供水工程改造项目降水量时空分布特征及水资源总量计算

刘立云

（商丘市水利科技推广中心，河南 商丘 476000）

1 基本概况

1.1 项目区基本情况

项目属于独立工矿区，具有相对完善的行政、商业、服务行业等配套行业，生产、生活共用一套供水系统，采用三级加压提升供水方式。现利用距公司5 km 二级水源地留山河水场做为主取水点，取水后加压到一级供水点水场加压后分供生产、生活使用。同时，在生产区院内打有3 眼深水井作为补充水源。近年来，随着降水量逐年减少，河道采砂严重，留山河水源地也面临着河道断流，枯水期逐渐长，无水可供的局面，加之制水工艺落后、管道、供水设施日趋老化，已无力保证单位生产、生活用水；居民对生活用水的质量、水量需求的日益提高，留山河水源地已不能满足用水需求。为改善人民的生活环境和水平，加强城镇基础设施建设，需改造供水设施，解决供水难的问题。

1.2 地形地貌

该县位于河南省西南部，伏牛山脉南麓，三面环山，地势西北高，东南低，秦岭山脉东延形成的伏牛山、绵亘于西部、西南部和北部、东北部，大小山峰300 余座，群山环绕，最高峰石人山位于西北部，海拔2 153.10 m。诸山呈弓形自西北向西南和北、东北部蜿蜒展开，中部起伏平缓，向东南敞开，整体轮廓略呈“簸箕形”。地貌组合以山地为主，高低悬殊，过渡明显。山地面积占总面积的34.40%；丘陵地面积较大，占62.50%；平原仅占3.10%。地貌轮廓受地质构造条件的控制，使区内山脉和河流均沿构造方向展布。地貌形态还受岩性和外力地质作用影响，而形成不同的地貌类型。按成因分为侵蚀构造地形、侵蚀－剥蚀地形、侵蚀－堆积地形。

1.3 水文气象

项目区位于北亚热带大陆性季风气候区北缘，总气候特征：光照充足，雨量充沛，温暖湿润；光、温、水的地域差异明显；冬夏长，春秋短，四季分明；夏季高温多雨，冬季干寒。历年平均气温14.80℃，最高气温41.60℃，最低气温-13.80℃；历年平均降水量889.10 mm，最大降水量1 606.60 mm ，最小降水量530.10 mm；历年平均无霜期216 d；历年平均日照1 978.80 h。

2 降水量时空分布特征及水资源总量计算

2.1 降水量及其时空分布特征

2.1.1 降水量

据统计计算，该县多年平均降水量为882.50 mm，P＝20%保证率年降水量1 036.20 mm，P＝50%保证率年降水量869.34 mm，P＝75% 保证率年降水量761.50 mm，P＝95% 保证率年降水量610.80 mm。该县1956-2016 年典型年降水量见表1。

表1 某县1956-2016年系列降水量典型年月分配成果表单位：mm

2.1.2 降水量时空分布

受大气环流季节性变化影响，降水量年内分配很不均衡，降水主要集中在汛期，降水量的年际变化大。该县汛期4 个月的多年平均降水量599.50 mm，占全年降水量的67.90%。非汛期的10 月到来年5 月为少雨季节，8 个月的多年平均降水量为283 mm，占全年降水量的32.10%。年初1、2 月和年末12 月份降水量更少，多年平均不足20 mm。年内各月份之间降水量差异较大，降水最大月与最小月相差悬殊。多年7月份或8 月份降水最多，降水量在170 mm 以上。最小月降水多出现在1 月份或12 月份，降水量一般约10 mm，最大月降水是最小月的24 倍。该县多年平均降水量年内分配情况见图1。

图1 某县多年平均（1956-2016年）降水量年内分配图

季风气候的不稳定性和天气系统的多变性，造成年际之间降水量差别很大。该县年际变化较为剧烈，具有最大与最小年降水量相差悬殊和年际间丰枯变化频繁等特点。年最大降水量1 606.60 mm，发生在1964 年，是多年均值的1.80 倍；年最小降水量530.10 mm，发生在1966 年，丰枯年降水量之比达3倍，丰枯相差悬殊。区域降水量的时空分布特点不利于农作物生长和区域水资源的开发利用。

2.2 地表水水资源量及计算

2.2.1 计算方法

地表水资源系指区域内河流、湖泊、冰川等地表水体中，由当地降水形成的可以更新的动态水量，或用天然河川径流量表示。区域地表水资源量（天然河川径流量）的计算，采用各水系主要控制站或代表站年径流量成果为依据进行降水量加权的面积比缩放，逐年推算行政区地表水资源系列。

2.2.2 该县地表水资源量（河川径流量）

经计算：该县1956-2016 年多年平均地表水资源量94 343万m3，折合径流深321.60 mm，年径流系数0.36 。P=20% 保证率地表水资源量133 401 万m3，径流深454.80 mm；P=50%保证率地表水资源量80 759 万m3，径流深275.30 mm；P=75%保证率地表水资源量53 019 万m3，径流深180.80 mm；P=95%保证率地表水资源量30 379 万m3，径流深103.60 mm。该县地表水资源量成果见表2。

表2 该县不同保证率月平均（典型年）天然径流量成果表单位：万m3

该县地表水资源量具有明显的季节变化特征，河川径流主要集中在汛期6-9 月。根据区域多年平均地表水年径流分析，多年平均汛期4 个月径流量达68 343 万m3，占全年径流量的72.40%；非汛期8 个月26 001 万m3，占全年的27.60%，其中最枯时段一般出现在12 月及次年1-2 月份。地表径流的年际变化比降水量更大。在61 年的计算系列中，1964 年地表水资源量最多为307 931 万m3，径流深1 093.90 mm，是1966 年（最枯年份）83.50 mm 的13.10 倍，年径流的丰枯差别比降水量丰枯更悬殊。

2.3 地下水资源总量计算

在收集大量资料的基础上，对近期下垫面条件下多年平均（1980-2016 年）浅层地下水资源量及其时空分布特征进行全面分析。依据相关评价成果，该县多年平均地下水资源量为22 116 万m3/a，该县浅层地下水平均资源模数为7.90 万m3/km2。

水资源总量是指评价区域内当地降水形成的地表和地下的产水量，一般采用下式计算：Q=R+W-D（1）

式中：Q—水资源总量；R—河川径流量（地表水资源量）；W—地下水资源量；D—地表水与地下水之间重复计算量。

1956-2016 年平均水资源96 701 万m3，产水模数34.40万m3/km2，产水系数0.39。水资源成果见表3。

表3 某县水资源总量特征值表

3 结语

根据水资源量及时空分布特征分析，该县现状年年度水资源总量为4.25 亿m3，其中地表水3.96 亿m3，地下水2.20 亿m3，重复利用量1.91 亿m。