黄河水资源利用有关问题分析

摘要：建立“流域耗水量”与“行政区域耗水”概念，“流域耗水量”把引出河道扣除其回归河道的水量即所谓的还原水量，流域河川径流还原水量的 计算 方法，对于流域来说，就是耗水量。结合黄河水资源利用特点 总结 出，渠道取水口在水文站水文断面以上并由水文站测验的渠道站可以合并在一起简化用水处理，把渠道取水口虚拟为水文站断面以下，具有这类特点的归纳为“下河沿模式”。黄河承担着流域内用水，同时承担着外流域用水，这部分对黄河流域而言全部消耗水量。水资源利用有大量的引出水量也有相当部分水量退回到河道，因此存在重复利用水量问题，特别是枯水年份尤为突出。
关键词：流域耗水量区域耗水量下河沿模式流域外供水黄河

作者参与了“1950～1990年黄河水文基本资料审查评价及天然径流量计算”、“1919～1949年及1991～1998年黄河水文基本资料审查评价及天然径流量计算”、第二次“黄河流域水资源评价”和10余年“黄河流域水资源公报”水资源利用相关分析统计工作，对黄河流域地表水资源利用中一些相关概念进行了分析和归纳。
1.流域耗水量
黄委会水文局第一次黄河流域水资源评价成果没有得到黄委会的认可，首次开展1997年黄河流域水资源公报编制也是因为按照全国水资源公报大纲编制而没有通过黄委会的审查。这是由于计算地表水资源量有不同的方法造成的：一般意义上的耗水量与流域耗水量。
1.1一般意义的耗水量
根据

