肖林

　　（云南省水文水资源局昆明分局，云南　昆明　650051）

　　摘  要：阳宗海是云南省九大高原湖泊之一，随着区域内经济社会的快速发展，如何有效保护与合理利用阳宗海有限水资源量，水资源供需平衡分析是关键。本文依据7站多年实测水文气象资料，采用分项调查法和时历法多年调节计算，分析了阳宗海流域在现状年（2015年）和规划年（2025年）的水资源供需状况，结果表明，现状年水资源量供需基本平衡，规划年水资源量供需矛盾突出，区域内经济社会的规划发展，须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；同时，针对水资源不足的原因，应提出开源节流、外流域调水、水资源优化配置等相应措施。

　　关键词：水资源；供需；调节计算；时历法；阳宗海

　　[1]

　　1概况

　　阳宗海是云南省九大高原湖泊之一，位于昆明市阳宗海风景名胜区，属珠江流域西江水系南盘江汤池河，流域面积192km2。湖面水域呈两头宽、中部略窄“哑铃”型狭长带状分布，东西宽约3km，南北长约12km，湖岸线长约34km，正常湖面积31.9km2，最大水深30m，平均水深20m，总蓄水量6.17亿m3。该水域具有城镇、工农业用水、调蓄、防洪、旅游景观、水产养殖、调节气候等多种功能，对维护区域生态系统平衡起着重要作用。流域四周群山环抱，河流水系相对单一，主要有阳宗大河、七星河、鲁溪冲河及摆夷河4条，且呈向心状注入阳宗海[1]。

　　随着阳宗海区域内经济社会的快速发展，如何加强水生态环境建设、有效保护与合理利用阳宗海有限水资源量，以及如何在保护中发展区域经济的问题，开展阳宗海水资源供需分析的研究异常紧迫、必要。                                            

　　2阳宗海水资源供需分析

　　2.1水资源量分析

　　2.1.1资料条件

　　根据阳宗海现状，其水源来自本区和摆夷河引水区两部分，为求得该两部分不同保证率的水量和历年系列，依据本流域的3个水文站、1个水位站、2个雨量站及邻近流域相似成因的1个气象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、代表分析，确定资料最短代表段为1962～2015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。

　　2.1.2摆夷河站径流量分析

　　该站有1981～2015年的实测径流系列，但不满足系列代表性分析的最短代表段，需插补延长。根据资料条件，选择降雨径流模式法插补[2]，即建立以前期影响雨量（上年11～12月雨量）为参数的年降雨径流关系，其中雨量以汤池站代替，经分析，关系式为：

　　r=0.612P＋0.19P11～12－287.9                        （1）

　　式中：r—年径流深（mm）；P—汤池站年降雨量（mm）；P11～12—汤池站上年11～12月降雨量（mm）。

　　据此可将摆夷河站1962～1980年段径流量插补出。将摆夷河站实测及插补组成的1962～2015年径流系列进行经验频率计算，先按矩法初估统计参数，再以P—Ⅲ型为线型按适线法确定[3]。其统计参数与邻近流域的水文站点从地区分布、流域面积大小、产水模数等方面进行合理性分析，成果合理，由此可计算得摆夷河站设计年径流量结果见表1。

　　表1　摆夷河站设计年径流量成果表                     单位：万m3

　　2.1.3阳宗海引水量分析

　　因阳宗海水量有限，从1960年以来，采用间断性的方式引摆夷河地表水屯蓄，引水渠经多次修整、扩建后，目前最大引水能力为8.00m3/s。自1979年以来，在引水渠内布设固定监测断面，有逐日引水量系列，可统计1979年以来引水量，但根据系列代表性分析，最短代表性段为1962～2015年，需对1962～1978年段需插补。根据引水渠1979年以来实测资料分析，引水时段主要集中在汛期；因属自流引水，引水量在0～8.00m3/s之间，根据摆夷河、引水渠监测断面同步资料分析，引水渠水量与摆夷河取水口断面水量有关，取水口断面与摆夷河水文站断水量基本一致，故寻求两者定量关系，并按此模式进行插补。点绘两者年水量相关关系图，关系点大致呈线性分布，采用最小二乘法原理计算得相关关系式如下：

