基于小凌河河道水资源承载力评价模型分析

陈 亮

(新民市水土保持监督管理处，辽宁 新民 110300)



基于小凌河河道水资源承载力评价模型分析

陈 亮

(新民市水土保持监督管理处，辽宁 新民 110300)

农村河道与城市河道共同构成了一个区域的水生态系统。随着农村生活、生产实践活动不断开展，污染物大量排放，因此农村河道水生态系统逐渐失去了平衡。不但农村地区水质以及河道环境质量变差，而且河道生态系统原有的经济功能以及生态价值功能也消失殆尽。由于一个地区的水资源承载力与当地的人口数量以及区域环境和经济发展水平等因素密切相关。因此，文章结合朝阳地区的小凌河进行分析，对该河道的水资源承载力进行计算评估。

农村河道；水资源承载力；小凌河；评价模型

通常而言，针对一个地区的水环境资源总体承载能力进行评价，由于研究对象侧重点不同以及研究手段和选取的指标不同，因此可分为多种不同的评估方法。目前，较为常见的几种水环境承载力评估模型为指标体系评估模型和系统动力学评估模型以及主成分分析模型和模糊综合评估模型、多目标决策分析模型等，不同模型由于研究的指向和意义不同，因此最终的研究结论也大相径庭。文章主要结合朝阳地区的小凌河实际情况进行资料分析，通过构建河道水环境承载力评估模型，以此对该研究区河道水资源环境承载量进行计算分析。

1 农村河道水资源承载力内涵界定

区域河道水资源承载力主要是指在特定的时间范围内以及特定的指标条件下，河道所能承受的最大污染量，这一污染量也称之为某一水域的水环境容量。因此，按照水环境污染物的具体降解过程，区域水环境容量可分为水体自净容量以及稀释容量两部分[1]。其中，稀释容量主要是指水域在有外来水资源不断补充的条件下，该水域所能承载的最大污染量。而自净容量则是指在一定的水域条件下，水体通过吸附以及生化和降解等生物功能及化学功能，对水质不断进行自我净化，在此过程中，该水域所能承受的最大污染负荷。因此，综合以上两种情况，应该构建基于农村河道水资源承载力的自净容量以及稀释容量总体评估模型，在水质目标以及河道排污口位置不发生任何变化的情况下，对农村河道水资源总体承载力进行科学计算。

2 农村河道水资源承载力评价模型构建

在对小凌河河道水资源承载力进行总体计算、评估时，文章分别通过构建朝阳地区河道水资源需水量计算评估模型以及河道水资源供水量计算评估模型，然后在此基础上，通过构建复合型的供-需分析评估模型，对该地区河道水资源总体承载力进行计算评价。

2.1 农村河道水资源需水计算评价模型构建

农村河道水资源需水计算分为灌溉用水量计算以及农村生活综合用水量、工业用水量计算和河道生态需水量计算、农村河道水资源需求量计算几个不同过程[2]。

1)小凌河河道实际灌溉用水量计算分析

通常情况下，区域农业灌溉用水量较大，因此受地理因素和气象因素影响，再加上当地农作物种植方式以及灌溉方式、土壤干湿状况、农业生产种植以及灌溉基础设施、设备等存在很大差异。因此，水资源利用量不同。文章在研究分析过程中，通过以下模型，对该研究区农业生产实际灌溉需水量进行计算分析：

(1)

式中：在小凌河河道实际灌溉用水量计算分析模型中，Wa为小凌河流域农民实际灌溉用水量，m3；M为小凌河流域农民实际灌溉用水定额，m3/hm2；S为小凌河流域农民实际需要灌溉的土地数量，hm2；η水为小凌河流域农民实际灌溉水利用系数；

