本文为原创,可在署名“肖林”和转自“昆明市水利学会”的前提下转载,否则视为侵权!
关键词:水资源;承载能力;调节计算;青云办事处
青云办事处行政区水资源承载能力分析
肖林
(云南省水文水资源局昆明分局,云南 昆明 650051)
摘 要:对于社会经济发展快速的区域,将水资源调查评价和水资源承载能力分析单元细化至县级以下行政区,提高小区域水资源调查评价和水资源承载能力分析的精准性、针对性和可操作性异常必要。本文以昆明市盘龙区青云办事处行政区为例,依据12站实测水文资料,采用分类调查评价法,分析评价了青云办事处行政辖区内的水资源状况和水资源承载能力,结果表明,青云办事处辖区属水资源极其匮乏地区之一,水资源承载能力小,供需极不平衡,需水缺口量大。
关键词:水资源;承载能力;调节计算;青云办事处
中图分类号:TV22 文献标识码:A
1引言
在区域水资源调查评价和水资源承载能力分析时,一般评价范围均为省、市、区、县或流域。但对于社会经济发展较快的区域,水资源承载能力仅分析至县级行政区,对县级以下的乡、镇、街道办事处行政区规划发展的指导性和可操作性不强。能否将水资源的调查评价和水资源承载能力分析单元至县级以下行政区,以便于对县级以下行政区的规划发展起到具体指导性,且具有可操作性呢?本文以昆明市盘龙区青云街道办事处为水资源分析评价范围,详细阐述了以青云街道办事处为行政区的水资源现状、水资源量和水资源承载能力。
2概况
青云街道办事处属昆明市盘龙区,下辖6个社区居委会和1个村委会,16个自然村,至2016年底,总人口为34760人,辖区面积42km2,人口密度为828人/ km2。根据地方政府相关规划成果,青云街道办事处定位为:建成支撑未来经济发展和聚集核心区人口的绿色生态区和旅游文化区。青云片区在快速发展过程中,其规划必须依托于区域内水资源的承载能力和水资源的优化配置,才能保障区域内经济的可持续发展。
3水资源承载能力分析
3.1水资源量及可供水量分析
3.1.1资料条件
依据青云街道办辖区内及其邻近地区的5个水文站、3个水库站、1个水位站、3个雨量站实测资料进行分析。经对各站点实测资料进行可靠性、一致性、代表性分析,确定资料最短代表段为1971~2015年。根据资料条件,确定现状水平年为2015年,规划水平年为2025年。
3.1.2评价分区
为便于精准分析和评价,根据城市供水管网的覆盖情况,将青云街道办辖区内中城市供水管网覆盖的范围确定为Ⅰ区(以下简称Ⅰ区),具体范围包括白龙寺、刘家营、沐东村、何家院及佳园社区居委会共4.04km2;将其它范围确定为Ⅱ区(以下简称Ⅱ区),共37.96km2。
3.1.3供水水源方案拟定
根据盘龙区及青云办事处整体发展规划,拟考虑以青云办事处辖区内的金殿水库等小(一)、小(二)型水库作为供水水源地,以此来解决青云办事处今后规划发展的居民综合用水。据实地调查,除已建的金殿、大黑箐、三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭水库(坝塘)外,其它沟谷河源较短且控制面积小,无建库地形条件,同时,沟谷为季节性河流,一般无常流水;目前除金殿、大黑箐水库分别向世博园年供30万m3、8万m3绿化景观用水外,其它水库基本无用水户。根据已建水库工程位置分布、各河流来水量、现状水质条件、水库工程规模等,拟考虑金殿、大黑箐水库作为Ⅰ区及Ⅱ区内世博园的绿化景观用水水源,三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭共四座水库作为Ⅱ区内东白沙河开发区的用水水源。
3.1.4年径流量分析
3.1.4.1参证站径流量插补延长
根据资料条件和评价区位置分布、水文气象条件,选择干海子、双龙湾水文站为参证站。而干海子和双龙湾站实测年限(1981~2015年)短而不具有代表性,需作插补延长。从流域气象水文特性、站点分布及控制面积等方面综合考虑,选择小河水文站作为插补干海子、双龙湾站缺测年径流量的参证站,故将同期年径流量建立关系,来插补干海子、双龙湾站1971~1980年径流量资料。
3.1.4.2参证站年径流量统计参数及径流系数分析
将干海子、双龙湾站实测和插补组成的年径流量系列及小河(中和)站年径流量系列分别进行经验频率计算,用数理统计学中的矩法初估其统计参数,用概率论中的P—Ⅲ型线型按离差平方和最小原则和适当照顾点线配合最佳的准则适线确定统计参数,统计参数结果见表1[1]。
表1 各站年径流量统计参数成果表
站名 | 径流面积(km2) | 统计参数 | 流域平均降水量(mm) | 流域平均径流深(mm) | 径流系数 | 产水模数(万m3/km2) | ||
均值(m3/s) | Cv | Cs | ||||||
小 河 | 373 | 2.75 | 0.47 | 2Cv | 959.7 | 232.5 | 0.24 | 23.3 |
中 和 | 357 | 2.61 | 0.47 | 2Cv | 969.5 | 230.6 | 0.24 | 23.0 |
干海子 | 149 | 1.25 | 0.47 | 2Cv | 850.5 | 264.6 | 0.31 | 26.4 |