　　W引=0.6013W摆+453.29                          （2）

　　式中：W引、W摆——分别为引水渠、摆夷河站年径流量（万m3）。

　　按上述关系，可插补得引水渠1962～1978年径流系列，并根据引水期各月引水量占年水量的比例，再将年量分配至月。由于摆夷河站1962～1979年径流量系插补值，当以此来插补引水渠缺测的径流量时为辗转插补，因此，对插补结果合理性分析就显得十分必要。经统计，引水渠插补段平均值（1950万m3）与实测段平均值（1880万m3）的比值为1.04，摆夷河站插补段与实测段比值为1.09，两者相差不超过10个百分点，且以前者略小，表明引水渠插补值并不偏大；与汤池雨量站比值（即1979年以前和以后段平均比值1.05）相比，基本接近，说明引水渠插补结果基本符合降雨径流特性。从降雨径流过程对照看，峰谷对应性较好，且在随时间的变化过程中，径流量并未出现明显上升或下降的趋势，从围绕均值上下波动的振幅变化看，也无系统偏离现象。故引水渠插补水量是合适的。

　　2.1.4阳宗海本区入湖径流分析

　　对于天然湖泊，限于诸多客观原因，所有入湖河道设站观测是不可能也不现实，入湖水量只能根据湖水位、蒸发、出流量等要素采用还原计算的方法推求，故阳宗海入湖水量采用此方法计算。从所收集资料情况看，以阳宗海为水源的工农业及城镇生活提水量、农灌面积等社会经济资料较为系统，来源也可靠[4]，因此采用分项调查法计算。针对阳宗海天然湖泊而言，进入湖泊的水量（称收入项）有：周边入流、湖面直接降水、外流域引水、农田灌溉回归水、城镇及工矿企业回归水；出湖水量（称支出项）有：汤池断面出水量、湖面蒸发量、工农业耗水量、渗漏量等，根据质量守恒原理，入、出湖水量可表示为：

　　W入=α工W工+α农W农+W出+W蒸－W引±△W                   （3）

　　式中：W入——入湖径流，万m3；W工、W农——分别为由湖泊提供的工业及城市、农业提水量，万m3；α工、α农——分别为工、农业耗水系数；W引—外流域引水量，万m3；W出—出湖径流，万m3；△W——时段末与时段初湖泊蓄水量之差，万m3。

　　天然湖泊一般缺渗漏观测资料，且对渗漏量较难估计，基于湖水位变幅小，渗漏量现状与将来相对稳定的特点，还原计算时可不考虑该项，但为满足水量平衡，径流调节计算时也不应考虑此项。

　　尽管入湖径流还原计算的水量平衡方程式简单，但各项中涉及的资料面广，除水文、气象部门的降雨、蒸发及出湖水量资料外，还有农业、城建及厂矿等部门用水资料，主要包括：灌溉面积、用水定额、灌溉用水量、工矿企业用水量、城镇生活用水量等，还原精度都取决于各项资料的可靠性，因此，对方程中的各项须分项分析确定。其中：蒸发量根据汤池站1956～1965年蒸发量实测资料，并以宜良气象站为参证站，与其建立相关关系后，插补汤池站蒸发系列，组成1962～2015年蒸发系列；出湖水量根据汤池河唯一出口控制站汤池水文站历年实测径流量统计（含下游3000hm2农灌用水量）；蓄水变量采用与蒸发量计算相同年份的月初、末水位查水位～湖容关系曲线得月初、末湖容量，相邻月湖容量差值即为月蓄水变量；沿湖农业耗水量根据沿湖提水灌溉面积（433 hm2）、作物种类、种植结构、气候、年降水量等，采用邻近相似区域典型灌区万亩综合用水定额计算；沿湖农业净耗水量则根据各月耗水系数乘历年各月供（用）水量；沿湖工矿企业及城镇生活净耗水量则根据各年度调查的以阳宗海为供水水源的沿湖工矿企及城镇生活取水量乘以耗水系数。根据分析的分项用水量，采用水量平衡方程逐月计算历年入湖径流量，经统计得到阳宗海入湖年径流量系列。针对入湖径流还原成果，经点绘年径流深与降雨量过程对照、差积曲线对照均较为合理，与周边站点产水模数相比[4]，也在合理范围，绘制历年月降雨径流过程图对照，除个别月份入湖径流量相对突出，存在偏小或偏大不合理现象外，其余是合理的，对不合理的月值以年量控制并参照月降雨量比重修正，经修正后的入湖径流过程符合降雨特性，在地区分布上也较为协调。

