云南省地表水资源可利用量计算分析

段路松 李学辉

摘要：为研究云南省地表水资源合理开发利用的最大可利用阈值，基于第三次水资源调查评价1980～2016年径流资料，结合云南省水资源开发现状，采用扣损法、“去头斩尾”法和弃水系数法计算云南省地表水资源可利用量。分析结果表明：扣损法分析结果较为合理，云南省地表水资源可利用量仅占自产水资源量的18%，其中澜沧江流域可利用量最大，占全省水资源可利用量的22%;牛栏江地表水资源可利用率最大，为26%。分析结果与云南省实际情况相符。研究成果可为云南省水资源管理、配置、合理开发利用提供基础依据。

关键词：水资源可利用量;地表水资源;扣损法;云南省

水资源可利用量是综合规划区域水资源的节约、保护、配置、开发、利用和治理措施的条件，又是进行水资源承载能力分析的基础[1]。地表水资源可利用量是指在可预见的时期内，在经济合理、技术可行且满足最小生态需水和必要的河道内用水需求的前提下，通过各种工程措施调节控制可供河道外生活、生产、生态用水一次性利用的且不包括回归水重复利用等的最大水量[2]。水資源可利用量在充分考虑水生态保护和可持续发展的原则下，为今后开展流域或区域规划修编、水量分配与调度、总量控制指标修订等工作提供科学依据。

1水资源可利用量计算方法

由于水资源可利用量定义上的区别，国内外水资源可利用量的计算方法也存在较大差异。国内通常采用的计算方法是扣损法[1]。金新芽等[2]采用扣损法和“去头斩尾”法研究金华流域的地表水资源可利用量，缓解了流域内不同行政区域经济发展水平、工程措施建设不平衡带来的影响，兼顾了公平的原则。姚水萍等[3]以富阳市为例，提出了以每年最大月流量与多年平均月流量之比值为基准，确定汛期弃水系数的方法，提供了一种新思路，符合汛期水量越多，难于利用水量越多的实际情况。付玉娟等[4]采用修正的Tennant法计算辽河流域辽宁省内河道生态需水量的上限与下限，采用扣损法算出地表水资源可利用量的上限与下限。徐德龙等[5]介绍了基于优先水权制度的美国得克萨斯州WAM模型、美国俄勒岗州水资源可利用量计算方法以及墨西哥综合考虑水量和水质的水资源可利用量指数等国外代表性的地表水资源可利用量计算方法，但由于这些方法需要大量实际观测资料，不符合我国的实际情况，不能被完全采用。

1.1 扣损法

扣损法通常采用控制站多年平均水资源量扣除不可以被利用水量和不可能被利用水量来计算多年平均水资源可利用量。

式中： W不可能被利用量是指受各种水资源开发因素和条件的制约，无法被利用的水量，包括超出水利工程最大调蓄能力和供水能力的洪水量以及在可预见时期内受工程经济技术影响不可能被利用的水量和超出最大用水需水的水量等;W不可以被利用量是指为避免造成河道内生态环境恶化及破坏而不允许使用的水量。

1.1.1 最小生态需水量

最小生态需水量一般采用多年平均径流量的百分数或者近10 a最小的月平均径流量计算：

1.1.2 冲沙输沙水量

河道内需水量还应考虑为了维持河流中下游侵蚀与淤积的动态平衡而必须在河道内保持的冲输沙水量。

1.1.3 水生生物保护水量

为维系水生生物生存与发展，保存一定数量和物种的生物资源，河道中必须保持的水量，即维持河流系统水生生物生存的最小生态环境需水量。

1.1.4 河道内生产需水量

河道内生产需水量主要考虑水力发电和航运需水量。前者是为保持梯级电站、年调节及调峰等电站的正常运行，需要向下游下泄并在河道中保持一定的水量。后者是指河段为满足通航需求所保持一定的水位和流量，以维持航道必要的深度和宽度。