双龙湾 | 58.4 | 0.407 | 0.42 | 2Cv | 899.1 | 219.8 | 0.24 | 22.0 |
经比较表1中各站统计参数具有如下特征:第一,在地区分布上,径流量随面积增大而增大,符合一般地区规律;第二,产水模数或径流系数随降雨量增大而递增,随岩溶地貌发育而递增。如干海子站以上区域内局部岩溶地貌发育,地下水丰富,其产水模数和径流系数大于小河、中和及双龙湾站。从各站径流量变差系数Cv值比较看,也与降雨特性和下垫面条件有关;另通过查《云南省地表水资源》(84年版)Cv等值线图可知,在滇池东岸盘龙江松华坝水库以上范围以及宝象河、梁王河流域内,Cv介于0.30~0.50之间,本次分析各站均在其范围内,面上的分布也较为合理[2]。由此可见,各参证站统计参数及径流系数取值基本合理。
3.1.4.3各水源点径流量
径流系数分析:从周边各站资料分析看,径流系数与流域平均高程、流域平均雨量有关,即随流域高程的降低和雨量减小而递减的规律。从流域平均降雨量来看,各水源点流域平均降雨量(介于850~900mm之间)小于与其相距较近的中和、小河站流域平均降雨量(分别为969.5mm、959.7mm);从流域平均高程(介于1995~2050m之间)看,也小于周边站(如中和、小河、干海子、双龙湾站流域平均高程分别为2276.10m、2269.70m、2127.00m、2154.60m),由此推断,各水源点的径流系数应小于周边各站径流系数。结合云南省地表水资源径流系数等值线图和各水源点径流面积、下垫面等因素综合分析,确定三岔河、小湾山水库径流系数采用0.22,金殿、大黑箐、两面寺、大龙潭水库径流系数采用0.21。
统计参数分析:由上分析可知,中和、小河、干海子、双龙湾站年径流量变差系数Cv值分别为0.47、0.47、0.47、0.42,径流面积介于58~373km2之间,而各水源点径流面积均小于12km2;根据Cv值随径流面积的减小而增大的规律,并考虑下垫面条件和云南省地表水资源径流变差系数等值线图综合确定各水源点Cv值取0.48,Cs值则根据滇池流域径流特性,采用2Cv。
设计年径流量计算:当径流系数、Cv、Cs值一经确定,流域平均雨量建立地区综合公式计算后,即可计算各水源点多年平均径流量和设计年径流量,见表2。
表2 各水源点地表设计年径流量成果表
断面名称 | 均值 (万m3) | Cv | Cs | 设计值(万m3) | ||
50% | 75% | 90% | ||||
金殿水库 | 208.6 | 0.48 | 2 Cv | 182.8 | 135.4 | 94.9 |
大黑箐堰塘 | 79.5 | 0.48 | 2 Cv | 73.5 | 51.6 | 36.2 |
三岔河水库 | 51.1 | 0.48 | 2 Cv | 47.2 | 33.2 | 23.3 |
小湾山水库 | 108.1 | 0.48 | 2 Cv | 99.9 | 70.2 | 49.2 |
两面寺水库 | 13.6 | 0.48 | 2 Cv | 12.6 | 8.8 | 6.2 |
大龙潭水库 | 46.1 | 0.48 | 2 Cv | 42.6 | 29.9 | 21.0 |
3.1.4.4各水源点径流量年内分配
根据区内金殿、东白沙河两雨量站的位置分布,结合各水源点的具体位置,以及典型年的选择原则,选取对工程最不利的实测降雨过程为典型,即金殿、大黑箐水库两水源点选金殿雨量站实测的1984~1985年作平(P=50%)、1978~1979年作枯(P=75、90%)水年的典型过程;三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭水库四水源点选东白沙河雨量站实测的1973~1974年作平(P=50%)、1979~1980年作枯(P=75、90%)水年的典型过程,按同倍比法分配到月。
根据区域内实地调查及测量,三岔河泉点位于三岔河水库径流区内,其出水量进入三岔河水库,该泉点出流量为0.002m3/s;秧田冲泉点位于三岔河水库与小湾山水库径流区间,其出流量为0.001 m3/s;故在三岔河、小湾山水库径流分配时,还应考虑泉点出流量。根据泉点流量较稳定的特点,将泉点流量均匀加入各月径流过程中,结果见表3。
表3 供水水源点设计年径流量月分配表 单位:万m3
名称 | 月 份 | 年值 | ||||||||||||
频率(%) | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
金殿 | 50 | 25.2 | 44.6 | 23.5 | 17.3 | 17.0 | 1.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 3.8 | 15.9 | 33.4 | 182.8 |
75 | 48.0 | 23.0 | 23.1 | 27.6 | 7.4 | 1.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 4.3 | 135.4 | |