　　将上述分析合理的入湖径流系列进行频率计算，适线法确定统计参数，由此可得：阳宗海多年平均水资源量为7383万m3，在耗于以湖面蒸发为主的水量损失3870万m3后的净水资源量为3513万m3。丰水年（P=10%）水资源量为10320万m3，平水年（P=50%）为7163万m3，中等干旱年（P=75%）为5800万m3，特干旱年（P=90%）仅有4730万m3。

　　2.2区域用水量分析

　　2.2.1现状用水分析

　　以阳宗海为水源的用水户分布于周边及下游，供水对象有工矿企业、城镇生活和农田灌溉等，各部分用水过程分析如下：

　　农业灌溉供（耗）水量：根据水利统计年鉴，阳宗海承担着沿湖周边阳宗镇433hm2农田提水灌溉及下游宜良县3000hm2自流农灌任务。沿湖433hm2农灌提水采用邻近相似区域典型灌区万亩综合用水定额计算，经分析，正常年平均供水量311万m3。下游3000hm2农灌用水参照《云南省地方标准用水定额》计算[5]。由于现状农灌用水系沿河自流取水，灌区渠系配套完善，但多为土渠，渗漏损失比重大，参照类似地区，灌溉水利用系数取0.58，正常平均毛用水量3429万m3。将周边提水和下游农灌用水量迭加组成阳宗海农灌供（耗）水过程。

　　    工矿企业供（耗）水量：现状条件下，以阳宗海为水源的工矿企业用水户取水规模、时段与径流还原计算情况一致，故工矿企业供（耗）水量同前还原计算部分。合计供耗水量1379万m3。

　　    生活供（耗）水量：此部分与还原计算情况一致，供耗水量86万m3。

　　以上各部分正常年供（耗）水量5205万m3。

　　2.2.2规划水平年用水预测

　　农业灌溉供（耗）水量：阳宗镇433hm2农田用水系提水灌溉，为管道输水，灌溉水利用系数接近1，故多年平均供耗水量与现状一致，即311万m3。在规划水平时，下游3000hm2农灌用水定额将会适当减小，仍参照《云南省地方标准用水定额》计算；另外，随着节水事业不断发展，改进和提高用水工艺，灌溉水利用系数也相应提高，参照滇池周边情况，采用0.62。经计算，下游3000hm2农灌多年平均毛用水量3041万m3。周边提水和下游灌区农灌用水量迭加组成阳宗海农灌供（耗）水过程。

　　    工业供（耗）水量：阳宗海火电厂正在实施三期扩建工程，扩建后装机规模120万kw，参照该电厂和昆明二电厂单位千瓦耗水量估计，规划水平年时，该电厂新增耗水量1518万m3，年总耗水量2277万m3。其它企业维持现状用水水平，合计工业耗水量2897万m3。

　　    城镇生活供（耗）水量：考虑区域内人口自然增长及机械增长情况，参照《云南省地方标准用水定额》，按0.7的综合耗水系数计算[6]，则至规划水平年城镇生活年供（耗）水量为380万m3。

　　通过上述分析，规划水平年（2025年），工农业正常年总供耗水量6629万m3。

　　2.3水资源供需平衡分析

　　阳宗海是一个来水量十分有限而湖容量较大的湖泊，周边及下游工农业用水量较大，多年来的运行方式是将丰水年水量存蓄湖内，待枯水年利用，该湖泊具有多年调节功能，故调节计算须采用时历法，径流系列选用1962～2015年阳宗海本区与引水区组合的过程。

　　调节基本原则：根据《水利工程水利计算规范》规定，起调水位采用连续丰水年中最后一年汛末水位[6]。控制水位执行阳宗海保护条例规定的两级水位，即最高运行水位1769.90m，最低工作水位1766.15m。由于农灌用水保证率取75%，工矿企业及城镇生活用水保证率取90%，因此，在两级控制运行水位之间，当用水小于来水时，按额定水量供水，反之，先按额定的城镇、工业需水量供水，当湖水位低于1766.15m时，先减少农灌用水量，维持湖水位1766.15m不变，若水位低于1766.15m时，再减少工业及城镇生活用水量。

