湖北省典型流域地表水资源可利用量分析研究

皮向东，胡顺华，熊 莎，程 逊

（1.湖北省水文水资源应急监测中心，430070，武汉；2.湖北省水情教育中心，430071，武汉；3.湖北省水文水资源局，430071，武汉）

一、地表水资源可利用量的概念

地表水资源可利用量目前在国内外尚未形成统一的概念。 雷志栋等提出地表水资源可利用量是在经济合理、技术可行、生态环境容许条件下，以各种措施控制利用不重复的一次性水量， 是供用水耗损的次量指标。 贾绍凤等指出地表水资源可利用量是在满足一定生态环境保护目标的生态需水前提下，在具备一定经济和技术水平的条件下，考虑水权保证的、在地表水资源量中可以被用于当地净消耗和生产生活的水量。 《水资源调查评价导则》中对地表水资源可利用量的定义为： 在可预见期内，通过经济合理和技术可行的手段，统筹考虑河道内生态环境和其他用水条件，在流域地表水资源量中，可供河道外生活、生产及生态用水的一次性最大水量。

国际学术界也有关于地表水资源可利用量的探讨，如Upali Amarasinghe 认为，通过各种物理和经济方式可以被首次使用和下游再次重复利用的水资源即为地表水资源可利用量。

二、计算方法

1.国内外研究现状

目前水资源研究领域对地表水资源可利用量尚无统一计算方法。 刘作荣探讨了区域地表水资源可利用量的多种不同计算方法。 龚建新根据区域径流深等值线图量算求得不可能被利用水量，并采用不同方法计算生态需水量，最终得到乌鲁木齐市地表水资源可利用量。 金新芽等提出“斩头去尾”水资源可利用量分析法，为流域水量分配及确权登记提供了供水量计算依据。 董颖等采用折损法求得陕北地区水资源可利用总量。 谢蕾采用选取两种不同计算项的折损法计算新疆白杨河流域地表水资源量成果并通过对比分析，对流域用水总量指标的确定提出建议。 燕华云结合湟水流域特征， 采用不同方法如经验法、分项估算法、切割法等计算河道内生态需水量、汛期弃水量，定量分析了流域内水资源可利用量。林青森通过研究沿海缺水地区水资源可利用量，认为水质不达标水量和汛期弃水量是地表水资源可利用量最应该考虑的因素。国外学者也积极探讨地表水资源可利用量的分析计算方法，如基于优先水权制度的WAM 模型以及综合考虑水的质与量的水资源可利用量AI 指数法。

2.本文计算方法

本文基于典型流域水资源时空分布特性，采用倒算法确定多年平均水资源可利用量，即依据典型流域多年平均地表水资源量，扣减非汛期河道内的各项生产用水和生态环境需水，以及汛期无法控制利用的洪水量,余下可供河道外用水户利用的水量即为地表水资源可利用量。

三、典型流域的确定和选取

1.流域选取原则

①重要性： 选取湖北省开发利用程度较高、生态问题比较突出的流域，结合流域实际需求进行分析研究。

②代表性：选取能反映湖北省地域特征的典型流域，并且其在省内具有一定的普遍性。

③差异性：选取能反映不同流域因地形、地理位置等变化而有差别的多个流域进行计算分析。

④可获取性：选取具有长系列水文观测资料的流域，计算所需数据易获得且可靠，便于分析计算。

2.典型流域介绍

本文选取湖北省的清江、 陆水、倒水、举水、巴水、浠水6 个典型流域进行研究。 这些流域水资源较丰富，均分布有集中式饮用水水源地，与当地群众生产、生活密切相关。

清江发源于湖北利川汪营镇清江村,流经利川市、恩施市、宣恩县、建始县、巴东县、长阳县、宜都市，河长423km，流域面积达1.7 万km2。

陆水源于幕阜山北麓通城县麦市镇国营黄龙林场，流经湖北通城县、崇阳县、赤壁市、嘉鱼县，河长187 km，流域面积3 847 km2。

倒水源于河南省新县新集镇白果树村，流经河南新县，湖北红安县、武汉新洲区，河长162 km，流域面积1 793 km2。

举水源于湖北省麻城市福田河镇纯阳山村，流经麻城市、新洲区、团风县，河长165 km，流域面积4 059 km2。

巴水源于麻城李峰山，经浠水县巴河镇注入长江，河长148 km，流域面积3 697 km2。

浠水源于英山桃花冲，流经英山县、罗田县、浠水县，河长162 km，流域面积2 499 km2。

四、流域地表水资源可利用量估算

1.河道内需水量估算

河道内需水量包含河道内生态环境需水量和河道内生产需水量。

（1）河道内生态环境需水量

河道内生态环境需水量主要包括： 维持河道各项基本功能的需水量、通河湖泊沼泽湿地需水量、河口生态环境需水量。

湖北省典型流域采用TENNANT法计算，以年平均流量的30%作为河道内生态环境需水量。 以清江流域为例， 清江流域多年平均年径流量为150.44 亿m3，年平均流量为477.0 m3/s，生态流量为143.1 m3/s，枯季（1—3月、10—12 月共182 天） 生态需水量为22.5 亿m3。

（2）河道内生产需水量

河道内生产需水量主要包括水力发电、航运、水产养殖等生产活动用水量。 河道内生产需水基本不消耗水量,一水“多用”,但河道内需预留足够的水量来满足生产活动需要。

表1 湖北省典型流域河道内需水量计算成果

（3）河道内总需水量

河道内总需水量是在满足上述河道内生态环境需水量及河道内生产需水量的条件下,逐月取外包值，全年各月之和即为多年平均情况下的河道内总需水量，计算成果见表1。

2.汛期难于控制利用洪水量分析计算

汛期难于控制利用洪水量是依据河流控制站汛期的天然径流量，减去流域调蓄和耗用水量的最大值,剩余水量即为汛期难于控制利用洪水量，其计算方法与步骤如下：

①汛期时段确定。

②汛期调蓄和耗用水量的最大值Wm。

以流域近10 年调蓄和耗用水量的最大值作为汛期最大用水消耗量。

③汛期难于控制利用下泄洪水量W泄计算。

④控制站汛期天然径流系列资料W天扣除Wm，推求逐年汛期难于控制利用洪水量W泄，并计算其多年均值。

式中，W泄指多年平均汛期难于控制利用洪水量；Wi天指第i 年汛期天然径流量；Wm指汛期调蓄及用水消耗量的最大值；n 指年数。

3.地表水资源可利用量估算

多年平均地表水资源量扣减掉非汛期河道内需水量外包值，再减掉汛期难于控制利用洪水量多年均值，即为流域多年平均地表水资源可利用量。 计算公式如下：式中， 河道内生态环境需水量为年值。 所选典型流域汛期河道内生态环境需水量、生产需水量与下泄的洪水量相互兼容，故而汛期不考虑河道内生态及生产需水量。

表2 湖北省典型流域地表水资源可利用量

按照上文的计算原则与方法，对清江、陆水、倒水、举水、巴水和浠水进行了地表水资源可利用量的分析计算，计算结果如表2 所示。

五、结 论

分析比较湖北省上述各流域蓄水工程状况和用水消耗状况，一般而言，蓄水工程建设较多、用水消耗量较大的流域，其水资源可开发利用率也相对较高， 如浠水流域、 陆水流域。 上述计算结果基本反映了这样的规律。

本文计算了湖北省典型流域地表水资源可利用量，成果较为合理，但未考虑河流水质、水权等因素，因此后续还需研究基于水质、 水权的地表水资源量计算方法。