2)小凌河河道实际生活综合用水量计算分析

农村地区生活用水量较大，除了基本的灌溉用水之外，还有商业以及居民物质生活及医疗、休闲娱乐、旅游环保和消防用水以及林地绿化用水等。因此，在此过程中，随着辽宁省朝阳市地区农转非人口不断增多，公共基础设施不断增加，导致生活水准提升，人们的基本生活用水量也会显著增加[3]。因此，在对该地区生活基本用水量进行计算分析时，应该综合考虑用水定额以及基本人口数，结合朝阳农村地区实际用水情况，将基本的物质生活用水量设定为V1，而将家畜圈养等用水设定为V2，可据此对该地区每日用水定额进行分类计算。然后，在此基础上结合当地农村人口以及家畜总数，就可大致估算当地基本用水量，具体计算模型如下：

Wb=V1+V2=P1X1+P2X2

(2)

在小凌河河道实际灌溉用水量计算分析模型中，Wb为小凌河流域农村生活用水量，m3；V1为小凌河流域农村生活实际耗水量，m3；V2为小凌河流域农村家养牲畜实际耗水量，m3；P1为小凌河流域农村实际人口数量；P2为小凌河流域农村实际牲口数量；V1为小凌河流域农村生活每天用水定额，L·d-1·人-1；V2为小凌河流域农村家养牲畜每天用水定额，L·d-1·只-1。

3)小凌河河道实际工业综合用水量计算分析

与生活基本用水量相比，区域工业用水量更大，尤其是随着辽宁省工业化城市建设速度不断加快，工业用水量显著增多。文章在研究过程中，所考察的工业用水量主要是指该农村地区在发展工业过程中，生产及加工和制造以及洗涤净化、冷却等不同工业化环节的实际需水量，具体计算模型如下：

(3)

式中：WC为工业需水量；Q重为重复利用水量，m3；Q补为新补充水量，m3；Q总为总用量，m3；A为该研究区的GDP生产总值，万元；I为该研究区GDP增长过程中的总用水额，m3·万元产值-1。

4)小凌河河道实际生态需水量计算分析

河道生态系统的平衡维持离不开河道来水，而河道径流是维持河流生态系统的重要基础。通常情况下，对河道生态环境需水量进行计算，可采用Tennant法、月(年)保证率设定法及最枯月平均流量法[4]。其中，Tennant法主要是将年平均流量百分比作为计算标准，对河道生态实际需水量进行科学计算；而月(年) 保证率设定法则是结合具体研究区的实际水文统计资料，在不同(月)年保证率基础上，将不同的天然年径流量百分数，作为农村河道水资源承载力的实际等级，然后对该地区实际需水量进行科学计算。最枯月平均流量法则是在上述计算基础上，通过对该研究区最枯时段连续7d的平均水量进行计算，以此合理评估农村河道水资源承载力。

5)小凌河河道实际水资源需求量计算分析

WD=Wa+Wb+Wc+Wd

(4)

式中：WD为小凌河河道农村水资源需求量，m3；Wa为小凌河河道农村灌溉用水量，m3；Wb为小凌河河道农村生活综合用水量，m3；Wc为小凌河河道农村工业用水量，m3；Wd为小凌河河道生态需水量，m3。

2.2 农村河道水资源供水计算评价模型构建

文章在对农村河道水资源供水量进行计算评估时，首先引入水资源可利用量这一概念，其主要是指在满足一定的生态保护标准基础上，在一定的技术条件下，可供当地净消耗于生产和生活的部分水资源。因此，结合这一概念可知，农村河道水资源可利用量主要包括地下水及地表水和污水回用量以及跨流域调水等。所以，该研究区农村河道水资源可利用量可通过如下公式进行计算分析：

WS=W1+W2+W3-W4+W5-W6

(5)

在河道水资源可利用量表达公式Ws中，通过降雨形成的地表径流和河道地下水流量分别通过W1和W2表示；该农村地区河道中的污水回收量通过W3表示；河道中污染段的污染水源可利用量通过W4表示；另外，该河道外来水量以及流失量分别通过W5和W6表示。在此基础上，文章考虑到该研究区农村河道水资源实际利用情况会受当地技术水平等因素影响。因此，区域外来水量可忽略不计。该河道中主要可供利用的水资源包括河道径流量以及可供回用的污水等[5]。故该研究区农村河道可供利用的水资源实际计算采用如下模型：

(6)

