印度大坝和水资源



印度大坝和水资源

摘要:经济压力和对水的需求，迫使印度必须优化水资源开发。印度年降雨量大约为117 cm，相当于约4 000 km3的淡水。然而，75%～80%的年总降水量发生在6～9月。这种情况促使该国需要新建一些大坝。为此，印度打算继续其大坝建设项目，以确保粮食生产自给自足和满足日益增长的人口需求。对印度全国的年需水量、气候及降雨量的分布情况，以及水资源开发利用现状、规划及前景作了介绍。

关键词:水电资源开发规划;大坝;印度

印度人口从1947年的4亿增长到2010年的11．2亿，并且增长仍在继续，据预测，到2025年，印度人口将达到14亿左右。由于人口众多，印度最迫切的需求是对各种不同用途的淡水资源实施管理，比如用于生活、农业、工业、水利及生态系统的水资源。

1　气候

对印度水资源状况开展分析，就不得不考虑气候这一因素。北回归线横穿印度中部，使这片土地呈现了各种不同气象条件特征下的热带和亚热带气候。亚热带地区(印度北部)气候极端，而热带地区(印度的南部)则相对较为平静。

印度大部分地区1 a可分为4个季节，即冬季(1～2月)、炎热季(3～5月)、西南季风季或雨季(6 ～9月)以及后季风季(10～12月)。冬季的特点是低温，北部地区气温大约在10℃～15℃，南部地区约为20℃～25℃。印度最北部地区会体验极热带天气系统影响所带来的周期性多云或降雨、降雪。3月份标志着炎热天气的开始，气温从4月到6月开始逐渐上升，平均约为30℃～40℃。

西南季风季是主要的雨季。在这个季节，全国大部分地区的降雨占全年降雨的75%～80%。有时，从孟加拉湾和阿拉伯海而来的季风天气系统(气旋风暴)从印度穿境而过，带来强降雨天气并导致河水泛滥。除了安得拉邦、特兰伽纳和泰米尔纳德邦地区以外，全国各地的后季风季相对而言比较干燥。

2　评估

印度所有的淡水资源均来自于6～9月西南季风季的降雨。因此，了解印度全国各地的降雨情况、地表水和地下水利用评估情况十分重要。

印度被划分为29个邦和7个中央直辖区。全国29个邦的降雨量差异很大，最高的平均年降雨量为300 cm，在喀拉拉邦;最低年降雨量在哈里亚纳邦，为55 cm。据相关资料统计，有8个邦的平均年降雨量在50～100 cm，9个邦在100～150 cm之间，2个邦的在150～200 cm之间，10个邦的平均年降雨量大于200 cm。这些数据成为全国29个邦相对水供应状况评估的重要组成部分。

印度的平均年降雨量约为117 cm。根据降雨量和土地面积计算出的总水量约为4 000 km3。据估计，大约有1 400 km3的水已通过蒸散发损失掉，730 km3的水进入到土壤。扣除蒸散发和渗透后，该国水系的平均地表径流量只有1 869 km3。印度国内的土壤和硬地层具有不同的土壤特性及水文气象条件，且分布广泛，通过降雨补给的年均地下水资源量大约为432 km3。因此，该国的水资源总量为2 301 km3，人均水资源占有量为2 238 m3/a。

一般来说，发达国家需要的人均淡水资源量为1 000 m3/a，而印度的人均占有量为2 238 m3/a，是发达国家的2倍。因此，从这个角度来说，印度的水资源量处于相对较高的水平。

在以上对降雨和径流进行估计分析的基础上，可以看出，该国降雨－径流率大约为47%。如果一个地区的水资源量在人均大约为1 000～1 500 m3/a的范围以下，那么将会面临水的压力。

印度全国水资源稀缺的4个邦是哈里亚纳邦、北方邦、比哈尔邦和西孟加拉邦，因为这些地区的人均可用水量是1 000 m3/a。阿鲁纳恰尔邦、喜马偕尔邦、查谟和克什米尔邦、曼尼普尔邦、梅加拉亚邦、米佐拉姆邦、那加兰邦和锡金邦等地区则具有丰富的水资源。

