关于粤北山区局部地区地表水资源量评价分析

李新红

(清远市水利水电勘测设计院有限公司，广东 清远 511500)

1 水资源分析范围

广东省北部主要山区集中地域被称之为粤北山区，以清远市为中心的各区县是粤北山区的地域概念。粤北山区是广东省地形最为复杂、城市化程度最低的地区，该地区主要以低山丘陵为主，河流和少数平原分布其中，山地丘陵地带占地面积约为该区域的80%。位于粤北山区首冲地位的阳山县是本次水资源评价分析的重要区域，阳山县总面积约3 330 km2，包含阳城、青莲、江英、杜步、七拱、太平、杨梅、大崀、黎埠、小江、岭背、黄坌12个镇和秤架1个民族乡，此次水资源分析评价、径流时空变化分析研究也都基于上述乡镇分区展开。流经阳山县河流众多，经统计，大小河流总计82条，其中包括北江一级支流连江及其二级支流清莲水，这两条河流流域面积达到1 000 km2。阳山县河流均归为山区型河流，具有河床落差大、河道遇洪水后泄水不畅、枯水季节水量不足等特征。山区河流由于落差较大，在某种程度上也具有能修建水电站的优势。

2 分区径流时空分布特点分析

2.1 分区径流空间分布特点分析

根据分区年径流深的计算结果，可绘制阳山县的径流空间分布图，见图1。

图1 阳山县径流空间分布图

由分区年径流深和径流空间分布图可知，阳山县径流的空间分布主要是由于阳山县径流全由降水产生，大致趋势为“由西北向东南逐渐递增”的特点，且以连江为中轴线，由两侧山地向河间谷底递减，由黎埠镇→黄坌镇→岭背镇→小江镇→江英镇→大崀镇→秤架瑶族乡→青莲镇→杜步镇→阳城镇→七拱镇→太平镇→杨梅镇递增，降雨深最大的杨梅镇位于县境南部，多年平均年径流深为1 358.8 mm，主要由于其属于全县的暴雨区，靠近清远市的暴雨中心；最小的是西北部的黎埠镇，多年平均年径流深仅为1 119.3 mm。造成这种分布特点的主要原因是阳山县位于粤北山区与珠江三角洲过渡带的交界地带，整体地势由东南向西北增高，由南面珠江口往北吹南海暖湿气流在过渡带受地形急剧抬升后，容易形成暴雨天气，降雨偏多，径流深大；越过过渡带，至粤北山区，整体地形变化幅度减小，属于海洋气流的背风坡，故降雨偏少，径流深小，且随向北吹距增加，导致降雨逐渐减小，径流深随之减小[1-2]。

2.2 分区径流的年内变化

阳山县各河流径流均产自自然降水，因此这些河流年内径流特征与降水有很大相似性。根据阳山县境内各径流代表站1956-2016年同步期的多年平均月径流量进行统计分析(成果见表1)，汛期流量占比几乎达到全年径流量的80%，非汛期径流量占比仅为全年的20%左右。阳山县汛期时节为4-7月份，占比均超过全年径流量的50%。由此可见，阳山县分区径流年内变化表现出年内分布不均匀的特点，汛期降水量几乎是整年的降水总量。

表1 各代表站年均径流量年内分配统计表

2.3 分区径流的年际变化

分区年径流年际变化主要分析依据是各分区1956-2016年同步期年径流系列，同时结合变差系数Cv和丰水枯水极值比来判断和分析其区域年径流变化。Cv值的大小反映出该区域年径流变化强度的大小，剧烈强度与Cv值成正比。丰枯极值比是辅助判断的依据，一般来说，Cv值的大小也可以在辅助值丰枯极值比中体现出来。若两者呈正向表现，则表示上述判断有效。阳山县各分区1956-2016年径流年际变化情况详见表2。

表2 分区1956-2016年径流年际变化情况表

由表2可知，整个阳山县来说，Cv值为0.3，最大年径流深出现在1973年的杨梅镇，为2 567.5 mm；最小是1963年的黎埠镇，降水量只有473 mm；分区降水的丰枯比值为4.47。径流的年际变化规律根据各分区1956-2016年同步期降水系列按1956-1979、1980-2000、2001-2016年分别作为一个年段进行统计分析各年段降水量均值(表3)，研究各分区年降雨量年际变化规律[3]。

表3 分区1956-2016年径流深年际变化情况表

由各年段统计成果分析，各分区1956-1979、1980-2000、2001-2016年的各年段年均径流深中，进入80年代后至新世纪期间径流深有所减小，进入新世纪以来年均径流深改呈增长之势，基本与降水量变化趋势一致，阳山县进入新世纪以来较2000年以前增长11.8%。

3 地表水资源量可利用分析

地表水资源可利用量采用倒算法推求，首先取生态需水和生产需水的较大值，然后将其作为减数，再用地表水资源总量减掉后再剔除汛期无法控制的洪水量即可得到。具体可表示为：

W地表水资源可利用量=W地表水资源量-W河道内需水量外包-W洪水弃水

式中：W地表水资源可利用量为计算区地表水资源可利用量；W地表水资源量为计算区地表水资源量；W河道内需水量外包为生态需水量和生产需水量之中的较大值；W洪水弃水为汛期不能控制的洪水量。

