基于生态水文理念下的流域水资源评价

全占东

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

基于生态水文理念下的流域水资源评价

全占东

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

水是人类赖以生存的资源，随着我国经济的飞速发展，水资源短缺的问题越来越凸显，不仅破坏着区域生态平衡，还制约着区域经济的增长。因此，节约保护水资源已经成为社会各界的共识。为进一步解决水资源短缺的问题，相关工作人员应加大对水资源评价工作的重视程度，合理运用生态水文理念，深入分析水资源的分布、特点，从而优化区域内水资源的配置，为规划流域水资源的使用提供准确参考依据。文章以某河流流域为例，从水资源评价过程存在的问题入手，重点探讨基于生态水文理念下评价流域水资源的模型，以期缓解区域水资源使用压力，实现人与自然和谐发展。

生态水文理念；水资源评价；降水量；计算模型

0 引 言

生态水文理念是人们环保意识不断提升的产物，将其科学运用在流域水资源评价过程，不仅能够有效提升水资源利用效率，更可保障水资源保护工作的效率与质量，真正有机统一水资源保护过程中的经济效益与生态效益。我国地域面积广阔，河海湖泊众多，但水资源分布不均匀，集中在南方区域，如长江流域等，但我国的工业城市、人口集中城市大多在北方，因此，在很大程度上提升了水资源使用压力，为进一步解决水资源短缺的问题，应在深入理解水资源定义的基础上，合理利用生态水文理念，转变水资源的评价方式。

1 河流流域概况

辽河流域位于我国北方地区，流域面积约21.9 万km2，水资源丰富，流域年均径流量可达16.2 亿m3[1]，属于我国重要的水源地之一，但由于过度开发，该流域当前面临着严重的生态环境问题，主要体现在以下几方面：河流水资源数量急剧减少、河流变成渠道的现象突出、水质下降等。针对此种问题，相关政府部门应基于生态水文理念下，合理分析流域中存在的水资源评价问题，合理配置河流区域水资源，实现区域经济的持续发展[2]。

2 流域水资源评价工作中出现的问题

评价水资源的工作最早出现在19世纪，近年来，由于经济全球化进程的不断推进，工业化和城市化建设步伐逐渐加快，水资源使用压力越来越大，因此，水资源评价成为相关部门最为关注的工作之一。从美国等发达国家的角度分析，其已经进行多次水资源评价，实现了对美国国内水资源的科学控制，我国水资源评价项目发展时间较短，开始于20世纪末期，迄今为止，才进行两次较大规模的水资源评价工作。因此，在评价水资源工作方面，我国仍存在多方面的问题，再加之生态环境的不断恶化，水资源更容易受到其他多种因素的影响，提升了水资源评价工作的难度。

2.1 水循环模式的变化

当前，评价水资源均采取“一元—静态型”模式，即借助相关设备实地获取某一流域的水文环境要素后，再通过整理数据要素，剔除有关人类的活动，将流域原本的水资源还原。但在经济飞速发展、人口不断增长的时代背景下，工业化建设、人类活动正逐步改变着大自然的水循环模式，使得自然水循环过程带有二元特性，体现在：

1)水资源驱动方式增加，由传统的一元驱动转变为二元驱动，人工驱动方式出现在水资源驱动过程中。

2)水循环的结果变得复杂化，由原本的自然水循环变为“人工+自然水循环”，人类活动开始影响到水循环过程。

3)水资源的循环参数变多，评价流域水循环时，不仅会考虑到地质地貌条件、气候条件、土壤条件等自然因素，还会关注到流域内经济发展状况。

从以上分析可知，当前，水循环模式受到人类活动的影响，已经呈现出多种变化，因此，在很大程度上改变了水资源原本结构，提升了水资源评价工作的开展难度[3]。

2.2 流域水资源评价方式的问题

由于城市化建设、污水排放等多种人类活动的影响，水资源本身发生了较大变化，导致现行水资源评价过程中仍存在以下几方面的问题：

2.2.1 地表水资源评价与地下水相分离

影响自然水循环的因素包括地下水、降水、径流量等，不同形式的水资源之间存在转化关系，且在特定条件下，转化关系是双向的[4]。因此，在评价水资源的过程中，也应提出双向评定要求，统一评价水资源质量、地表径流量、地下水资源与水资源含量。但就目前实际情况而言，评价水资源通常将地下水与地表水资源相分离，这种评价模式单独评价某种水资源质量与总量，打破了两者之间的联系，降低了水资源评价工作的有效性，也为科学配置水资源带来了难度。

