大凌河流域及主要控制断面的地表水可利用量计算分析

李晓波

(辽宁省朝阳县水务局，辽宁 朝阳 122000)

1 流域概况

大凌河地处辽西低山丘陵区，地理坐标为E118°53′-121°52′、N40°28′-42°38′。大凌河流域南与六股河、小凌河相邻，以松岭为界；西与青龙河相邻；北临老哈河、教来河、；东邻绕阳河，以医巫闾山为界。该流域主要有清河、细河、凉水河、牤牛河、老虎山河、大定河、瓦子峪河、李二河、红台子河等支流，流域内植被覆盖率低，河流洪峰涨跌迅速，大凌河上游分西、南两支，其发源于平泉县宋营子乡泉子沟和吴坤杖子村水泉沟，两支在喀左县大城子镇东南汇合，流经朝阳、北漂、义县、凌海市等地后于凌海注入渤海。流域总面积23263km2，其中平原区11%，低山丘陵89%，自下而上建有白石、阎王鼻子、宫山咀等水库。

该流域属温带季风气候，年均气温8.0℃-9.0℃，年均降水量500mm，受季风气候影响年际降水量存在较大差异，降水量丰、枯比最高可达3倍，年内降水分配不均衡，其中6-9月降水占全年的70%-80%。地下水和大气降水为河流水系主要补给来源，年蒸散发1700mm，蒸发量最小、最大时段为5月和1月，年际径流量变化较大，径流丰、枯比最高达10倍。借鉴流域内2017-2019年供水状况，流域内水资源开发率60.8%，流域供水量9.28亿m3，现状具有较高的开发利用程度。

2 地表水可利用量

2.1 计算流程

依据《全国水资源调查评价技术细则》直接计算水资源可利用量，通过长系列调节保证运算结果的精准度，详细流程为：

步骤1：以河道内生态需水量为基准对流域实行长系列调节计算，在缺水量和弃水量达到最小化的条件下，确定汛期各控制断面及水库的不可用洪水和弃水量，即不可利用水量。

步骤2：各控制断面及水库的90%、70%频率下和多年平均生态环境供水量从调节计算结果中直接提取，通过比较分析目标或者基本生态需水量，确定生态需水量计算成果为两者较大值[1-3]。

步骤3：遵循地表水资源不包括再生水、污废水、回归水等水量的原则，对各控制断面及水库利用倒算法计算，即扣除河道内不可利用水量和生态环境需水量后的多年平均地表水资源量即为最终结果，其表达式为：

W地表水资源可利用量=W地表水资源量-W不可利用水量-W河道内生态需水量

(1)

其中，如何确定汛期难以利用洪水量和河道内最小生态环境需水量为计算地表水资源可利用量的关键[4]。据此，本研究利用水文学法计算河道生态环境需水量，并按照流域最下游的耗用程度以及控制节点上的工程调蓄能力综合确定汛期难以利用的洪水量。

2.2 生态需水量

文章选择白石水库、阎王鼻子水库、宫山咀水库、凌海、义县、朝阳6个断面进行河道生态需水量分析，采用水文学法以及长系列天然径流数据，分别确定非汛期、汛期和冰冻期生态需水量，见表1。

表1 各断面生态需水量 万m3

1)12-次年3月。依据断面长系列月平均流量和年内需水过程的最低值，采用QP法和生态基流分别计算95%、90%保证率下的生态需水量，即不同频率下最枯月的平均流量[5]。

2)6-9月。结合水资源可利用量调查评价资料及其技术细则确定目标生态需水计算比例，即以年均径流量的30%作为汛期各月生态流量。

3)4-5月、10-11月。考虑到大凌河流域非汛期天然来水量小、年内降雨分配极不均衡的实际情况，以年均径流量的20%作为非汛期各月生态流量[6-7]。

2.3 不可利用水量

工程调蓄能力和流域需水量在一定程度上影响着不可利用水量，文章利用大凌河流域1961-2005年供用水数据资料确定生态环境、生产及生活用水需求，并插补汇总了2006-2019年各部门供、用水量，在此基础上对大凌河流域用水结构特点及其供水变化趋势进行分析，并借鉴国民经济发展相关指标确定大凌河流域在可预见期内的生态环境、生产以及生活用水需求量，见表2。其中，大凌河流域可预见期内的地表水12.65亿m3，流域内、外需水量为1.60亿m3和11.05亿m3[8]。

