浅谈邙山生态园区需水量平衡计算分析

■吴海英 ■广东省惠州市惠城区水务局总工程师室，广东 惠州 516001

1 前言

水资源是人类不可缺少的自然资源，也是生物赖以生存的环境资源之一。水资源可持续开发利用关系全球发展，淡水短缺已经成为21世纪人类继全球变暖之后的第二大问题，由于我国水资源存在时空分布不均、供需矛盾突出，开发利用程度高，利用效率低，浪费严重等特点，随着社会经济的快速发展，水资源的短缺已成为制约各行业发展的关键因素。

水资源优化配置评价问题是在20 世纪90 年代初提出来的，并逐步应用到水资源的规划与管理中。水资源优化配置评价不仅要考虑适应经济发展和人民生活的需求，还应尽可能地满足人类所依赖的生态环境对水资源的需求，以及未来社会对水资源的基本需求。水资源优化配置评价是需水管理的核心之一，是区域水资源系统可持续发展的关键，也是可持续发展观在水资源利用上的具体体现。本文主要是通过对邙山生态园水资源的供需水量平衡进行计算，为水资源优化配置奠定基础。

2 生态园区需水量计算模型

2.1 林地生态需水量计算模型

林地蒸散量是林地生态系统的水分消耗项，也是林地生态需水的主要组成部分，在树林调节水文过程和林地生态系统水分平衡分析中占有十分重要的地位，约占植被总需水量的97%～99%，因此可以将其作为森林系统的生态需水量。而林地实际蒸散量受大气环境、植被生态特性与生长状况以及土壤水分条件的综合影响，当气候条件和林木种类一定时，林地实际耗水量主要取决于土壤水分含量。从植被蒸散与土壤水分的关系来看，当土壤水分充足时，植被蒸散主要取决于植物的类型和气候因素(如风速、大气温度和湿度等)，与土壤水分含量无关。而当土壤含水量低于一定临界土壤含水量(S*)时，植物的气孔开始关闭，水分的蒸散速度开始降低。此时，土壤水分含量就成为林木实际蒸散量的主要限制因素。根据土壤水分常数的概念，暂时凋萎含水量(St)和生长阻滞含水量(Sr)分别是能保证林木基本生存和正常生长的土壤含水量下限。因此，可以将这两种情况下的林地耗水量，分别作为最小生态需水定额和适宜生态需水定额(林地单位面积、单位时间内所需要消耗的水量)，而将土壤临界含水量作为水量供给的上限。其数值可以通过林地潜在蒸散的计算，并利用林木系数K 和土壤水分修正系数Ks进行订正:

式中:Ea—林地实际蒸散量;

ET0—由气候决定的潜在蒸散量;

Ks—土壤水分修正系数，不同土壤类型的水分系数见下表2-1;

Kt—林木系数，与林木种类和生长状况有关。本文中Kt值依据陈丽华等的研究结果，水保林、经济林、果园三种作物系数分别取0.765，0.700 和0.735。

在黄河中下游地区，林地的耗水时段主要集中在生长季节，即每年的4 月到10 月。因此，计算黄河流域林地的耗水支出时，以生长季(4～10 月)作为生态需水量的计算时段。

表2-1 不同土壤类型的水分系数

2.2 农业需水量计算模型

研究区的农作物主要以小麦和夏玉米为主，因此农业需水量主要按照小麦和夏玉米的需水量进行计算。参考有关文献得到研究区小麦不同生育期的作物系数见表2-2，夏玉米不同生育期的作物系数见表2-3，利用公式(3-1)即可计算出研究区的不同作物的需水量，进而求出研究区的农业需水量。

表2-2 小麦作物系数

表2-3 夏玉米作物系数

2.3 生活需水模型

研究区的生活需水主要是指居民生活用水。本次生活需水量的计算，采用需水定额法。根据资料查得，该研究区人口密度为491人/km2，平均需水量定额河南城镇现状为109 L/ 人.日，远景2030 年达到134 L/ 人.日，所以平均需水定额取值为109 L/ 人.日。

3 生态园区可用水量计算

该区域无入境水源的补给，境内水源全部为大气降水，而树冠截留部分主要消耗于蒸发，不能利用，故应从区域的降雨量中扣除。转化为地表径流及地下水部分，则考虑完善的工程措施后可全部得到利用。生态园区内的水资源主要用来满足居民生活用水、农作物用水以及生态用水三部分，生活及农作物用水是区域经济的基础，应首先尽最大可能的满足。考虑上述因素，经计算，各小分区生态可用水量见表3-11。

表3-11 生态可用水量计算表 单位:104m3

4 生态园区供需平衡分析

根据各区需水量计算结果和水资源量评价结果(见表3-12)，进行供需平衡分析，即用各区不同典型年的水资源量减去各区需水量，结果见表3-13。

表3-12 项目区水资源评价结果 单位:104m3

表3-13 供需平衡分析计算表 单位:104m3

5 结论

本文主要是在邙山生态园区水资源现状以及维护园区生态环境的紧迫性的基础上，对其生态环境需水进行的计算，通过计算可以对园区水资源进行供需平衡分析，为园区植被进行水资源的优化配置提供基础数据。

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