挠力河流域水资源开发潜力分析

赵惠媛，张 涵，娄 丹，邢贞相

(1. 黑龙江省水文局，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

挠力河流域水资源开发潜力分析

赵惠媛1，张 涵2，娄 丹1，邢贞相2

(1. 黑龙江省水文局，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

针对挠力河流域水资源开发利用现状，将挠力河流域进行分区处理，然后应用水资源负载指数法对挠力河流域开发利用现状和开发潜力进行定量评价。评价结果表明，挠力河流域整体的水资源开发处于中等水平，仍具有一定的开发潜力，尤其是下游地区，开发利用程度相对较低，可在保证生态环境的基础上适当加大其开发力度。研究成果可为该地区水资源合理开发、中长期生态环境保护和社会经济发展规划的制定提供科学的决策依据。

水资源开发潜力；负载指数；挠力河流域；评价指标体系

水资源是维持自然生态系统的基本要素，是社会经济系统的重要组成部分，是关乎人类当前及未来福祉的一项基础性资源和战略性资源[1-2]。随着人口数量和生产规模的不断扩大，水资源的开采也不断加剧，水资源短缺正在成为限制很多区域社会经济可持续发展的关键因素[3-5]。研究流域水资源的开发潜力，可以加强对农业灌溉用水规划和水资源综合利用的管理，对实现社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。

水资源承载能力是指在某一发展阶段，以可以预见的技术和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则和维持生态环境为条件，在水资源得到合理开发利用下，某一研究区域人口和经济发展的最大容量。而水资源的开发潜力是衡量一个区域水资源含量和承载力的重要指标之一。近几年对于水资源开发潜力与承载力评价方法校多[6-9]，其中比较成熟的方法主要是负载指数法[10-11]。

本文对挠力河流域进行分区，应用负载指数法并结合GIS技术评价了挠力河流域的水资源利用程度及开发潜力，定量的揭示了挠力河流域农作物种植面积、水资源总量、流域生态需水量、区域人口数量、降水量之间的平衡关系及挠力河流域水资源开发利用的空间分布特征。以期为挠力河水资源承载力的科学管理提供有效的依据。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区域概况

挠力河流域位于黑龙江省东部地区，为乌苏里江一级支流。地理坐标为东经131°～134°，北纬46°～48°。流域总面积22 495 km2，其中，山丘区面积为9386 km2，占总面积的41.2%；平原区面积为13 109 km2，占总面积的58.3%。挠力河干流宝清镇以上为浅山丘陵区，以下为平原区。滩地坡降上游山区一般在1/200～1/800；中游的刘福亮子为坡降变缓的转折点，宝清至刘福亮子坡降为1/1600；刘福亮子至炮台亮子坡降为1/4000～1/10 000；炮台亮子至菜嘴子坡降为1/12 000～1/15 000；由菜嘴子开始滩地坡降又逐渐变陡，菜嘴子至河口平均坡降为1/8100。河道主槽严重弯曲，水力坡降很缓，一般在1/15 000～1/37 000。河道弯曲系数较大，上游为1.7，中、下游为2～3，局部河段为3.5，支流一般为1.07～1.80。本区属于中温带大陆性季风气候区，属于半湿润地带，夏季高温多雨，冬季干冷而漫长。多年平均降水量为545 mm，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的70%，尤其是7、8两个月雨量较为集中，约占全年降水量的44%；春季5、6月份降水量较少，仅占全年降水量的23%，因此，本区春季干旱频繁，秋季又多洪涝灾害。

1.2 数据来源

本研究将挠力河流域划分为八五九、胜利、大兴、红卫、五九七、八五二、八五三、饶河农场、红旗岭、富锦市、饶河县、宝清县、集贤县、双鸭山市、友谊农场和双鸭山农场共16个分区。各分区的水资源开发潜力数据主要来源于各分区的《水资源公报》和各水文局统计的降水数据，在各分区的统计年鉴中提取年GDP总量、农作物种植面积和人口数量(常住人口)等数据。

2 研究方法

将负载指数作为评价指标来研究区域的水资源开发潜力。建立以农作物种植面积、水资源总量、流域生态需水量、区域人口数量、降水量为评价指标，以区域水资源负载指数作为区域水资源开发综合表征变量的评价指标体系，对挠力河流域水资源开发潜力进行综合评价。同时根据水资源负载指数的高低，可以将区域水资源开发利用潜力划分为6级，分级结果及其意义如表1所示。水资源负载指数的计算公式如式

(1)

式中：C为水资源负载指数;P为人口，万人；A为农作物种植面积(农业种植区)，万hm2，对于城区，该变量采用GDP表示，万元；W为水资源总量扣除生态需水量的余量，亿m3；K为与降水量R(mm)有关的系数，其取值见式(2)。

