商丘市生态水系工程（包河段）水资源状况

陈顺胜　刘琦

摘要笔者分析了商丘市生态水系工程（包河段）水资源状况，计算了项目区生态需水量及地表水可利用量，认为该区域地表水可利用量大于生态需水量，地表水资源量能满足该河段生态用水量的需求。

关键词商丘市包河段；水资源；生态水系工程；分析

中图分类号S271文献标识码A文章编号0517-6611（2014）07-02167-02

收稿日期20140112生态水利工程学是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理和技术方法的工程学。现代科学发展使人们认识到，传统意义上的水利工程学在满足社会经济发展的需求时，不同程度地忽视了河流生态系统本身的需求。而河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。笔者以商丘市生态水系工程为例研究在权衡水资源开发利用与生态环境保护二者的关系，理性地寻找资源开发与生态保护之间的合理的平衡点[1-4]。生态水系工程水资源分析主要是依据项目区水文资料，分析项目区水资源条件能否满足生态水系工程的要求[2，6]，以保证工程建成后达到美化环境及生态恢复的双重目的。

1项目区水资源状况

1.1降水量及其时空分布特征商丘市处于亚热带向暖温带过渡地带，属大陆性季风气候。年内冷热交替，四季分明。气候特点表现为“冬季寒冷雨雪少，夏季炎热雨集中，秋季凉爽日照长，春季干旱多大风”。夏季受太平洋副热带高压暖湿气流和区域地形影响，东南风较多，炎热多雨，其降水量具有显著的季节性变化特征。根据商丘市18个雨量站的降水量资料计算，商丘市1980～2000年多年平均降水量为723.3 mm，P=10%保证率年降水量912.2 mm；P=20%保证率年降水量839.9 mm；P=50%保证率年降水量711.5 mm；P=75%保证率年降水量619.1 mm；P=90%保证率年降水量544.1 mm；P=95%保证率年降水量502.2 mm。

受大气环流季节性变化影响，商丘市降水量年内分配很不均衡，降水主要集中在汛期（6～9月份），多年平均汛期4个月降水量477.3 mm，占全年降水量的66%。非汛期1～5月和10～12月为少雨季节，8个月多年平均降水量为246.0 mm，仅占全年降水量的34.0%，有些年份非汛期整月无雨。商丘市降水量年际变化也非常大，年最大降水量1 087.7 mm（发生在1963年），是年最小降水量400.6 mm（发生在1966年）的2.7倍，丰枯相差悬殊，降水量的时空分布特点不利于作物生长和水资源的开发利用。

1.2地表水资源量及时空分布根据商丘市骨干河流1980～2000年天然径流量计算，多年平均地表水资源量（天然河川径流量）63 240×104m3，折合径流深59.1 mm，年径流系数0.08。P=10%保证率地表水资源量104 978×104m3，折合径流深98.1 mm；P=20%保证率地表水资源量83 477×104m3，径流深78.0 mm；P=50%保证率地表水资源量54 386×104m3，径流深50.8 mm；P=75%保证率地表水资源量40 474×104m3，径流深37.8 mm；P=90%保证率地表水资源量33 571×104m3，径流深31.4 mm；P=95%保证率地表水资源量30 988×104m3，径流深30.0 mm。

商丘市地表水资源时空分布和当地降雨量时空分布也基本一样，具有明显的季节变化特征。由于地表汇流和拦河水闸调节蓄水作用，地表水资源分布比降雨量均匀，河川径流主要集中在7～11月。商丘市多年平均7～11月地表水资源量约占全年径流量的59.0%， 1～6月和12月的地表水资源量约占全年径流量的41.0%。商丘市地表径流和降雨量同样具有年际变化较大的特点，在1980～2000年系列中，最大年径流量为91 275×104m3，发生在1985年；最小年径流量16 425×104m3，发生在1994年，丰枯年径流量之比达5.6倍，高于降雨量丰枯比的一倍。

1.3地下水资源量及时空分布地下水资源量指与大气降水、地表水体（渠道和田间灌溉）有直接补给或排泄关系的动态地下水量。平原区地下水资源量采用计算各项补给量求得。商丘市地下水主要补给来源为：降水入渗补给、地表水体渗入补给和灌溉入渗补给。

经计算得出，商丘市多年平均降水入渗补给量为127 342×104m3，地表水体入渗补给量为2 489×104m3，地下水资源量为129 831×104m3。

商丘市地下水动态类型主要以降雨入渗-蒸发、开采型为主。2010年末全市浅层地下水漏斗面积为96.3 km ，比上年减少87.1%，约占总面积的1.0%，漏斗中心最大埋深10.34 m，比年初增加0.71 m。年末地下水埋深小于4 m的面积占全市总面积76.6%，4～8 m的占22.4%，大于8 m的占1.0%。

1.4水资源总量按照第2次水资源调查评价技术的细则计算方法，计算出商丘市多年平均河川径流量63 240×104m3，降水入渗补给量为127 342×104m3，水资源总量为190 582×104m3，产水模数为17.8×104m3/km2，产水系数为0.25。

