目前水资源公报中用水消耗量估算方法较为粗放，应采用更为准确的方法估算用水消耗量。对于用耗水率推算用水消耗量的，应做典型实验和水平衡分析，并开展山东半岛行业耗水率测算工作，为估算用水消耗量提供技术依据。

4.探索非用水消耗水量计算方法

非用水消耗量不是一个确定的值，其大小取决于流域蒸发能力和蒸发面积。由于非用水消耗量不易监测的特点，因此目前非用水消耗量的计算方法是通过区域水量平衡方程计算求得。非用水消耗量作为一个十分重要的水平衡要素，在水量平衡分析时不考虑非用水消耗是不准确的。因此建议选取水文要素水量平衡方程中各要素资料均较完善且可靠度较高的年份进行水量平衡计算，从而求得非用水消耗量，并拟合出非用水消耗量和降水量的关系式。在之后的水量平衡分析时可以根据降水量得到非用水消耗量的数据，但由于数据的精度不高，数据仅能作为水量平衡差分析时的参考■