(2)

表1 基于负载指数的水资源开发潜力分级

3 结果与分析

将提取的2005—2010年的水资源总量数据及人口、GDP的结果，按照式(2)选取K值，再用式(1)计算挠力河流域分区的水资源负载指数，得到基于分区尺度的水资源负载指数，见表2，然后在GIS的支持下，将计算得到的数据连接到对应分区的矢量图中，即得到基于负载指数的挠力河流域各分区2005—2010年的水资源利用程度及开发潜力空间分布图，如图1所示。由表2可以看出挠力河流域2005—2010年水资源负载指数均处于Ⅰ～Ⅳ级水平，在96个评价方案中，有14个方案(占比为14.58%)的水资源开发利用程度为Ⅱ级水平，具有相对较低的水资源开发潜力，其余大部分都处于第Ⅲ、Ⅳ级水平，这说明挠力河流域总体的水资源开发利用程度不高，未来还有较大的开发潜力。

图1 基于负载指数的挠力河流域各分区水资源开发潜力分布图

分区2005等级2006等级2007等级2008等级2009等级2010等级均值等级八五九154Ⅳ120Ⅳ139Ⅳ274Ⅲ141Ⅳ148Ⅳ163Ⅳ胜利177Ⅳ128Ⅳ126Ⅳ241Ⅲ174Ⅳ136Ⅳ164Ⅳ大兴176Ⅳ182Ⅳ182Ⅳ252Ⅲ168Ⅳ165Ⅳ188Ⅳ红卫254Ⅲ183Ⅳ196Ⅳ328Ⅲ211Ⅲ167Ⅳ223Ⅲ五九七203Ⅲ199Ⅳ200Ⅲ308Ⅲ243Ⅲ183Ⅳ223Ⅲ八五二317Ⅲ227Ⅲ280Ⅲ403Ⅲ192Ⅳ226Ⅲ274Ⅲ八五三208Ⅲ198Ⅳ220Ⅲ304Ⅲ154Ⅳ176Ⅳ210Ⅲ饶河农场206Ⅲ144Ⅳ137Ⅳ264Ⅲ159Ⅳ141Ⅳ175Ⅳ红旗岭183Ⅳ179Ⅳ168Ⅳ279Ⅲ497Ⅲ162Ⅳ245Ⅲ富锦市436Ⅲ377Ⅲ450Ⅲ715Ⅱ306Ⅲ519Ⅱ467Ⅲ饶河县283Ⅲ221Ⅲ342Ⅳ538Ⅱ275Ⅲ270Ⅲ322Ⅲ宝清县391Ⅲ333Ⅲ309Ⅲ442Ⅲ436Ⅲ252Ⅲ361Ⅲ集贤县679Ⅱ687Ⅱ579Ⅱ743Ⅱ2213Ⅰ465Ⅲ894Ⅱ双鸭山市1693Ⅰ1497Ⅰ1617Ⅰ2707Ⅰ336Ⅲ2320Ⅰ1695Ⅰ友谊农场439Ⅲ316Ⅲ372Ⅲ503Ⅱ114Ⅳ310Ⅲ342Ⅲ双鸭山农场177Ⅳ174Ⅳ191Ⅳ226Ⅲ362Ⅲ154Ⅳ214Ⅲ均值373Ⅲ323Ⅲ344Ⅲ533Ⅱ374Ⅲ362Ⅲ350Ⅲ

从各分区的多年平均水资源负载指数看，16个分区只有双鸭山市和集贤县分别处于Ⅰ、Ⅱ级开发水平，水资源开发利用程度较高，开发潜力小。而其余14个分区的开发利用水平均低于Ⅲ级水平，水资源开发利用程度不高，开发潜力较大。 从整个流域来看，87.50%的区域多年平均负载指数处于Ⅲ级以下水平，流域整体水资源开发潜力较大。

从整个区域各年看，2006年流域整体平均负载指数最小，各分区都处于Ⅲ级以下水平(1个分区处于Ⅰ,占比为6.25%；1个分区处于Ⅱ级水平，占比为6.25%；5个分区处于Ⅲ级水平，占比为31.25%；其余9个分区均处于Ⅳ级水平，占比为56.25%)，这说明该年份流域水资源整体开发利用程度较低，开发潜力最大。2008年的流域平均负载指数最大，各分区负载指数较大(1分区处于Ⅰ级水平，占比为6.25%；4个分区处于Ⅱ级水平，占比为25.00%；其余11个分区均处于Ⅲ级水平，占比为68.75%)，这说明该年份流域水资源利用程度相对偏高，整体开发潜力相对偏小。其他年份，流域水资源整体开发程度处于Ⅲ、Ⅳ级水平，水资源开发潜力较大。