一般来说，计算河道内需水量时，不仅要考虑生态需水还应考虑生产需水的要求，通过计算后选择两者中的较大值作为河道内需水量的值。但因汛期河流下泄洪水量和河道内需水量具有兼容性，所以本文仅计算生态环境需水量并将其作为河道内需水量。计算生态环境需水量时，应同时考虑预防河流断流、河流净化能力以及水环境生物生存所需水量，这是维持河道基本功能的需水量。通常情况下采用以下3种方法，并取3种方法计算的最大值[4-6]：①取多年平均径流量的20%～30%；②采取Q90法或者近10年最小月均流量法；③使用典型年法，即以能够满足河道基本功能和河流生态环境优秀的某一年为标杆，将标杆最小月平均流量或月径流量作为生态环境需水量。

4 水资源评价分析

在阳山县主要江河年径流量分析成果的基础上，根据上述地表水资源可利用量分析方法，可分析出阳山县主要江河的地表水资源可利用量。表4反映了阳山县主要河流地表水可利用情况。由表4可见，被调查的13条河流地表水可利用率均超过河流水资源总量的20%，其中以庙公坑和钟鼓水为最优，可利用率超过整条河流总量的1/2。

表4 主要河流地表水资源可利用量成果表 /108 m3

将阳山县单位面积水资源量与清远市进行比较，比较结果见表5。由表5可见，阳山县多年降水总量达到57.75×108m3，除去降水蒸发消耗量，阳山县多年水资源总量40.55×108m3，大约有近3成的降水以蒸发的形式消耗[7]。同时，阳山县地表水资源量多年总量非常丰富，多年降水中有大约70%转化为地表水资源，其余转化为地下水资源储备起来。

表5 阳山县与清远市单位面积水资源量比较表

从单位面积水资源量与全市进行比较，阳山县面积占全市的17.4%，多年平均年降水量占全市年降水总量的15.9%，单位面积降雨量为全市均值的0.91倍；阳山县地表水资源量占比为全市的17.1%，单位面积地表水资源量为全市均值的0.985倍；地下水资源量占全市地下水资源总量的16.1%，单位面积地下水资源量为全市均值的0.925倍；从水资源总量看，阳山县占比为全市的17.1%，单位面积水资源总量为全市均值的0.985倍。综上所述，阳山县单位面积降雨量和单位面积水资源量均略低于全市平均值。

从人均水资源量与全市进行比较，阳山县人口总数占比为全市的9.6%，约为36.99万人，但是水资源总量占比却达到清远市水资源总量的15.9%，这就使得阳山县人均降雨量、人均地表水资源量、人均地下水资源量、人均水资源总量均高于全市平均水平。上述项目分别为全市人均值的1.65、1.78、1.67和1.78倍，可见这些项目均超全市人均水平近一倍，充分说明阳山县人均水资源量充足，且远高于全市人均水资源量[8-9]，见表6。

表6 阳山县与清远市人均水资源量比较表

5 总 结

根据上述对粤北山区阳山县的降雨时空分析和地表水资源总量分析，可以将阳山县水资源情况总结为以下几点：

1) 水资源丰富，人均占有量高于全市平均值。阳山县降雨量丰富，单位面积地表水资源量稍低于全市，属于水资源丰富地区；阳山县位于清远市西北部，属粤北山区，城市化率不高、人口稀疏，人均地表水资源量高于全市人均地表水资源量的1.78倍，就清远市而言，人均水资源量偏高。

2) 水资源年内、年际变化大。阳山县水资源主要由降雨产生，水资源时空分布与降雨时空分布基本一致。根据境内各雨量代表站1956-2016年同步期的多年平均月降水量进行统计分析，阳山县4-9月份属于汛期，汛期降水量几乎达到了全年降水量的80%，非汛期降水量极少，降水年内分配极不均匀。除年内分配不均匀以外，从全县系列资料降水可看出，该区域年际变化也非常大，最大年降水量为2 698.9 mm，出现在1973年；最小年降水量997.3 mm，出现在1958年，丰枯比值为2.71。

3) 主要江河、水库水环境状况较好。从水质评价的情况来看，阳山县辖区范围内100 km2以上河流的28个水质代表断面中，共有27处检测断面水质满足地表水水源水质的Ⅲ类水标准，达标率为96.4%。从水功能区水质管理目标上看，达标的水功能区有16个，达标率为88.9%，超标项目有总磷、铅及石油类；小(Ⅰ)型以上水库的14个水质监测断面中，共有11处代表断面水质满足地表水水源水质的Ⅲ类水标准，达标率为78.6%。从水功能区水质管理目标上看，达标的水功能区有11个，占评价数量的78.6%，超标项目主要是氨氮、总磷[10]。综上可知，阳山县境内主要江河、水库水环境状况较好。