5. 水库蓄水消耗水量分析
因水库拦蓄大量的水会造成水量的损失，水库的蓄水与水量的变化对河道径流产生了影响，根据水库的大小与功能需要具体分析。
5.1 水库蒸发损失水量
由于水库的建设增加了水面面积，水库蓄水以后，库区由陆地蒸发转变为水面蒸发，陆地蒸发量与水面蒸发相比一般很小，原河道面积与增加的水面面积相比一般也可忽略不计，因此以水库水面面积作为蒸发损失量面积，一般采用水面蒸发能力与面积 计算 ，也可实测资料水量平衡计算。
蒸发量是以一段时间内蒸发的水的相当深度来计算的，和“降水量”单位相同，方向是相反的。蒸发量是水由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的过程称为蒸发。观测一定面积的水面在一段时间间隔内因蒸发减少的水层深度来确定蒸发量大小，单位为毫米。测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器和大型蒸发池两种。
水库水面蒸发量的计算是水面蒸发能力与水面面积的乘积，其值称为水库毛蒸发量。
由于水库水面直接接受大气降水，不属于区间加入，因此，计算水库水面蒸发量应该扣除水面接受的降水量，水面蒸发能力与降水之差再与水面面积的乘积，其值称为水库净蒸发量，一般称水库蒸发量就是指水库净蒸发量；河道水面的蒸发量也是指净蒸发量。净蒸发量参加水量平衡的计算，其中水库由于人类活动影响的结果应该参与天然径流量的还原统计，但影响不大一般忽略。
一般以日计算累计到月值，或者以月平均水面与相应的蒸发降水计算，最后累计到年值。需要指出的是，在黄河流域日或月份净蒸发量可能会出现负值，但年值为正值。
为了简化，我们采用小浪底水库实测水库资料进行简化计算蒸发量。1980-2000年库区年平均降水量为603.2mm，年平均水面蒸发量1088.5mm，坝前水位255m时库容约65亿m3，水面面积大约为300km2，按此数据作为年均计算得水库毛蒸发量为3.27亿m3，净蒸发量为1.46亿m3。
从全面的观点来看，水库蒸发水量与不拦蓄之间谁的蒸发损失大是一个问题，在水库里水体被堆积只有库区表面的水参与蒸发损失，如果把同样的水放进河道流动，流动的水比静止的水蒸发量要大，当然也与当地蒸发降水条件有密切关系，河道距离越长蒸发量越大。一类极端的例子，北方河流大部分都会断流，如果河流水库蓄水蒸发，与进入有一定距离的河道，所产生的蒸发损失从定量来看，无疑水库蓄水的蒸发损失要远远小于河道的蒸发损失。那么就此可否说水库的非用水损失就很小，当然不可以，因为除水库所处环境外还有诸如渗漏等损失的产生。另一个极端，如果这部分水不拦蓄在水库里而是 自然 流向大海损失更大。
需要指出的是水库的蓄水增加了大的水面和地下水补给范围同时也改变了区域气候环境的变化，水面蒸发量增加势必导致区域或附近降雨增多的可能性，水库比未建设时的空气湿度更大和更潮湿又直接影响蒸发能力与未建库时相比呈明显的减少趋势。
5.2 水库渗漏损失量
水库渗漏量分为坝基渗漏、库底渗漏和库岸侧渗三部分。坝基渗漏可利用坝下反滤沟实测流量资料推算水库渗漏量。多数水库有坝下反滤沟实测流量资料，可直接作为坝身渗漏量的依据。但库底和库岸渗漏量难以直接观测，只有根据水文地质资料通过水量平衡法估算。如果位于水文控制断面以上的水库，其渗漏量只有部分回归到设计站断面以上时，则水库渗漏量只计算未回归到设计站断面以上的部分。
水库渗漏量是水库的主要非用水消耗损失。
5.3 水库蓄水变量分析
水库蓄水变量是某一时段始末水库蓄水量的差值。水库蓄变量主要采用封闭式蓄水变量检查，各月（日）蓄水变量累计蓄水变量：各日蓄水变量可累计月蓄水变量，各月蓄水变量可累计年蓄水变量。从建库起累计蓄水变量即水库蓄水量应该永远是正值，即水库一直蓄水。
由于黄河是多泥沙河流，水库冲淤变化较大，水库库容会有变化，需要对蓄水变量累计与蓄水量进行校核，如三门峡水库每年汛前汛后的水库库容变化要进行测验，对当年相应的库容与蓄变量要进行修正。
对于中小型水库，特别是小型水库如果主要功能是工农业等河道外用水，其水库的蓄水变化量主要受引水的影响，那么水库的蓄水变量就不应与工农业用水重复统计。
6. 水文站与引水问题
黄河下游引水统计还包括下游滩区农业用水、口门引水误差、未控引水以及其它因素等。黄河下游引黄干流水向流域外的引水在90%以上，全河向流域外供水占全部的流域耗水量的31%。
水文站附近的引水涵闸所引起的测验误差不容忽视。一些未控制测验水量对水资源量也有一定影响。水文站的测验受很多因素的影响，如水库的蓄泄水量，水文站附近的引水也对水文测验会造成影响。如高村水文站山东东明县城市用水通过黄河大堤引水口位于断面以上，引水渠在断面与水文站房之间，韩董庄闸位于花园口水文站断面以下，但引水口通过黄河滩区在断面以上。
在灌溉期距离水文站断面附近的引水涵闸由于不确定因素多采用昼停夜引，对水文测验有一定影响，如利津水文站是黄河最后进入渤海的把口站，根据水文测验规范非汛期3至5天进行实测，每天8时与20时（冬季18时）观测水位，根据水位与流量曲线推算流量，这样如果涵闸引水影响的夜间，那么水文站推流有可能系统偏大，造成一定的误差。诸如此类以及水库闸门泄洪与闭合都可能对库区出库水文站测验造成影响，设立能够非汛期使用的自计水水位计并参与资料的整编应是不错的弥补。
以沁河为例论述水文站与断面上下的水量利用的复杂关系，沁河的水利建设始于秦汉时代，广利灌区为我国最古老的灌区之一。
沁河是跨省河流，来水主要在上游的山西、用水主要在下游在的河南。沁河不仅有跨本流域的引沁济蟒，还有丹东渠（丹河）跨黄河流域的引水入海河流域（卫河）。
张峰水库位于润城水文站以上约80km，水库枢纽主体工程于2005年6月开工建设，2007年11月8日完工。是沁河干流上第一座控制性骨干水库工程，由枢纽工程和输水工程两部分组成，主要提供生活用水和 工业 供水、 农村 人畜饮水，并兼顾防洪、发电等综合利用功能。总库容3.94亿m3，工程建成后，年供水量可达2.07亿m3，输水工程总干道全场145km，设计引水流量为6.45 m3/s。年发电量达769万千瓦。
润城水文站以下的杜口村、拴驴泉水电站库容不大属于径流电站，主要是引沁济蟒渠道与河口村电站的退水。
润城渠引水沁河经润城水文站测验后发电用水后大部分退入沁河。
五龙口水文站位于沁河出山口。五龙口水文站上游38km有引沁济漭总干渠，这是跨流域把沁河的水引进蟒河。在该总干渠引水口上游，1991年建成的拴驴泉水电站，设计为日调节水电站，根据国务院（85）国函字59号文规定：为保证引沁灌区按设计流量引水，电站尾水后修建反调节工程。电站采用分期实施方案，现发电尾水利用倒虹吸引至引沁总干渠。
引沁济漭总干渠黄委会许可水量3.80亿m3，2001-2005年渠首平均引水量为4.36亿m3，引沁济漭渠道进入蟒河隧道3孔闸门，其中有一孔为河口水电站发电用水直接回到沁河，引沁灌区与下游广利等灌区的分水比例为6：4，河口电站系利用引沁灌区灌溉余水和引沁总干渠向下游广利灌区分水发电，遵循结合灌溉，不影响灌溉的原则；其年平均水量为0.97亿m3，故引沁济漭年平均水量为3.39亿m3。
2007年12月河口村水库开始兴建，该库位于沁河最后一段峡谷出口，下距五龙口水文站约9km。五龙口站的左岸为广惠渠和右岸为新利渠，新利渠停测数年，引水口在断面以上3-5km，引水口附近有从沁河引水小电站退水。
五龙口站断面下200m有小发电退水。五龙口站下2km的广利渠首（广利干渠）闸引水，水文站没有计量和资料汇编。
丹河在沁河干流五龙口与武陟站之间左岸加入。丹河山路平水文站测验河道同时测验丰收渠（丹西渠），丹东渠位于断面上游左岸5km的有间距不到1km的两个引水口除供给电厂用水外，最后汇入一穿山隧洞进入黄河流域外海河流域的卫河大沙河，水文站没有计量。2007年丹东渠跨黄河流域引水0.85亿m3。两渠引水由青天河水库供水。

