沩水流域水量分配方案研究

胡美红，何香建，胡秀芳

（1.湖南南方水利水电勘测设计院有限公司，湖南 长沙 410007；2.湖南省水利水电科学研究院，湖南 长沙410007）

2019年4月，湖南省水利厅办公室印发了《2019年湖南省水资源管理工作要点》，其中第一条第1点明确提出：“加强水量分配。抓好《湖南省主要流域水量分配方案》落实，加快建立流域套县市区用水总量控制指标体系。”为进一步强化长沙市水资源管理，合理开发利用“一江三河”水资源，实现长沙市水资源开发利用红线控制目标，即2020年全市用水总量不超过40.1亿m3，2030年全市用水总量不超过41.0亿m3，需制定沩水流域水量分配方案。本文参考《湖南省主要流域水量分配方案》的研究成果和长沙市各县级行政区用水总量控制指标，结合沩水流域内社会经济发展与行业用水需求及流域水资源开发利用规划，初步拟定沩水流域用水总量控制目标和水量分配方案，确保流域水资源的合理调配和可持续开发利用，为沩水流域水资源规划管理提供技术支撑。

1 流域概况

沩水为湘江下游左岸一级支流，发源于宁乡县扶王山，流向大致自西向东流，沩水河长144 km，流域控制面积2 430 km2，河流弯曲系数1.50，河道平均坡降1.16‰，河道改道后，将湘江一级支流的八曲河纳入沩水，流域面积增为2 784 km2。沩水流域发育不对称，流域面积右岸明显大于左岸，河长在5 km以上的大小支流共60条。

沩水流域地处亚热带湿润气候区，多年平均降水量1 448.1 mm，多年平均蒸发量1 387 mm，多年平均气温17.2℃，历年最高气温40.8℃，历年最低气温-8.4℃，多年平均相对湿度82%，历年最小相对湿度15%，多年平均日照时数1 613 h，多年平均风速1.2 m/s，最大风速20 m/s，风向SSE。

沩水流域的洪水系暴雨形成，时间变化特性与暴雨特性一致。根据宁乡水文（二）站资料统计，年最大洪水多发生在每年的4—7月，其洪水发生几率占90%以上，期间的洪水主要是气旋锋面暴雨产生，8月及以后的洪水多为台风式暴雨产生；沩水流域洪水多为单峰型，相对历时较短。沩水水量年内分配不均，3—6月份占全年水量60%左右，枯水期的1月份只占到全年水量的1.5%。流域内多年平均降雨量1 448.1 mm，多年平均径流深736 mm，多年平均径流量17.88亿m3。

流域涉及宁乡市、望城区及岳麓区3个县级行政区、15个乡级行政区。

沩水流域的供水设施以地表水水源工程为主，包括水库、塘坝等。截止2018年底，沩水流域已建成大型水库1座，即黄材水库，库容1.47亿m3，中型水库3座，小型水库159座，中型河坝2座；塘坝41 332座。引水工程3 056处，提水工程1 201处，地下水工程76 776处。

2 水量分配对象

按照水资源节约与保护、供需协调和方便管理、利于操作的原则，沩水流域水量分配方案以可分配水量作为分配对象，对应的分配结果是确定宁乡市、望城区及岳麓区2025年、2030年的取用水水量份额。

根据沩水流域水资源特点及水资源规划实际情况，沩水河流域可分配水量计算公式如下：

W可分配水量=W本地水资源量-W洪水弃水量-W河道内生态环境需水量

本文采用宁乡水文（二）站2002—2018年共计17年流量资料来推求宁乡站天然径流量，然后采用面积比的0.67次方推求沩水的天然径流量，见表1。

表1 沩水流域年径流量 亿m3

将沩水流域汛期的天然径流量减去能够调蓄和利用的最大水量，剩余的水量即为汛期弃水量，见表2。

表2 沩水汛期弃水量 亿m3

沩水河口处河道内最小生态流量为6.16 m3/s，根据可分配水量计算方法求得沩水流域可分配水量，计算结果见表3及图1。

表3 沩水流域可分配水量成果表 亿m3

图1 沩水流域可分配水量逐年柱状图

3 水量分配方法

综合国内的分水实例来看，不仅分配多年平均水量，还分配不同保证率的水量，多采用“按比例丰增枯减”的配水原则。当确定分配的总水量后，如何分配到不同的行政分区，需要采用不同的分水方法综合确定。借鉴国内水量分配实例及结合沩水流域水资源利用特点，本文分别采用用水定额预测法、分类权重法及面积权重法共3种方法对沩水流域进行水量分配。