1.1.5 汛期难于控制利用洪水量

将流域控制站汛期的天然径流量减去流域能够调蓄和耗用的最大水量，剩余的水量即为汛期难于控制利用的下泄洪水量[2]。汛期能够调蓄和耗用的最大量为汛期水库蓄水量、调出外流域水量和用水消耗量合计的最大值。

计算分区汛期下泄洪水量时，需要考虑控制站以下至流域出口区间的下泄量，如果区间基本没有调蓄工程，在计算水文站下泄水量时已将区间用水考虑在内，可以认为区间的天然径流量全部下泄，采用流域多年平均地表水资源量减去水文控制站多年平均天然径流量。

1.2 “去头斩尾”法

“去头斩尾”法假设研究区域有相同的调蓄和耗用水平，是基于资格水权下的水资源可利用量。对研究区域长系列逐日流量过程扣除洪水控制线以上的量，即下泄水量，此为“去头”;扣除基流控制线以下的量，即基流水量，此为“斩尾”;中间的部分即为可以通过工程水段加以利用的量。

1.3 弃水系数法

以每年月最大流量与多年月平均流量之比为基准来确定弃水系数，弃水系数与汛期水量的乘积即为汛期弃水，地表水资源量减去汛期弃水和生态最小允许基流量即为水资源可利用量。一般汛期水量越大，难于利用的水量越多，即汛期弃水量越大，因此具体的量可通过径流分析采用不同的弃水系数来确定。

2 云南省水资源可利用量分析

2.1 研究区域概况

云南省位于青藏高原东南侧，地势高耸，山高谷深，地形地貌极为复杂。全省平均海拔高程约2 000 m，总的趋势是西北高、东南低，呈不均匀阶梯状逐级降低。南北走向的山脉地形孕育了六大江河水系，即长江、珠江、红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江，这六大水系均为入海河流的上中游，除长江和珠江水系外，其余4条均属国际河流，是我国国际河流最多、最集中的省份。复杂的地形条件加上印度洋孟加拉湾的西南支水汽和西太平洋北部湾的东南支水汽两支海洋暖湿气流的影响，降水充沛，多年平均自产水资源量为2 141亿m3，水资源主要集中在汛期（5～10月），占全年径流量的62.2%～86.9%，水资源相对丰富，但时空分布不均，常有水旱灾害发生。

2.2 计算参数选取

云南省属于南方地区，南方河流汛期河道内生态环境及生产需水量与汛期下泄的洪水具有兼容性，汛期一般不考虑河道内生态环境及生产需水量。采用多年平均地表水资源量减去非汛期河道内需水量的外包值，再减去汛期难于控制利用的洪水量的多年平均值，得出多年平均地表水资源可利用量（见图1）。

结合云南省实际情况，扣损法计算最小生态需水量时考虑到受水利工程经济技术影响，河流最小生态需水量保证率大幅度提高，以满足全水文年最小生态需水量的要求，采用Tennant法和Qp法分别计算，其中Tennant法枯水期（11月至次年4月）k值取15%，Qp法采用90%保证率最小月径流量，水生生物需水量按河道内多年平均径流量的30%估算，并按多年平均年径流量年内分配至1～12月。由于云南省属多条河流源头，有航运需求的河段仅为南盘江、红河、澜沧江，因此，在估算航运需水量时按设计单位提供的航道用水保證率进行估算，其中：南盘江为江边街站95%保证率年径流中最枯月径流量，红河为蛮耗站75%保证率年径流中最枯月径流量，澜沧江为允景洪站95%保证率年径流中最枯月径流量。计算汛期下泄洪水时，据云南省降雨及河流洪水特点，将汛期（5～10月）划分为5～7月、8～10月两段，分别计算各期难于控制利用的洪水量。

采用“去头斩尾”法和弃水系数法，以南盘江为例，通过试算分析，基流相关系数n取10，洪水相关系数m取0.36 。每年月最大流量与多年月平均流量之比与所占比例、弃水系数见表1。