90 | 33.6 | 16.1 | 16.2 | 19.4 | 5.2 | 1.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 3.0 | 94.9 | |
大黑箐 | 50 | 10.1 | 17.9 | 9.5 | 7.0 | 6.8 | 0.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.5 | 6.4 | 13.4 | 73.5 |
75 | 18.3 | 8.8 | 8.8 | 10.5 | 2.8 | 0.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.6 | 51.6 | |
90 | 12.8 | 6.2 | 6.2 | 7.4 | 2.0 | 0.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.2 | 36.2 | |
三岔河 | 50 | 13.5 | 7.8 | 7.7 | 5.4 | 3.1 | 4.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 1.7 | 7.2 | 53.5 |
75 | 7.0 | 6.7 | 11.3 | 5.6 | 1.9 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 3.7 | 39.5 | |
90 | 5.0 | 4.9 | 8.1 | 4.0 | 1.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 2.8 | 29.6 | |
小湾山 | 50 | 27.7 | 15.7 | 15.5 | 10.6 | 5.8 | 8.6 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 1.3 | 2.9 | 14.3 | 103.1 |
75 | 13.9 | 13.5 | 23.1 | 10.9 | 3.1 | 0.5 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 7.0 | 73.3 | |
90 | 9.8 | 9.5 | 16.3 | 7.7 | 2.3 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 5.0 | 52.4 | |
两面寺 | 50 | 3.5 | 1.9 | 1.9 | 1.3 | 0.7 | 1.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 0.3 | 1.8 | 12.6 |
75 | 1.7 | 1.7 | 2.9 | 1.3 | 0.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.8 | 8.8 | |
90 | 1.2 | 1.2 | 2.0 | 0.9 | 0.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.6 | 6.2 | |
大龙潭 | 50 | 11.7 | 6.6 | 6.5 | 4.4 | 2.3 | 3.6 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.4 | 1.1 | 6.0 | 42.6 |
75 | 5.8 | 5.6 | 9.7 | 4.5 | 1.2 | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.9 | 29.9 | |
90 | 4.1 | 4.0 | 6.8 | 3.2 | 0.8 | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.0 | 21.0 |
3.1.5可供水量分析
可供水量的计算是以需水量预测和工程规划为基础,结合工程设计供水能力、不同水平年和不同保证率的来水与用水过程,通过水量调节计算确定。
根据前述拟定供水方案,分别对金殿、大黑箐、三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭水库进行可供水量计算。随着经济社会发展,青云办事处区域内将逐步城市化,至规划水平年时无灌溉面积,故该六座水库不考虑农灌用水量,其供水对象主要为生活、生产及景观用水。区内除金殿、大黑箐水库向世博园年供绿化景观用水分别为30万m3、8万m3外,其它水库均无用水户。从前述区域人口规模大,而各水源点来水量又十分有限,仅靠其作为青云办事处辖区发展规划区的用水显然不够,因此,各水库均采取“以供定需”原则计算。
从6座水库现有规模、径流区来水以及可用水量相比,在保证率为P=90%时的来水小于用水量,其用水过程考虑到居民生活生产用水较为均匀的特点,则各日用水过程按均匀计算后再累计至月,其可供用水量以现有来水量根据水量平衡原理采用年调节方式试算确定,其中水库渗漏量按中等地质条件考虑,月渗漏量按月平均库容1%计,蒸发增损量随库面面积变化动态确定。