从负载指数空间分布(图1)不难看出，挠力河流域中上游地区水资源负载指数偏大，尤其是左岸地区，开发利用程度较高，开发潜力相比较小；而在下游地区，尤其下游的左岸地区，其水资源负载指数较小，开发利用程度较低，开发潜力较大。

4 结 论

文章应用负载指数法对挠力河流域16各个分区的水资源开发利用和开发潜力进行评价，综合以上分析，挠力河流域总体的水资源承载力评价结果为该流域水资源承载力处于中等级别，说明挠力河流域整体的流域水资源开发利用程度不高，未来具有较大的开发潜力。尤其是下游地区未来开发潜力更大。因此，在挠力河流域的未来水资源开发过程中，应对不同分区采用不同的开发强度。对于中上游地区应放缓水资源开发强度，在充分利用现有的水资源基础上，采取节水措施，减少农业和工业生产的水资源浪费，提高水资源利用率，同时应加强水资源管理，尽快使耗水型经济结构向节水型经济结构转变。对于下游地区可适当加大开发强度，扩大农业灌溉面积，提高区域农业产量，保障区域粮食安全。

[1] 徐中民, 龙爱华.中国社会化水资源稀缺评价[J].地理学报, 2004, 59(6):982-988.

[2] 陈杰, 欧阳志云.颍河流域水资源开发潜力与承载力分析[J].土壤与作物, 2011, 27(2):129-134.

[3] 刘建超.大凌河水资源分配研究[J].黑龙江水利, 2016, 2(1):52-54.

[4] 文俊, 李靖, 金菊良.基于熵组合权重的区域水资源可持续利用预警模型[J].水电能源科学, 2006, 24(3):6-10.

[5] 周元顺.水资源合理配置的思考[J].黑龙江水利, 2016，2(1):91-94.

[6] 侯成志.佳木斯市水资源承载力评价[J].黑龙江水利科技, 2011(3):20-22.

[7] 马秀梅.基于模糊综合评价法对水资源承载能力模型的研究[J].黑龙江水利科技, 2015(3):32-34.

[8] 康艳, 宋松柏.水资源承载力综合评价的变权灰色关联模型[J].节水灌溉, 2014(3):48-53.

[9] Chen S Y, Ji-Min H U.Variable fuzzy assessment method and its application in assessing water resources carrying capacity[J].Journal of Hydraulic Engineering, 2006, 22(21):9067-74.

[10] 晓兰, 萨础日拉, 李轩然.负载指数法在内蒙古各盟市水资源承载力评价中的应用[J].唐山学院学报, 2016, 29(6):25-30.

[11] 付桂军, 齐义军, 曹相东.基于负载指数法的呼包鄂城市群水资源承载力评价研究[J].内蒙古师大学报(自然汉文版), 2015(1):98-103.

[12] 封志明, 刘登伟.京津冀地区水资源供需平衡及其水资源承载力[J].自然资源学报, 2006, 21(5):689-69.

Analysis on potentiality of water resources development in Naolihe Basin

ZHAO Huiyuan1, ZHANG Han2, LOU Dan1, XING Zhenxiang2

(1.HeilongjiangHydrologyBureau,Harbin150001,China;2.SchoolofWaterConservancyandCivilEngineering,NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150030,China)

According to the present situation of the development and utilization of water resources in Naoli River Basin, the Naolihe Basin development status and potential was quantitative evaluated based on the method of water resource load index through the partition processing for Naolihe Basin. Evaluation results show, the Naolihe Basin water resources still has certain development potential, especially the relatively lower level of development and utilization in the downstream, due to the development of water resource is in the middle level for the whole basin. We can increase properly its development efforts in the situation of guarantee that ecological environment. The research results can provide a scientific base for making decision in the rational development of water resources, the protection of long-term ecological and environmental and the development planning of socio-economic in this region.

water resources development potential; load index; Naolihe Basin; evaluation index system

黑龙江省水利厅科技开发项目(201402;201318)；国家自然科学基金项目(51109036；51179032)；黑龙省自然科学基金(E2015024)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20112325120009)；水利部公益性行业科研专项经费项目(201301096)；黑龙江省级领军人才梯队后备事头人资助项目(500001)

赵惠媛(1961-)，女，黑龙江肇东人，教高，主要从事水资源分析与评价工作。E-mail: 962477155@qq.com。

邢贞相(1976-)，男，山东胶南人，副教授，主要从事水资源分析与评价方面的研究。E-mail：xingzhenxiang01@163.com。

TV213.4

A

2096-0506(2017)04-0001-05