3　降雨量变化及主要河流

降雨量的变化一般是通过变异系数(CV)来衡量，即序列的标准偏差除以平均值。

在印度，降雨量的年际变化十分显著，CV值高达0．3～0．5。对于29个邦的年内雨水的CV值来说，其范围在11%～34%之间。CV值为25%，说明在100 a里大约有68 a，该地区的降雨量范围将从超过年均降水量的25%到低于年降水量的25%(加或减25%该地区的年均降雨量)。在剩下的32 a里，偏差将超过25%，也就是说，大约有16 a的不足年降雨量将大于25%，另外16 a则将超过年降雨量25%以上。例如，在年均降雨量大约为99 cm的北方邦，其CV为20%。观察发现，在100 a里有68 a，其年降雨量在79～119 cm之间;在16 a中，年降雨量减少至小于79 cm，而在另一个16 a，它可能又会超过119 cm。

当变异性增加，降雨的可靠性就会显著下降。还有很多因素会使降雨的变化性增加。对水域清理或管理的方式以及气候的变化，都会导致降雨状况发生变化。在对水的利用规划中，必须要考虑到降雨的这种变异性特性。

印度有14个主要河流流域，流域面积达20 000 km2以上。另外，还有46个中等河流流域，其流域面积在2 000～20 000 km2之间。

印度河、恒河和布拉马普特拉河是印度北部喜马拉雅地区的重要河流。这些河流都有雪水和雨水的补给，因此，全年都不会断流。恒河及其支流如扇形摊开在印度平原上，形成了最大的流域，占印度总面积的1/4。这些河流的最高水位和最大流量均出现在夏季季风季节。

在印度中部和南部，主要河流有默哈纳迪(Mahanadi)河、苏巴默尔哈(Subamarekha)河、塔皮(Tapi)河、讷尔默达(Narmada)河、戈达瓦里(Godavari)河、克里希纳(Krishna)河、默希(Mahi)河、萨巴尔默蒂(Sabamati)河、高韦里(Cauveri)河和贝弗纳(Pervnar)河。这些河流是完全靠雨水补给，所以很多河流在炎热的季节就会萎缩成小溪流。

印度有许多沿海河流。这些河流，特别是分布在西海岸的河流，均具有长度较短，且流域面积也不大的特点。

4　大坝及水资源开发利用

在印度的不同地方，由于大部分的年降雨是发生在6～9月的西南季风季节，所以需要修建一些水库来蓄水，以保障全年的用水需求。在1947年印度独立以前，全国只有少数(250座)的蓄水坝，其总存储容量大约为12 km3。印度独立以后，水资源的开发利用得以迅速开展。为了蓄水，修建了大量的大坝以满足日益增长的人口用水需求。因此，大坝的数量一直在上升，到1990年，其已建大坝数量达到了3 650座。地表水的存储量也因此从12 km3增加到了252 km3。

印度拟继续开展大坝建设项目，并计划在未来25 a左右的时间内，使蓄水量增加200 km3，以确保粮食生产的持续自给自足，并满足日益增长人口对能源和饮用水的需求。

应该提到的是，大坝为水资源的开发利用作出了极其重要和显著的贡献，并且从大坝的受益已相当可观。

在设计大坝时，需要有长序列的河流流量数据资料用于确定在河流总水量中的可用水量，也就是可以被存储的水量，以及为了大坝安全用于确定设计洪水的极端洪水值。

在印度，河流流量测站的数量大约只有雨量测站数量的18%。因此，由于河流水文站的数量有限，由河流流量数据所获得的洪水信息量是远远不够的。为了评估大坝安全，最大点雨量值和面雨量值被用来估算设计暴雨和可能最大降雨(PMP)。

5　最大点雨量与大暴雨

一个测站在不同时期的最大点雨量值的大小，对于从城市排水系统到大坝和溢洪道结构设计的工程专业设计人员来说，是很有价值的。一些调查人员对降雨的历史记录资料展开了分析研究，并将研究结果用来统计印度全国不同测站的最大点雨量值的大小。