2.2.2 缺乏完整的水资源评价时间表

水资源的变化情况与时间有着较大关系，流域中水资源在不同时段中呈现出的规律存在一定差异，主要表现在水资源总量与分布等方面，而当前评价水资源的过程中，大多使用流域多年水资源变化平均值来判断区域中水量与水质，而没有根据水资源某一月份的变化，得到的水资源评价数据较为片面，很难用来全面指导水资源的规划[5]。

2.2.3 忽略了水资源分布规律

工作人员在评价水资源的过程中大多使用集总式的方式，在很大程度上忽略了某一区域的水资源分布规律。集总式分析方式主要有以下2个弊端：

1)区域中水文要素的差异没有考虑进去，使得得出的计算结果较为片面。

2)无法动态反应水资源的演变过程，忽略了水资源的空间特征。

2.2.4 还原参数的方式较为落后

在人类活动加剧水资源变化的时代背景下，基于传统“一元—静态型”评价模式下，还原水资源参数的方式增加了还原比例，工作人员主要关注还原量的大小，从而改变水资源还原评价的初衷，同时，这种方式还会降低水资源的还原精度。在选取还原参数时，受到客观资料信息因素的限制，工作人员会根据自身经验，具有较大的随意性。需要注意的是，“一元—静态型”评价模式不能全面反映出社会生产活动对于自然水循环的影响，如区域水土保持方案与农业种植方案不能在评价模式中展现出来，存在还原缺项、还原比例过高等问题。水资源的变化过程既有确定性特征，又有不确定特征，但越来越多的人类活动加剧了不确定性，因此，在评价水资源时，应加入渐变、连续的人类活动研究，进而科学反映水资源变化，受到评估技术等因素的限制，目前的评价结果很难反应出水资源的连续、渐变过程[6]。

2.2.5 评价方式较为单一

当前运用得较为广泛的水资源评价方式为地下水资源和地表径流量相结合的模式，忽略了非径流量的水资源，如植被截留量等，未区分水资源循环过程中的补给等环节，在很大程度上增加了水资源配置难度[7]。

3 基于生态水文理念下水资源的评价方式

生态水文理论能够有效揭示自然环境中生态过程的变化与生态格局的分布。基于生态水文理念的角度分析水资源，主要是指将生态环境考虑到水资源评价过程中，实现水资源的持续利用，从而构建良好生态系统，保护生物多样性，在追求经济效益的同时，改善生态环境，其具体的评价目标与评价原则如表1所示。

3.1 更新传统水资源评价模型，统筹地下水与地表径流之间的关系

针对地下水与地表径流分离的情况，可采取以下两方面的措施：①充分考虑到地下水与地表水资源之间的关系，通过二元评价模型，合理统筹两者之间的关系，确保水资源评价的合理性；②按照双向评定的方式，抓住不同形式水资源之间的联系，科学掌控水资源的变化。

表1 评价目标与评价原则

3.2 以全面详实的基础数据为依托，构建完整水资源时间评价表

工作人员必须收集全面的水资源评价数据，规划好水资源配置方式，按照不同的时间尺度，总结出对应的水资源规律。按照差积曲线，合理的分析多年平均降水量与每年的降水量。计算降水量的过程中，应首先计算各个分区多年以来的平均、不同频率年降水量，再计算整个区域，保障水资源评价的有效性。

3.3 重视水资源分布规律，注重水资源评价方法

针对集总式分析方法评价水资源存在的问题，工作人员要在生态水文理念的指导下，重视水文水资源分布规律，全面考虑影响水资源分布的因素和水文要素，注重水资源评价方式方法，这样才会使得出的计算结果较为全面，更接近真实数据；真正贴切地动态反应水资源的演变过程，充分反映出水资源的空间特征[7]，更好地评价水资源，以便合理规划水资源，统一配置水资源，使水资源得以可持续开发利用。

