地表水资源量计算中存在的问题

马骥

内蒙古自治区呼伦贝尔水文勘测局 内蒙古 呼伦贝尔 021000

引言

上世纪80年代初期，由“全国农业自然资源调查和农业区划会议”牵头组织，对我国境内的水资源进行了第一次普查工作。为全国各地的水资源评价、水利规划、水利化区划以及农业区划提供了重要的科学依据。近三十年来，随着社会的不断进步，自然环境也发生了很大的变化，但水资源量的计算方法却没有相应的改进，只是在细节上做了一些修改，尚未形成完整的计算体系，因此水资源量统计结果的精确度并不能满足当前社会的发展需求。因此有必要应用丰富的实测资料，对地表水资源量重新进行计算。

一、我国地表水资源量现状

地表水资源指的就是地表水中可以逐年更新的淡水量，是水资源的重要组成部分之一，由分布在地表的各种水体组成，如海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川以及积雪等。因为地表水和地下水之间存在一些必要的联系，因此，在进行水资源评价时应当扣除地下水补给河流的那部分水量。现代水资源管理学对于地表水的定义通常为存在于陆地上可实施人为控制并且能够调度分配和科学管理的水。但在实际的生活中，地表水资源在不同情况下的定义也是不一样的。从航运和养殖的角度来讲，地表水资源主要指的是河道和水域中所存在的水；从能源的利用角度来讲，则地表水资源通常指的是含有一定落差的河川径流。按照理论值进行估算，全球范围内的地表水总量为14亿立方千米，其中海洋地表水13.7亿立方千米；河流1700立方千米；淡水湖及水库12.5万立方千米；冰川和永久积雪水0.3亿立方千米。截止2018年底，我国的地表水资源总量约为27462.5亿立方米，基本与往年持平。其中地表水资源总量为26323.2亿立方米，地下水资源总量为8246.5亿立方米，地下水与地表水资源不重复量为1139.3亿立方米。

二、地表水资源量计算中存在的问题

1、年径流还原计算问题

1.1地表水资源量计算方法

目前，我国进行地表水资源总量计算所采用的方式为调查还原法。计算方式为实测径流加还原径流。其中还原径流的内容包括河流的工农业引用水量、水库内的蓄水量、水库蓄水的蒸发损失及渗漏损失、跨流域引水、河道分洪决口水量等。对径流进行还原的目的在于使河流的计算成果与天然情况基本一致，使结果更加准确，方便后期使用数理统计方法对地表水资源总量进行频率分析。

1.2地表水资源量计算过程

我国季风性气候明显，因此降水总量基本上维持在一个恒定范围内。但自从二十世纪以来，工农业的用水量逐年增加，平原地下水开采量也在增加，地下水位的下降导致包气带持续增厚。这就对产流条件产生了影响，改变了地表水和地下水之间相互转换的关系。因为地下水位大幅度下降，所以地表水不得不对地下水进行补给，河川径流的总量因此而减少。除了开采地下水之外，水土流失的保持也是一项广泛且复杂的人类活动。水土流失的保持能够蓄水保土，提高降水的利用效率，进而对流域产汇流条件造成影响，增加年径流。另外，煤矿开采、工程建设、土地开发等都会使一定范围内的流域产流条件发生变化，以目前的地表水统计技术而言，无法对上述条件进行还原。这也就味着当前的还原径流并非准确数据。国内部分水文站通过对受人类活动影响较小区域的降水观测，制作出了“模拟径流量”曲线图，将现行的还原径流曲线图与该图进行对比可以发现明显的不同之处，相关线并非以45°呈现。另外，该水文站数据显示，我国在70年代由于地下水开采而导致的年径流量下降约为2.50亿m3/a，80年代约为4.00亿m3/a，但后来根据还原径流所得到的数据为6.35亿m3/a和5.17亿m3/a，70年代尚未进行还原的地下水开采量占到还原径流总量的40%，80年代为77.4%，这说明地下水的严重开采已经对年径流量造成了严重影响，如果不考虑地下水开采而进行地表水总量计算，其结果误差会相当大。

在煤矿集中开采的区域，相关数据显示自从上世纪70年代开始年径流量在不断减少。从70年代初期到70年代末期年径流量平均减少约7.3mm，80年代初期到90年代末期年径流平均减少16.8mm，由此可见因采矿而导致的年径流量减少问题也相当严重。