2包河生态需水量计算

河道生态需水量属于不可以被利用水量，不可以被利用水量指不允许利用的水量，它包括河道内生态环境需水量和河道内生产需水量[2]。由于河道内需水具有基本不消耗水量和可重复利用等特点，因此应选择河道内各项需水量的最大量，作为河道内需水量[5-8]。根据包河段具体情况，项目区段河道内无生产需水量，河道生态需水量就是各项需水量的最大量。

通常计算方法如下。

Wr=11n（n1i=1Wi）×K

式中：Wr——河流最小生态环境需水量；Wi——第i年的地表水资源量；K——选取的百分数；n——统计年数。

根据项目区包河孙庄水文站1985～2012年水文资料[9]，计算项目区包河段多年平均径流量为465×104m3。根据商丘市其他骨干河流经验，百分数取15%。

包河河道内生态环境需水量

Wr=W×15%=465×15%=69.75×104m3

式中：Wr——河道内生态环境需水量；W——多年平均径流量。

3包河地表水可利用量计算

地表水资源可利用量是指在可预见的时期内，在统筹考虑河道内生态环境环境和其他用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施，可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大用水量[2]（不包括回归用水的重复利用量）。计算方法有2种：一是倒算法，用水资源量减去不可以被利用量和不可能被利用量，得出水资源可利用量；二是正算法，根据工程最大供水能力或最大用水需求的分析成果，以用水消耗系数折算出相应的可供河道外一次性利用的水量。

由于包河水文资料不完整，无法直接求得地表水可利用量，因此选用商丘市主要控制水文站数据，求得商丘市地表水可利用率的平均值作为包河的地表水可利用率，进而求出包河的地表水可利用量。

用商丘市主要控制水文站用多年平均径流量减去河道生态环境需水量和多年平均下泄洪水量，求得多年平均地表水资源可利用量。 经计算得，惠济河砖桥水文站多年平均天然径流量2.2×109m3，河道生态环境需水量0.33×109m3，多年平均下泄洪水量0.888×109m3，多年平均地表水资源可利用量0.982×109m3，多年平均地表水可利用率44.6%；沱河永城水文站多年平均天然径流量1.555×109m3，河道生态环境需水量0.233×109m3，多年平均下泄洪水量0.452×109m3，多年平均地表水资源可利用量0.870×109m3，多年平均地表水可利用率55.9%；浍河黄口水文站多年平均天然径流量1.136×109m3，河道生态环境需水量0.17×109m3，多年平均下泄洪水量0.678×109m3，多年平均地表水资源可利用量0.288×109m3，多年平均地表水可利用率25.4%；商丘市地表水可利用率的平均值为：（44.6+55.9+25.4）/3=42.0%。

那么，包河的地表水可利用量，应该为：

Wk=W×42.0%=465×42.0%=195.3×104m3

式中：Wk——地表水可利用量；W——多年平均径流量。

4生态水系工程（包河段）水源分析

4.1地表水水源包河属淮河水系，是浍河的最大支流，发源于商丘市黄河故道大堤南侧梁园区谢集乡的张祠堂北，流经商丘市的梁园区、睢阳区、虞城县、永城市和安徽省的亳州市、涡阳县、濉溪县共7个县市，于濉溪县临焕集流入浍河，全长175 km。商丘城区境内长度25.87 km，其中梁园区境内长度15.5 km，开发区境内长度10.37 km，流域面积163 km2，河道上现有桥梁14座，中型水闸3座，河道控制宽度100 m，担负着城区70%的防洪排涝任务。经计算包河包河的地表水可利用量195.3×104m3，是该项目的主要水源。

4.2地下水源根据商丘市水资源公报[10]：现状5年项目区浅层地下水利用率分别为：2006年为51.2%、2007年为37.1%、2008年为58.3%、2009年为92.0%、2010年为85.0%，现状5年平均浅层地下水利用率为54.7%。从现状5年平均浅层地下水利用率来看项目区浅层地下水尚有一定的利用空间。可以作为该项目水源的有效补充。

4.3引黄水水源1958年开始建设三义寨引黄供水工程，1992年三义寨工程改建，其渠首总干渠设计流量107 m3/s，商丘总干渠设计流量63 m3/s，下游设沉沙池方案，引黄进入商丘市的林七、呈屯、郑阁3座水库，经调蓄后分水至商丘境内各灌溉渠首，批复75%保证年引水量为4.9×107m3。规划引水时间为每年8月到次年6月，以满足灌溉用水和城市供水要求。近年来商丘有计划地利用部分引黄水，作为商丘市景观用水，是该项目的水源的有效补充。

4.4中水水源商丘市区局部采用截流式合流制排水体系，大部分为合流式排水体系，市区污水直接由市政下水管排入河道。市内污水总量约14×109m3/d。

污水处理厂坐落在北海路以南，睢阳大道以东，距市中心5 km处，工程近期处理规模为8×104m3/d，二期处理18×104m3/d，处理工艺采用氧化沟活性污泥法，处理后水质达到国标《污水综合排放标准》GB8978的二级生化处理标准。市区现有排水管渠约180 km，其中截流污水干管11 km。包河西侧管径为d1200—d1800，北海路南侧管径为d800—d1650。利用污水、雨水管网收集城市污水送至污水处理厂，集中解决污染水点源污染，污水处理达标后作为中水资源，回送至每条河道，亦可作为该项目水源的有效补充。