2.3 农村河道水资源需水-供水计算复合评价模型构建

该研究区河道水资源总体供需情况可通过以下平衡性指数分析模型表示：

(7)

在上述计算模型中，WS和CRW分别代表该研究区河道水资源可利用量与水资源供需平衡指数。该研究水资源总体需求量可采用WD表示，在实际计算过程中，若农村河道水资源供需平衡指数<1，则表明该研究区河道水资源总需求量小于水资源可利用量，也就意味着该地区河道中的水资源总量可满足当地农业以及工业生产用水需求。相反，若农村河道水资源供需平衡指数>1，则表明该研究区河道水资源总需求量>水资源可利用量，也就意味着该地区河道中的水资源总量不能满足当地农业以及工业生产用水需求。此时，可以看出该农村河道水资源总体承载力不足，无法满足人们基本生产与生活用水需求。除此之外，若农村河道水资源供需平衡指数=1，则表明该研究区河道水资源总需求量等于水资源可利用量，也就意味着该地区河道中的水资源总量基本可以满足当地农业以及工业生产用水需求。

3 小凌河河道水资源承载力评价

结合上述不同计算指标及模型，文章通过对朝阳地区小凌河流域2001—2020年实际需水量与用水情况进行调查预测分析，同时对未来用水量进行了大致评估，从而得到如下数据：

结合上述不同公式进行计算可知，该研究区农村河道水资源实际平衡指数为CRW=0.25<1，由此表明，该地区河道中的水资源总需求量小于水资源可利用量，也就意味着该地区河道中的水资源总量基本可满足当地农业以及工业生产用水需求。因此，该研究区农村河道水资源总体承载力较大。

表1 小凌河河道水资源承载力平衡性分析

4 结 语

综上所述，农村河道水资源承载力统称为区域环境容量。这一理论概念最早是由日本的生态理论研究学者于20世纪70年代提出，其研究的主要目的是通过对区域环境资源总承载力进行分析，以此制定科学的环境管控对策。由于环境资源承载量评价包括多项指标，因此无论是国内还是国外，都无统一的界定和描述方法，也没有形成系统而一致的水资源承载力评估模型。基于此，文章在综合国内外相关理论方法的基础上，构建了朝阳市饶阳河流域农村河道水资源承载力评估模型，通过对该研究区河道水资源平衡指数进行计算分析，最终看出该地区河道中的水资源基本可满足当地生产与生活用水。总体而言，该地区农村河道水资源承载力较大，由此为当地合理利用水资源提供了参考。

[1]刘秀娟,董谦.白洋淀流域水资源管理模式选择与创新体制构建[J].生态经济,2011(10):185-189.

[2]林炎烽.对河道治理工程的分析研究与采取的措施[J].水利建设与管理，2009(06)：67-68，66.

[3]孙栋元,金彦兆,李元红,等.干旱内陆河流域水资源管理模式研究[J].中国农村水利水电,2015(01):80-84，89.

[4]牛生海,葛贵.强化水资源管理 服务循环经济发展[J].水利规划与设计,2011(04):19-20，32.

[5]健康河流与可持续水资源管理第二届国际会议在渝召开[J].重庆大学学报(社会科学版),2011(05):159.

Analysis for Evaluation Model of Water Resources Carrying Capacity based on Xiaolinghe River Course

CHEN Liang

(Xinmin Urban Supervision and Administration Department of Soil and Water Conservation, Xinmin 110300, China)

Rural and urban river courses constitute a regional water ecosystem of an area. With the development of rural life and productive practices, a large number of pollutants were discharged and the rural river water ecosystem gradually lost its balance. Not only the water quality in rural areas and the quality of the river environment changes, but also the original economic function of the river ecosystem and the function of ecological value has disappeared. The carrying capacity of water resources in the region is closely related to the local population quantity and the level of regional environment and economic development. Combined with the analysis of Xiaolinghe river, this paper estimated the bearing capacity of river water resources.

rural river course; carrying capacity of water resources; Xiaolinghe river; evaluation model

1007-7596(2017)01-0012-04

2016-12-30

陈亮(1981-),男，辽宁新民人，工程师，研究方向为水土流失治理。

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