2.3 计算结果

采用以上3种方法，分别计算了南盘江流域地表水资源可利用量（见图2），计算结果存在一定误差。“去头斩尾”法计算结果相比扣损法偏小9%，且可利用量小于现状实际用水量268 200万m3，表明南盘江流域每个分区社会、经济和技术发展程度不同，地形条件差异大，地表水资源受水利工程控制程度也不同，计算过程中不能假设他们具有相同的调蓄和耗用水平，不适合采用“去头斩尾”法。弃水系数法计算结果相比扣损法偏大9%，此方法根据径流分析来确定弃水系数，但与实际调蓄和耗用水平不一致，故合理性需要进一步研究。

根据分析南盘江流域3种方法计算结果，认为云南省采用传统的扣损法计算区域内水资源可利用量比较合理，本文基于第三次水资源调查评价1980～2016年径流成果计算云南省8个主要流域的地表水资源量，与现状实际用水量作比较，并且将水资源可利用率和开发利用程度作对比分析，结果见表2、图3、图4。

从水资源数量看，澜沧江、怒江、南盘江水资源丰沛，可利用量占云南省水资源可利用量的46%，其中澜沧江地质条件优越、水量丰沛稳定，干流云南段规划水电站共15级，总调节库容为229.2亿m3，考虑入境水量的情况下，水资源可利用量全省最大为85.0亿m3，占全省22%;怒江干流云南段规划水电站13级，总调节库容78.7亿m3，考虑入境水量的情况下，水资源可利用量为全省第二，占全省16%。从水利工程可控性看，牛栏江干流分8级开发，且牛栏江-滇池补水工程多年平均向滇池补水5.72 亿m3，开发利用程度较高，水资源可利用率高达26%，为全省最大。从可利用量与现状用水量对比来看，可利用量为现状用水量的1～5倍，其中怒江的可利用量为现状用水量的5倍，为全省最大。可利用空间比较大;从可利用率和开发利用程度对比分析看，各分区水资源可利用率均略偏高于开发利用程度，说明计算结果合理，且与云南省实际相符。根据第三次水资源调查评价，云南省地表水资源可利用量为382.4亿m3，仅占全省多年平均自产水资源量的18%，水资源开发利用程度较低，地区分布不均，水资源可利用量地区之间的差异较明显。

3 结 论

（1）云南省位于低纬度、高海拔地区，境内山高、谷深，水资源丰富，然而由于省境内自然地理、经济社会与水资源时空分布的巨大差异，导致了资源配置与经济社会发展布局的不协调，水资源开发潜力大但开发难度更大，水资源开发利用程度较低。随着人类调控水资源的能力越来越强，滇中引水工程实施以后，云南省水资源可利用量将进一步加大。

（2）云南省各地区水资源可利用量差异较明显，怒江、澜沧江、李仙江的水资源可利用空间较大。

（3）通过几种计算方法对比分析，依据流域天然径流态势和分布特点，同时兼顾现状水资源开发利用特点和规划安排，认为扣损法简便易操作，且分析结果合理可靠。

参考文献：

[1] 张洪刚，张翔，吕孙云，等. 国内外水资源可利用量计算方法概析[J]. 人民长江，2008，39（17）：18-20.

[2] 金新芽，张晓文，马俊. 地表水资源可利用量计算实用方法研究[J]. 水文，2016，36（2）：78-81.

[3] 姚水萍，郭宗楼，任信，等. 地表水资源可利用量计算探讨[J]. 浙江大学学报，2005，31（4）：479-482.

[4] 付玉娟，何俊仕，慕大鹏，等. 辽河流域水资源可利用量分析计算[J]. 干旱区资源与环境，2011，25（1）：107-110.

[5] 徐德龙，张翔，吕孙云，等. 地表水资源可利用量研究现状及发展趋势[J]. 人民长江，2007，38（11）：110-112.

（编辑：唐湘茜）