根据供水范围、人口数量和城市最高日用水量以及考虑P=90%来水经调节后无弃水的原则等,经调节试算后求得金殿、大黑箐、三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭水库日最大供水量分别为1500m3、600m3、750m3、1300m3、150m3、500m3;其它4座水库联合运行可向东白沙河开发区供生产、生活用水2700 m3/d、98.55万m3/a。以金殿水库为例,调节计算结果见表4。
表4 金殿水库可供水量调节计算成果表 单位:万m3
频率 | 项目 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 合计 |
50% | 来水 | 25.2 | 44.6 | 23.5 | 17.3 | 17.0 | 1.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 3.8 | 15.9 | 33.4 | 182.8 |
绿化景观用水 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.3 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 30.0 | |
蒸发、渗漏 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.8 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | 0.4 | 0.7 | 7.9 | |
弃水 | 17.3 | 36.6 | 15.4 | 9.6 | 9.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.1 | 90.1 | |
可供水 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.20 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 54.75 | |
75% | 来水 | 48.0 | 23.0 | 23.1 | 27.6 | 7.4 | 1.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 4.3 | 135.4 |
绿化景观用水 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.3 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 30.0 | |
蒸发、渗漏 | 0.7 | 1.1 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1.0 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.3 | 10.0 | |
弃水 | 0.0 | 6.5 | 14.6 | 19.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 40.6 | |
可供水 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.20 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 54.75 | |
90% | 来水 | 33.6 | 16.1 | 16.2 | 19.4 | 5.2 | 1.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 3.0 | 94.9 |
绿化景观用水 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.3 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 30.0 | |
蒸发、渗漏 | 0.5 | 0.8 | 1.0 | 1.1 | 1.1 | 1.0 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.3 | 9.3 | |
弃水 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.8 | |
可供水 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 4.65 | 4.20 | 4.65 | 4.50 | 4.65 | 54.75 |