表2 大凌河流域可预见期内需水量 万m3

供水工程弃水和汛期不可利用洪水为流域不可利用水量，水源取生态环境需水量扣除后的天然径流量，通过供需分析确定供水工程弃水以及汛期各控制断面不可利用量，见表3。

表3 流域不可利用水量 万m3

2.4 成果分析

1985-2019年大凌河流域年均地表径流量12.63亿m3，其中辽宁段径流量11.76亿m3，通过长系列调节计算确定包含回归水利用量的可供出水量为10.25亿m3，断面入海量3.71亿m3，其缺水量1.55亿m3，详见表4。

表4 地表水可利用量

依据供需平衡分析成果，采用倒算的方法计算减去不可利用水量及河道内生态需水量的水资源量。大凌河流域年均地表水量12.63亿m3，不同保证率(即90%、70%)条件下的地表水量为5.27亿m3、7.43亿m3，从而确定全流域地表水可利用量9.52亿m3，开发利用率达到75.4%；其中，大凌河流域最下游凌海断面地表水可用量9.91亿m3，其开发利用率达到78.5%。

3 合理性评价

3.1 流域地表水可利用量

结合前文计算成果，辽宁省境内大凌河流域地表水量11.76亿m3，其生态需水量2.34亿m3，不可利用量0.39亿m3，地表水可利用量9.03亿m3，地表水利用率76.8%。大凌河流域水量分配方案与文章计算的可利用量成果，如图1所示。

图1 计算成果分析

从图1可知，白石水库和阎王鼻子水库下闸蓄水发挥着很大的兴利作用，通过存储流域内不可利用水量大幅提升了地表水可利用率；凌海、义县和朝阳断面下泄水量能够满足各用水户的用水需求，并且可以基本满足河道生态需水量，该计算结果与全国水资源调查评价相关要求保持较高的一致性，研究成果可为流域水资源规划以及地表水合理利用提供借鉴[9]。

3.2 主要控制断面地表水可利用量

凌海断面地表水可利用量对比，见表5。

表5 凌海断面地表水可利用量对比

由表5可知，三次评价地表水资源量较二次评价明显减少，两次评价生态需水保持较好的一致性，与二次评价相比不可利用洪水大大减少。通过深入分析发现，近年来大凌河流域年径流量不断减少，加之白石水库、阎王鼻子水库下闸蓄水使得流域内不可利用水量得以存储，水利工程建设有效解决了流域内缺水问题，并发挥着重要的兴利功能，所以不可利用洪水减少与水利工程蓄水功能相一致；此外，三次评价较二次评价的可利用水率明显提升，白石、阎王鼻子和宫山咀水库供水大大提升了各用水户的用水保证率，所以计算结果与实际情况保持一致；另外，大凌河流域水量分配方案与本次计算分析成果整体一致，可见文章计算结果能够较为客观、准确的反映地表水可利用量及其特征。

水资源是促提高生活质量、进经济发展及生态环境保护的重要条件，也是实现国家粮食、生态与饮水安全的基本保障[10]。长期以来，辽宁地区面临着严峻的缺水问题，随着人口的持续扩张及经济的发展，地下水超采、水环境污染等问题日趋显露，优化配置和综合利用有限的水资源极为重要。对此，应不断优化水资源配置方案确保农业有效灌溉用水，满足城乡居民生活用水以及工业用水的合理配置，坚持以较高的优先级赋予生态环境用水，实现生态环境、区域经济、社会效益与水量分配的平衡，最大程度的挖掘水资源效益。

4 结 论

大凌河流域水资源量呈明显减少趋势，较二次评价水资源量第三次评价减少5.22亿m3，两次评价生态需水保持较好的一致性，不可利用洪水大大减少，白石水库、阎王鼻子水库下闸蓄水使得流域内不可利用水量得以存储，水利工程建设有效解决了流域内缺水问题，并发挥着重要的兴利功能。

大凌河流域年均地表水量12.63亿m3，全流域地表水可利用量9.52亿m3，开发利用率达到75.4%，流域最大供水量能够满足各用水户用水需求。