忙海河流域水资源利用分析

陈 磊

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830002)

我国地理环境与水文特征复杂，流域内部环境差异大，流域合理开发深刻影响着区域水资源利用、水土保持等。科学评估流域水资源开发利用情况，对因地制宜规划国土空间、安排产业格局具有重要意义。西南地区过境水资源充沛，然而石灰岩地质广泛发育导致径流下渗速率较快，使得区域水资源难以得到充分利用，并对经济社会和自然环境产生带来不利影响。鉴于此，以云南忙海河流域为典型区，在分析区域水资源利用现状的基础上综合测评其开发利用现状，以期为区域流生态治理、水资源科学管理提供了基础信息与实践依据

1 忙海河流域概况

忙海河流域地处云南西南、临沧市西北部的永德县境内，属横断山区，高山、河谷交错区，海拔介于540～3054m，高程差异大。该区处于中低纬度带，受南亚、东亚季风影响形成南亚热带与北热带交汇的河谷季风气候，冬季低温湿冷、夏季闷热潮湿，年均气温17.4℃，降水量达1283mm，气候资源呈垂直地带分异。境内河流发育充分，分布密度达0.25km/km2，水资源总量为18.5亿m3。本区岩溶和石灰岩地貌发育广泛，地表径流地下水流失率高，水资源利用率较低。

2 忙海河流域水资源利用现状分析

2.1 忙海河流域水资源概况

忙海河属滇西南怒江水系，流域集水长度为14km，总控制径流面积为57.7km2，平均径流量4225.8万m3，平均年际变异系数为0.22。水资源季候分布不均匀，其中6—11月为雨季，径流占水资源总量的75%，其他月份为降水偏少时期，为枯水期，水资源总量仅占25%，这种分配特征造成了春季供水困难和夏秋季节洪涝危险系数大。忙海流域水化学类型以HCO3—Ca、HCO3—Ca·Mg型为主，矿化度小于0.12～0.38g/L，水质良好。区域内水资源供应以地表水资源为主，地下水利用率较少，加之地下水储藏条件差、渗透性较强，故而在此不做分析。

2.2 忙海河流域水资源利用现状

根据可研水文分析计算，P=75%保证率下的忙海水库断面年径流量时为1.138m3/s，径流总量为3587.4万m3，多年平均径流量为1.34m3/s，即4225.82万m3，通常根据环评要求，流域生态基流以多年平均来水量的10%计算，为422.6万m3。流域P=75%时，可供应水资源量为3164.8万m3，P=75%时年径流量及可引水量过程如图1所示。

图1 P=75%时年径流量及可引水量过程

该流域面向大山乡及班卡乡的11935人和29399头牲畜集中饮水，用水量达73.57万m3。流域灌溉面积达76428亩，其中以西部、中部及东部三大灌片为主体，面积依次为35720、36618、34090亩，P=75%时灌区总需水量为1736.27万m3。各月水资源供需量如图2所示，由图2可知，春季需水量最高，介于150～400万m3之间；秋季8—10月需水量较低；除了6—10月水资源供需略有盈余外，其他月份水资源供应缺口较大，达54.5～330.9万m3。

图2 忙海流域水资源供需平衡计算量

3 忙海河流域水资源开发利用综合评价

3.1 模糊综合评价法

模糊综合评价法对水资源开发利用评价的理论基础是给定两个有限论域[3]：

U={u1,u2,u3,…,um};V={v1,v2,v3,…,vn}

(1)

式中，U—综合评判因素集合；V—综合评判结果。模糊综合评判是一个向量变换问题，即：

B=AR

(2)

式中，A—U的模糊子集；B—上V上的模糊子集。可表示为：

A={a1,a2,a3,…,am};0≤ai≤1;B={b1,b2,b3,…,bn};0≤bi≤1;

(3)

式中，i∈m，j∈n。ai—单因素在模糊集A上的权值，bj—评语在综合评价结果子集B上的权值，各项权值加权为1。评价矩阵R表示为：

(4)

式中,Rij—第i个因素ui的评价对等级Vj的隶属度;Rin={Ri1，Ri2，Ri3…，Rin}则为ui的单因素评判结果。

3.2 评判因子确立

忙海河流域主要存在东部、中部、西部三大灌区，如图3所示，结合前述水资源利用现状分析内容，确立如下指标，并参照文献[3- 4]成果，设置了指标阈值，见表1。

表1 水资源开发强度评价指标体系

3.3 模糊度与权值计算

模糊函数用于计算水资源开发强度指标因子与水资源开发强度分级之间的模糊度，一般而言，其指标因子与某一分级之间的模糊值越大，表明二者之间模糊度越高，则可确定该因子属于此分级。第i项指标相应于水资源安全第j个等级的模糊度计算公式如下[4- 6]：

图3 忙海河流域灌区水资源开发程度空间分布

(5)

(6)

式中，pij(vi，VTij)—指标因子Ci的量值vi所对应特征的分级区间VTij=[CTji，bTij]的距离；ppi(vi，Vpi)—vi所对应节域Vpi=[Cpi，bpi]的距离[7- 8]。

熵权法以信息熵的大小表征指标权值，是一种客观赋权法，其权值计算过程参见文献[9- 10]。评价对象OX(X=1，2，3，m)关于水资源开发综合评定等级j的综合模糊度Kj(Tx)计算公式为

(7)

式中，wi—第i个指标因子的权值。若kij=mCx[k(Ci)j]，则评价对象的第i个指标属于第j级。

3.4 忙海河流域水资源开发利用综合评价结果

根据模糊综合评判原理，计算忙海河流域东部、中等、西部灌区的综合评价矩阵如下：

(8)

(9)

(10)

(11)

忙海河流域三个灌区水资源开发利用程度不尽相同，如图3所示，其中东部灌区的水资源开发利用程度最大，为V2等级，其综合评分值最大，为0.3841，表明其开发潜力最小；中部灌区水资源开发利用也处于中度等级V2，但其综合评分值稍低于东部灌区，达0.3762；西部灌区在三个灌区中水资源开发潜力最大、现状开发程度最小，综合分值为0.3374。

为详细区分流域内部水资源开发强度差异，根据流域56个灌区的集水数据，参照前述模糊综合评价方法计算其水资源开发强度指数并区分开发等级。可知，流域内56个灌区水资源开发强度空间异质性明显，其指数介于0.165～0.678之间，整体呈四周山地向东部与中西部盆地增加的分布格局。这是由于流域周边地区海拔较高、居民离散分布，水资源开发利用程度低；而局部盆地和平地区为县域核心区、人口经济密集，水资源利用程度高。

4 结语

西南横断山区地质构造复杂、地下水渗透率高，地表水资源开发难度大。忙海河是永德县境内主要大河之一，为境内生态用水与社会用水提供可靠保障，目前区域水资源供需基本平衡，在春冬季节由于径流减少导致用水存在较大缺口。为综合了解流域水资源利用情况，运用模糊综合评判对流域内三大灌区水资源开发利用进行了分析评价。结果表明，三大灌区水资源开发利用均处于中级阶段，其中东部灌区开发利用程度最高、中部灌区次之、西部灌区开发利用程度最低，今后本区水资源的开发不仅应考虑其空间均衡分布，还应在开发理念从广度向深度转变。