　　根据阳宗海历年水位资料分析，起调时间为1986年10月，水位为1769.90m。按照上述原则，将组合的来水和基准年（2015年）、规划水平年（2025年）各分项用水过程，采用水量平衡原理逐月计算，由此计算1962～2015年可供水量，结果见表2、表3。

　　表2  基准年径流调节计算成果表                  单位：万m3

　　表3  规划年径流调节计算成果表                     单位：万m3

　　从基准年（2015年）系列调节计算结果看，有10年水位蓄至最高水位1969.90m（最高运行控制水位），蓄满率为18.5%；最低水位1765.89m（1983年6月）。从分项用水情况看，阳宗海周边工矿企业、城镇生活额定用水量（1465万m3）完全满足，供水保证率超过95%，沿湖及下游农灌用水中有3年（如按月计为8个月）不能满足额定供水，年最大破坏深度为0.26m，尽管如此，农业供水保证率仍高达94.4%（如按月计为98.8%），远高于农业用水75%的保证率。综上，在现状条件下，阳宗海水资源量的供需基本平衡，供水可靠性高。

　　从规划水平年（2025年）系列调节计算结果看，仅有1986年10、11月蓄至1769.90m，也仅1986年出现弃水为1662万m3；蓄满率仅为1.85%；最低水位1765.82m（1963年5月和1970年5月），最大破坏深度为0.33m。从分项年用水情况看，阳宗海周边工矿企业有30年满足额定供水，保证率为55.6%，城镇生活有31年满足额定用水量，供水保证率为57.4%，同理，阳宗海周边及下游农灌有25年满足供水，保证率46.3%。从分项月供水情况看，阳宗海周边工矿企业有484个月满足额定供水，保证率为74.7%，城镇生活有487个月满足额定用水量，供水保证率为75.2%，同理，阳宗海周边及下游农灌有457个月满足供水，保证率70.5%。由上可见，在规划水平年时，阳宗海区域内各项用水均未达到供水保证率，供水可靠性不高；欲保持供用水平衡，必须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；同时，针对水资源不足的原因，应提出开源节流、外流域调水、水资源优化配置等相应措施。

　　3结语

　　（1）本文以水文实测资料为基础，分析了阳宗海流域现状和规划水平年水资源供需平衡情况，结果为：现状年阳宗海水资源量供需平衡，蓄满率为18.5%；工矿企业、城镇生活供水保证率超过95%，农业供水保证率为94.4%；规划水平年（2025年），阳宗海水资源的供需矛盾突出，蓄满率仅为1.85%；城镇生活供水保证率为57.4%，工矿企业为55.6%，农业灌溉为46.3%；地方经济在规划发展过程中，须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；同时，针对水资源不足的原因，应提出开源节流、外流域调水、水资源优化配置等相应措施。

　　（2）本次分析成果可为阳宗海区域内经济社会的规划发展提供参考，也可为同类湖泊的水资源供需分析提供参考。随着阳宗海区域内经济社会的不断发展和水文监测数据系列的增长，阳宗海水资源供需状况需做进一步分析研究。

　　参考文献：

　　[1]宜良县水利局.宜良县水利志[R].宜良:宜良县水务局,2000:25-26.

　　[2]何焱.降雨径流关系法在水资源论证中的应用[J].四川水利,2014,35(4):34-36.

　　[3]曹之桦.水文统计学[M]. 北京：水利电力出版社.1991:57-58.

　　[4]云南省水利厅农村水利处.云南省大中型水库注册登记表[R]. 昆明: 云南省水利厅, 2002:3.

　　[5]DB53/T 168-2013.云南省地方标准用水定额[S]. 昆明:云南省质量技术监督局, 2013.

　　[6]SL104-2015，水利工程水利计算规范[S].北京:中华人民共和国水利部,2015.

　　[1]作者简介：肖林（1968-），女，高级工程师，本科，主要从事水文水资源研究工作。E-mail：ynkmswjlzw@163.com