7. 重复利用水量
重复利用水量是指同一用水系统中，所有未经处理或经过处理后重复使用的水量总和。如果把黄河作为一个系统，那么黄河也存在重复利用水量。
根据“宁夏河套灌区引用黄河水量分析研究” [1]在黄河断流频繁的时段提出黄河水利用过程存在重复利用水量：就宁夏河套灌区而言，卫宁灌区一方面引水，另一方面又不断排水，下游的青铜峡灌区也在重复同样过程，青铜峡灌区引水量中包含了卫宁灌区的排水部分，这一排水量就是重复利用水量。这一情况与工业用水中的总用水量、取用新鲜水量、重复利用水量、重复利用率之间关系是一样的。衡量宁夏河套地区引用多少黄河水量，应当与工业用水中取用新鲜水量一致，而不应与工业用水中的总用水量一致。同样道理青铜峡灌区与内蒙古河套灌区之间也存在重复利用水量。卫宁、青铜峡灌区引排水量以10年均值为计算依据，并假定内蒙古河套灌区年引水量为60亿m3，宁蒙河套灌区重复利用水量47.59亿m3，重复利用率33.9%。
借用这个概念全黄河流域存在着重复利用的甘肃的引黄水后的退水进入黄河干流，部分又被宁夏灌区利用、宁夏的“大引大排”回归黄河水量，又被内蒙古灌区利用，宁蒙等退水未被利用又可能进入黄河下游地区利用。
以2006年为例，黄河引水量为373.7亿m3（不含内流区1.23亿m3），流域耗水量为303.7亿m3，退入河道水量为69.9亿m3，如果把退水作为复用水量，重复利用率18.7%；，黄河干流引水量为276.8亿m3，干流流域耗水量为223.1亿m3，退入干流水量为53.6亿m3，重复利用率19.4%。1997年是黄河流域断流最多的年份，重复利用率达到23.8%。
可见，黄河流域水资源利用有大量的引出水量也有相当部分水量退回到河道，因此存在重复利用水量问题，大约有二成的水重复利用，特别是枯水年比较突出。
需要指出按照流域耗水量的概念退回河道的水量作为回归水量已被扣除。

8. 结语
黄河流域河川径流的还原计算是黄河流域水资源评价规划的基础，也是众多科研和生产实践的基础。深入探讨黄河水量的计算方法， 总结 归纳流域用水特点很有必要。
8.1 “流域耗水量”的理念建立：根据黄河流域特点结合还原水量的概念建立流域耗水量，也是黄河专家的一致的理念，不仅是众多的与水资源相关的 科学 研究基础，同时也是黄河的生产与水量调度的基础。黄河引耗水有其特殊性，具体问题需要分析，流域耗水量不以用水属地统计耗水只统计引出河道与能够回归河道多少，简单明了。
8.2 黄河流域是水资源匮乏的流域，同时还承担流域外供水的重任，包括向天津供水，河北白洋淀生态修复供水。黄河下游引黄干流水向流域外的引水在90%以上，全河向流域外供水占全部的流域耗水量的31%。
8.3 黄河流域由于 历史 的地理的技术等原因存在着大引大排，也存在着重复利用的可能，用水统计“下河沿模式”的建立，对于众多类似的水文断面有着很好的借鉴作用。
8.4 黄河流域的还原计算比较复杂，诸如地下水的开采与地表水的关系，以及煤炭等矿产资源的开发对水资源的影响都有得于进一步的探讨与研究。

参考 文献 ：
[1] 赵文骏. 宁夏河套灌区引用黄河水量分析研究[j].

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