印度经常遭受严重飓风，包括季风低压和热带风暴的侵扰，从而产生持续数天的严重且分布广泛的降雨，有时甚至是大暴雨。暴雨区的范围可能有400 000 km2，点雨量会达到40～80 cm/d。

最近开展的最严重的暴雨调查发现，日最大点雨量接近或超过40 cm。同时还发现，在印度12场暴雨雨量站日常降雨记录中，产生极端点雨量和极端区域雨深的记录占居着支配地位。

由ATM计算的10～20 000 km2的地区1～3 d最大暴雨的雨量－时间－面积值的结果表明，在古吉拉特邦，1941年7月1～3日的暴雨所产生的最大面雨深超出了其他地区1～3 d的降雨。此次暴雨是由孟加拉湾低压造成的，当时在苏拉特地区的一个雨量站记录下了在7月2日08: 30结束时的日降雨量为99 cm。

6　设计暴雨计算

流域的设计暴雨是对在最高雨量下确定的流域可能设计洪水的估计。常用的设计暴雨是可能最大暴雨(RMS)，或者可能最大降雨(PMP)和标准项目暴雨(SPS)。PMP是气象领域可能在一个给定区域的面积下对于所给定持续时间内的最大降雨深度(WMQ) ; SPS是在可用记录内流域实际发生的最大暴雨。PMP用于高风险的结构，SPS没有考虑这样的风险，而且加入了经济方面的考虑。PMP的计算是一个专门的学科，需要具有相当的水文气象方面的知识。

至于SPS，主要使用以下2种方法。

(1)第1种方法是深度历时DD方法，即在流域发生过的大暴雨中确定出整个流域不同历时的最高面雨量。当该流域缺乏大暴雨记录而邻近流域发生过暴雨，那么在研究该流域的相关气象因素时，可将其暴雨记录资料转移至所研究的区域。

(2)第2种方法是流域的年最大面雨量系列的频率分析。在印度，对设计暴雨的研究始于20世纪50年代，旨在满足建造大量的水利工程的需要。

从那时起，设计暴雨估算已经用于数个印度国内的水利工程，以确保项目的安全(CBIP)。工作范围涉及到流域数个雨量站大量日雨量数据的收集和处理。

7　PMP估算

水文气象领域的一个主要难点，是对有可能发生在一个点或一个区域的不同历时的可能最大降雨的估计。这些估计可用于对大型土坝溢洪道和堆石坝的可能最大洪水的计算。使用可能最大洪水来设计泄洪道，主要目的是对其提供最大保护。以下2种方法可以用来估算可能最大降雨。

(1)第1种是采用物理方法来确定该地区的可能最大降雨。

(2)第2种方法是使用最高年度雨水频率来分析的统计方法。

许多国家更青睐于采用物理方法。

物理方法包括暴雨数据选择、暴雨换位，以及雨量－时间－面积(DAD)的分析，它会产生一组在给定历时条件下关于降雨深度和面积关系的曲线，以及通过湿润最大化因子来增强雨量(MMF)。

MMF为气候逻辑最大降水量和估计暴雨有关降水量的比值。这些比率通常在1．2～1．6的范围内。PMP被用来研究了整个印度很多具体的河流流域，因为在这些流域已经修建了多座大坝。

8　结语

为了缓解经济压力和满足不断增长的用水需求，迫切需要优化水资源的开发。印度国内平均年降雨量大约是117 cm，相当于4 000 km3左右的淡水。然而，大部分(大约75%～80%)的年降水总量发生在6～9月这4个月中。由于降水分布不均，因此必须新建一些水库来蓄水，以满足用水需求。有鉴于此，印度政府规划继续其大坝建设项目的开发，以确保粮食生产自给自足和满足日益增长的人口的生活所需。

(邰肇悦毛丽萍编译)

收稿日期:2015-05-09

文章编号:1006-0081(2015) 07-0001-03

中图法分类号:TV213

文献标志码:A