按前述“以供定需”原则调节计算结果表明,金殿、大黑箐、三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭水库可供水量分别为54.75万m3/a、21.90万m3/a、27.38万m3/a、47.45万m3/a、5.48万m3/a、18.25万m3/a。P=90%时,金殿和大黑箐水库可分别向Ⅰ区及Ⅱ区的世博园供绿化景观用水2100m3/d、76.65万m3/a;其它水库可向Ⅱ区的东白沙河开发区供生产、生活用水分别为2700 m3/d、98.55万m3/a。从水质状况看,三岔河、大龙潭、小湾山水库水质相对较好,经处理后可作为Ⅱ区的东白沙河开发区生活饮用水,年可供水量为93.08万m3;两面寺水库原水经处理后可向Ⅱ区的东白沙河开发区年供绿化、景观、生产用水5.48万m3。
3.2区域水资源承载能力分析
3.2.1区域水资源状况
据前述分析,青云办事处辖区内地表水资源量为758.5万m3(Ⅰ区73.0万m3,Ⅱ区685.5万m3),其中地下水资源量为256.2万m3。
在现状年时,区内总人口为34760人,其中Ⅰ区13801人,Ⅱ区20959人,则青云办事处辖区内人均占有水资源量为218 m3,Ⅰ区、Ⅱ区人均占有水资源量分别为53 m3、327m3。至规划水平年时,区内总人口约为10.7万人,其中Ⅰ区14695人,Ⅱ区92317人,则青云办事处辖区内人均占有水资源量为70.9 m3,Ⅰ区、Ⅱ区人均占有水资源量分别为49.7 m3、74.3m3。由上可见,青云办事处辖区内地表水资源量严重匮乏、非常紧缺。
3.2.2供水定额
青云办事处辖区内规划发展区的主要用水为加工业、城镇居民生活和景观绿化用水,在具体建设项目不明确的情况下,根据昆明市给水工程设计院和昆明市规划设计研究院编制的《昆明主城给水专业规划》,结合《城市给水工程规划规范》(GB50282—98),确定城市单位人口综合用水定额标准:现状水平年为300L/d•人,规划水平年为375 L/d•人。根据《云南省地方标准用水定额》(DB53/T 168—2006),城镇居民生活用水定额采用150L/d•人。
3.2.3承载能力分析
根据可供水量计算及现状水质分析知,拟定供水水源金殿、大黑箐水库联合调度可对Ⅰ区及Ⅱ区内的世博园供绿化、景观供水2100m3/d、76.65万m3/a;三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭4座水库联合调度可对Ⅱ区内的东白沙河开发区供生产、生活用水2700 m3/d、98.55万m3/a(其中,可供生活饮用水2550 m3/d、93.1万m3/a)。
若用前述确定的三个综合用水指标计算,在现状水平年时,金殿、大黑箐2座水库水资源量能承载0.70万人综合用水,三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭4座水库水资源量能承载0.90万人综合用水(其中,生活饮用水能承载1.7万人);在规划水平时,金殿、大黑箐2座水库水资源量能承载0.56万人综合用水,三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭4座水库水资源量能承载0.72万人综合用水(其中,生活饮用水能承载1.7万人)。而区内现状总人口为3.476万人,规划水平年总人口为10.7万人。可见,无论是现状年还是规划年,区内水资源承载力远小于区内现有人口数量。如上数据表明,青云办事处辖区内水资源承载能力小,供需极不平衡,需水缺口量大。
4结语
(1)青云办事处辖区内现状、规划水平年人均占有水资源量分别为218m3和70.9m3,远小于云南省人均指标,属水资源极其匮乏地区之一。
(2)青云办事处辖区内,在现状水平年区内金殿、大黑箐2座水库水资源承载力为0.70万人,三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭4座水库水资源承载力为0.90万人;在规划水平年金殿、大黑箐2座水库水资源承载力为0.56万人,三岔河、小湾山、两面寺、大龙潭4座水库水资源承载力为0.72万人;现有可供生活饮用水量满足1.7万人。辖区内水资源承载力远小于区内现有人口数量,水资源承载能力小,供需极不平衡,需水缺口量大。在区域发展过程中,建议科学合理确定城镇规模和调整产业结构,限制发展用水量大的企业。
(3)本次分析成果可为青云办事处辖区内经济社会的规划发展提供参考,也可为县级以下行政区的水资源承载能力分析提供参考。随着青云办事处区域内经济社会的不断发展和水文监测数据系列的增长,其水资源承载能力需做进一步分析研究。
参考文献:
[1]曹之桦.水文统计学[M]. 北京:水利电力出版社.1991.
[2] 云南省水资源调查评价及保护规划项目办.云南省水资源调查评价及保护规划阶段成果专辑[R].昆明:云南省水文水资源局,2003.
作者简介:肖林(1968-),女,汉族,云南普洱人,高级工程师,局长,主要从事水文水资源研究,E-mail: 438908775@qq.com。
通讯地址:云南省昆明市盘龙区环城北路282号云南省水文水资源局昆明分局,电话:13577140150,e-mail:ynkmswjlzw@163.com。
5