3.1 用水定额预测法

用水定额预测法是以现状用水为微观控制指标，通过预测分析用水规模及用水定额变化趋势，得出各用水区水量分配比例。现状用水核算应把握两个基本原则，既要体现用水现状的实际情况，又要体现用水的合理性。本文通过现场调查，并参照《宁乡县县城总体规划》、《宁乡市水资源综合规划》等规划成果和用水定额规范及建设节水防污型社会目标的要求，对生活用水、农业灌溉用水、林牧渔业用水、工业用水定额等进行分析研究，同时结合各行业近10年用水基础资料进行核算。

沩水流域内各区县用水总量计算成果见表4。

表4 沩水流域套区县用水总量计算成表 亿m3

用水定额预测法的优点是：体现了尊重现状用水原则，承认各用水区用水定额及用水效率的差异，比较适用于水资源较丰富的地区；缺点是不适应水资源缺少的地区，而且受调查基础资料系列年限的限制，可能会影响到趋势预测的精度。

3.2 分类权重法

分类权重法是指在水量分配时，对不同类别的用水(生活、农业、林牧渔业、工业)分别赋予不同的权重和优先权，通过计算各用水区各类用水的分水权重，得出各用水区水量分配权重的一种方法。该方法主要体现不同类别用水的优先权和分水权重，各类别用水分水相互独立。分类权重法适用于水资源比较短缺的地区。对于流域水资源较丰富的地区，该方法主要用于分析各类用水不同的权重对水量分配的影响。分类权重法与用水定额预测法的区别在于分类权重法不体现各用水区域用水定额及用水效率的差异，将分水总量按各用水区的各类用水硬件指标进行分配，体现分水绝对公平原则。

3.3 面积权重法

面积权重法仅考虑各用水区面积的权重进行水量分配，反映了区域的产水贡献程度。该方法计算较为简单，分水相对公平，但精度不高，且不能反映现状用水情况。

4 水量分配结果及方案评价

根据水量分配办法，当流域需水量小于流域可分配水量时，需水量作为流域分配水量；当流域需水量大于流域可分配水量时，以流域可分配水量作为流域分配水量。通过水量平衡分析计算可知，沩水流域需水量小于可分配水量，因此本次采用沩水流域多年平均需水量作为水量分配方案，即2025年沩水水量分配方案为8.34亿m3，2030年沩水水量分配方案为8.28亿m3。

4.1 水量分配方案的比较分析

运用三种方法进行水量分配，不同来水频率分水比例见表5。

表5 不同分水方法分水比例对比表 %

用水定额预测法建立在需水预测的基础上，主要考虑的是“现状原则”，在丰水地区完全能满足其实际的需水要求；分类权重法建立在需水预测的基础上，考虑了不同用水类别的优先次序和用水效率的差异；面积权重法仅考虑区域面积差异，反映了区域的产水贡献程度。

4.2 综合方案的初步拟定

根据不同分水方法的特点，推荐各分水方法的权重均为1/3，分水比例如表6。

表6 沩水流域推荐分水比例表 %

以总量控制为前提，结合流域内社会经济发展与行业用水需求及流域水资源开发利用规划，本次选定沩水流域多年平均需水量作为水量分配方案（多年平均分配比例见图2），即2025年沩水水量分配方案为8.34亿m3，2030年沩水水量分配方案为8.28亿m3。沩水流域内各行政区水量分配方案见表7。

表7 沩水流域水量分配方案 亿m3

4.3 水量分配方案合理性分析

根据水量平衡分析计算，按现状供水能力分析时，2025、2030年P=95%情况下，缺水量分别为4 452万m3、3 989万m3，均为保证率之外农业生产用水产生的缺水，且沩水可分配水量大于流域需水量，沩水流域水资源供需达到平衡，水资源得以优化配置，可有效支撑流域经济社会发展用水需求。沩水流域2030年水资源开发利用率达到46.3%，水资源开发利用率超过40%，这是由于沩水流域内各区县用水总量控制指标大于沩水多年平均径流量的40%，具体为宁乡市2030年用水总量控制指标为7.79亿m3，沩水多年平均径流量的40%为7.15亿m3，可知沩水开发利用程度较高，建议沩水流域内各区县加强节水。

本次水量分配方案成果均低于各县级行政区已下达的用水总量控制指标，且为本次水量分配未涉及的区域预留了适当的水量，成果合理。

5 结 语

水量分配方案的研究在整个初始水权分配研究工作中是重中之重。本文从调查流域的基本情况入手，进行了大量的数据处理和分析，对三种方法进行分析比选，研究制定了流域内各行政区的水量分配方案，为沩水流域的水量分配提供了依据，并希望通过沩水流域水量分配方案的研究，实现水资源的优化配置，促进各用水户节约用水，提高水资源的利用效率与效益，实现水资源的合理开发和保护。

开展初始水权分配，积极推进水权制度建设，最终目标就是要维护河流健康生命，实现水资源可持续利用。我们也希望通过开展该项工作，不仅是得出一个水量分配方案，更重要的是体现一种前瞻性的水资源战略理念，树立起水资源忧患意识，更好地做好水资源规划管理工作。