上述举例充分说明了当前还原径流的计算并不彻底，部分区域的年径流量并未得到充分还原，并且这些项目的还原至今为止都没有一个良好的解决办法，这对于当前地表水资源的计算来讲是一个不容忽视的问题。

2、大型水库的库岸调节问题

在地表水资源量计算过程中，发现部分水库在丰水年份出入库水量并不一致，也就是入库水量大于出库水量，出现这种现象的水库并不在少数。以某水库为例，该水库在上世纪80年代的平均出入水库水量差值为8000万m3，而90年代的平均出入水库水量差值为5000万m3，在这期间这两个水库上游降水量总体来讲都比较丰富，少有干旱的情况发生。后来经过实地调查和分析，发现造成出入库水量不一致的原因在于库岸调节失衡。通常情况下，在降水将比较丰富的年份，水库内的水位线持续保持一个较高的水平，而高水位线所对应的库岸土体密封并未到位，导致水库内的水通过库岸渗入两侧的岩土中；在降水比较紧缺的年份，水库内水位线下降，两侧岩土内的地下水向水库内回渗，导致水库在旱季的出库水量又高于入库水量。因此，水库的库岸调节功能在特定年份对于年径流量的影响还是比较明显的，尤其在对径流量的时程分配方面影响较大。对于库岸调节所造成的水量统计该如何进行还原，也是目前需要研究和解决的问题之一。

3、河道渗漏还原问题

我国地域广袤，不同的区域有不同的地质条件，每一条河流或多或少都会流经断层带或是石灰岩等比较容易渗水的区域。当河流经过这段区域时大量的河水会渗漏到地下对地下水进行补给，个别地方的渗漏尤为严重，甚至在枯水年份的年净流量为负值。某河流有一段面积为4269km2的区域，该区域内包含有四个地市行政区，在区域内还有一处泉眼往出涌水。正常情况下，该区域的年份流量约为7m3/s左右。若要对这四个地市行政区内的地表水资源分别进行计算，就必须先计算清楚各个地市行政区域内的区间产流量和渗漏量，然后再根据各地市行政区域的产流条件和渗漏条件将计算结果进行分配。对于各地市行政区域的地表水资源计算工作来讲，首先要建立区间水量平衡方程，即W上+W区产+W区泉-W区渗=W下，该方程式中除了W区产和W区渗外均为已知数值，因此还要再建立一个流域内的渗漏方程，对已渗漏的水量进行有效计算。渗漏方程需要根据历年区间不产流时期上下游的实测径流资料进行建立，最终方程式如下：θ区=0.201W区入0.9355，其中W区入=W上+KW区产，K=0.3-0.5。根据水量平衡方程和渗漏方程可知区间产流量和区间河道渗漏量，从而将计算结果分配至各个地市行政区。上述计算方法从理论上来讲并不存在任何问题，但在实际的应用过程中却存在迭代计算不收敛的问题。后对该问题进行分析，发现导致迭代计算不收敛的原因在于建立渗漏方程的数据较少，无法客观体现出该域内的长期的渗水量。因此，河道渗漏对于地表水资源总量的计算是一个不能忽视的问题，但河道渗漏量的准确计算又需要以大量的河道渗漏数据作为支撑，或是有渗漏区域内上下游比较详实的水文记录资料，当然，如果两种资料数据都有并能进行补充和印证，将会极大的有利于渗漏量的计算。然而实际情况是，既没有河道渗漏数据，也没有上下游的水文记录资料，即便是有，也因为数量较少或是年份过短起不到任何实质性的帮助作用。

结束语

文章所描述的三大问题，会对地表水资源总量计算的准确性造成严重影响。水库库岸调节失衡以及河道渗漏这两个问题，可以通过大量分析资料进行还原和计算。而年净流量的还原则需要根据当地人类活动对自然环境的影响来进行还原。我国人口自新中国以来持续增长，再加上各行各业的发展，对于水资源的需求只会越来越多，同时这也是社会发展的大趋势。因此相关部门及工作人员要及时准确的做好地表水资源统计工作，为国家和社会的可持续发展做出应有的贡献。