3.4 创建水资源评价系统，还原真正参数

传统的“一元—静态型”评价模式忽略了人类活动，通过还原程序后得到的驱动水资源变化因素仅仅代表着自然对水资源的影响。同时，人类活动与自然水循环之间的影响被忽略，但这种方式如果运用在人类活动不显著的情形下，则可适用，如研究陆地与海洋水循环时，因海洋水循环过程的调节作用突出，能够使用“一元—静态型”模型。需要注意的是，对于缺水流域或者人类活动频繁的区域而言，这种模型则不适用[8]。因此，可选择“二元演化”模型。该种分析模式将人类活动与天然水循环过程有机统一，具体模型如图1所示：工作人员必须合理运用“二元动态型”水循环理论，不断更新还原参数，选择恰当的还原方式，反映出水文渐变过程，探寻水资源分部规律，合理预测在未来时段中水资源的变化过程。

3.5 以先进的科学技术为手段，不断更新水资源评价方式

随着科学技术的飞速发展，水资源评价方式逐渐增多，其中以大尺度分布式型水资源分析模型为代表，该模型能够动态模拟出不同大小流域的径流变化过程，还可体现出自然环境与水文环境的变异特征，特别是近年来RS(遥感)、GRS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)、卫星技术的应用，在很大程度上降低了评估水资源工作开展的难度[9]。这一类技术能够快速准确地帮助工作人员获取水资源的下垫面变化特征、水文要素变化、气象变化等方面的数据信息，从而诞生了WEP-L物理评价模型[10]。该种评价模型以RS、GIS、GRS为基础，将人类活动与自然水循环过程有机统一，更能有效反映出人类活动对于水资源的影响，从而更全面的考虑水资源分布规律，协调好空间与时间分布关系。

4 基于生态水文理念下水资源评价系统

水资源评价系统的主要特征为层次化、动态化，以二元演化模型和WEP-L物理评价模型为基础，具体的理论基础包括实地勘测、还原分离、耦合、创建模型等模块。该种评价系统涵盖广义、狭义两方面的水资源，同时，还包括实际可利用量，具体的计算方式如下所示：

广义角度的水资源：

Ws=(Rs+Rg)+Ep+Ess+Ees

(1)

式中：Ws为代表广义角度的水资源；Rs为代表地表径流量的水资源；Rg为代表未重复的地下水资源；Rs为代表冠层截流蒸发量；Ess为代表地表截流的有效蒸发；Ess为代表未重复的地下水、地表径流量土壤水有效蒸发量；(Rs+Rg)代表狭义角度的水资源。

图1 二元演化模型图

实际可利用量主要是指在经济条件和自然条件共同影响下，得出准确的区域水资源总量，从而支持区域经济的发展。需要注意的是，实际可利用量和狭义角度的水资源量都是变化的，应在评价过程中，科学选择计算模型，确保计算数据的准确性。

5 结 语

综上所述，水资源短缺已经成为制约我国经济发展的重要问题，为提升水资源利用效率，优化水资源配置，应加大对水资源评价方式的重视程度。从传统水资源评价方式的角度分析，其水资源的评价对象较为单一，局限在河流等地表径流上，使得很多其他形式的水资源没有纳入到评价过程，而基于生态水文理念的角度评价，则能够较好地弥补这一问题。在实际评价水资源的过程中，工作人员应合理利用WEP-L物理评价等模型，全面分析地表、地下水资源，从而更加科学地进行配置，将生态水文理念融入到水资源分析过程中，更好地建立健全水资源评价系统。

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[3]李学森.凌河流域水资源现状及保护措施[J].水土保持应用技术，2015(03)：36-37.

[4]刘莉.水文生态安全法律保障研究[D].西安：长安大学，2014.

[5]荣洁.城市小流域水量水质模型及水环境容量计算的研究与应用[D].南京：南京大学，2014.

[6]陈俊，王晓玭.我国城市化对水环境的影响及生态化综合治理方法浅谈[J].江西化工，2010(02)：20-22.

[7]张建云，宋晓猛，王国庆，贺瑞敏，王小军.变化环境下城市水文学的发展与挑战[J].水科学进展，2014(04)：594-605.

[8]金云杰.凌河流域人工湿地对水环境质量影响分析评价[J].水土保持应用技术，2015(05)：27-28.

[9]何鹏.南水北调东线工程受水区水环境累积影响评价[D].河北工程大学，2012.

[10]罗蔚.变化环境下鄱阳湖典型湿地生态水文过程及其调控对策研究[D].武汉：武汉大学，2014.

1007-7596(2016)12-0108-04

2016-11-24

全占东(1984-)，男，辽宁大洼人，工程师，研究方向为水文水资源、水利工程、水利信息化等。

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