关于黄河的资料范文1
关键词:公报;水资源利用;流域耗水量;用水修正;黄河
1.公报编制
黄河用水统计始于1988年,由黄河水利委员会(以下简称黄委会)水政水资源局负责。1997年水利部行文编制《
3.黄河公报水资源开发利用
黄河水资源公报一般采取省区提供的取引水量数据,向水利部和黄委会所报是综合耗水量,即地表水、地下水等合计的耗水量,没有单独的地表水耗水量。黄委会需要地表水的耗水,即所谓的流域耗水量。黄河公报按引黄各省区与流域分区用水情况统计:取水量和耗水量;引黄各省区与流域分区地表水、地下水按6大类利用情况分别统计;黄河干支流主要水文站以上水资源量统计,其中天然地表水资源量是实测径流量、水库蓄水变化量和地表耗水(还原水量)之和。
3.1流域用水消耗量(流域耗水量)
河道外的还原水量(不包括河道的用水如水库蓄水量)对于河道来说也即河道“无回归水量”,是流域的用水消耗量,简称“流域耗水量”。WWW.133229.cOm
建立以流域管理为目标的“流域耗水量”基本理念与引入,从河流的角度出发与大纲有明显的偏重点,从流域还原概念可以理解为工农业、生活还原水量对于流域来说是流域耗水量。因而 计算 方法的核心是引排差,即“流域耗水量”是以引排差原理为基础的,耗水量相对于河道来说是净用水量。排退水不仅指明渠回归河道水,也包括引出的水量中通过地下水体的回归流域河道。引出本流域用于外流域的用水即为耗水。一般的耗水即传统耗水,我们称为行政性耗水,也叫面上耗水,与“流域耗水量”有较大的差别。“流域耗水量”概念是与之传统的耗水概念比较而言的。
行政区域耗水量(用水消耗量):指在输水、用水过程中,通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牲畜饮用等多种途径消耗掉,而不能回归至地表水体和地下含水层的水量。
“流域耗水量”不是传统意义上的耗水量,只是相对与河道来说,河道“无回归水量”,是河道的净消耗水量,是一个相对数值。也可以说对河道损失(贡献)的大小。
把流域河川径流还原水量河道外用水概括并提出“流域耗水量”,有其积极的意义,这和黄委会的水资源成果中基本计算方法基本原理是一致的,都是采用“流域耗水量”概念,1987年国务院批复黄河可利用水量中也是“流域耗水量”;其计算方法建立在在引排差基础上,即引出河道扣除引出后回归河道的水量,具有简单明了、准确性高、合理等特点,同时也实际应用于黄河水量调度和生产管理中。如水量调度中以黄河断面水量作为各河段各省区分配水量的依据,引出的水量与回归的水量在断面能够具体反映。
3.2流域耗水量的计算
根据黄河流域水资源利用的具体情况,各项用水含义如下:引、取水量:指从黄河干支流中引、取的水量。退(排)水量:指从黄河干支流中引、取的水量中又回归黄河干支流的水量。黄河河川径流耗水量:指引、取黄河干支流河川径流水量中不能(直接或间接)回归到黄河干支流的水量。即,指引、取黄河干支流中的水量扣除其回归到黄河干支流河道后的水量。
需要进一步明确的是,所谓干支流特指本流域内干流或支流的引水与回归,于是可表述为本流域内引水减去在本流域内引出的水量中回归河道的水量,如果跨流域引水回归水进入另一流域,则为进入流域的外来水,客水。这部分水量在所进入的流域参加径流时,实测资料中测到,计算天然径流时应从中扣除。
“流域耗水量”有其计算特点:所谓“一进一出”,只管引出河道口门和回归河道水量。“流域耗水量”以河段统计,不管用水属地,只考虑是干流或是支流引水,从那个河段引水就计入那个河段,引出水另一个河段回归,在回归河段则为加入量;“区域耗水量”以属地用水为统计对象,只统计消耗水的数量,不需知道水的来源与去向,能否回归河道,或回流其它河道或流域。“流域耗水量”包括大量跨流域引水,向流域外引水。
由于“流域耗水量”实际是还原水量中水资源利用的理论概括,因此,具有特殊性。一般耗水量不可能出现负数,但“流域耗水量”在相关的河段与时段可以出现负数。
如跨流域引水的退水,对于受水河流或流域就是增加的水量:外来水,客水,如果汇入河流并经下游测验,这对于受水河流是负数(如下)。
兰州市城市与 工业 用水主要是兰州水文站断面以上引水,城市排污退水大部分在断面以下,这部分因引黄河干流水而产生的退水就增加了兰州水文站断面以下的水量,退水在该断面下为负数。
宁夏灌区主要引水在青铜峡水文断面以上,而退水则在青铜峡水文断面以下,退水量在石嘴山水文站测验到,退水在该断面为负数。
4.黄河公报用水量统计与修正
公报统计2003年以前有28张表,之后缩减为20张表。之前表16、17分别为行政与流域分区供水量表,之后合并为表11;之前表18、19分别为行政与流域分区用水量表,之后合并为表12;之前表21、22分别为行政与流域分区耗水量表,之后合并为表14;之前表20与之后表13为城市建成区供水量。由于简化后的表格统计数据无法满足黄河流域用水统计分析,现仍要求各省区提供原表格。按照省区提供进行汇总,6大类中有合计与其中地下水,这样我们就根据省区提供的资料可以分出地表与地下用水量。需要指出的是由于用水量是毛用水,即引水口门计量的水量,因此,供水量等于用水量,只能不同的表述:供水是引水与提水的不同方式和深浅层地下水,用水指分不同用户6大类。这里的用水量也即取水量,用的新鲜水量。
根据“流域耗水量”的理念,黄河下游引黄水量尽管大部分是供给外流域用水,但仍要统计回来。向流域外引水,对于黄河流域来说,只要不再回归黄河流域,那将被认为是100%的消耗。高扬程或远距离输水、支流跨流域引取水、滩区取水和傍河水源的一部分,灌区滞水:流域内支流流域中灌区的湖泊、坑塘、低洼地、海子、人工开挖的小型平原水库以及村前屋后的沟道等的引取河道的水量,均作为河道损失水量。
基础资料的来源主要是省(区)和黄委会河务局、水政水资源局(水调局)等单位,包括取水许可申报中实际引水量:黄河流域从80年代末期进行了黄河用水统计,逐步形成了取水许可、申报、审核管理。根据授权黄委会取水许可管理权限,黄委会对黄河干流及其重要跨省区支流的取水许可实行全额管理或限额管理。其中头道拐以下全额管理,头道拐以上限额管理。各省区也进行了取水许可证制度,取水工作进入一个较为规范阶段。
黄河下游引黄基础资料的来源主要是黄委会河南水文水资源局整编资料、和黄委会河南、山东河务局和水量调度局等单位,黄河下游引黄资料根据历年资料审编按照实测资料修正,包括误差、滩区、未控、标准化堤防等,修正系数0.2左右。黄委会相关部分控制的水量每年都进行修改,近年修改超过了20%。
根据全河取水许可申报资料,我们主要对黄河干流进行修改。以宁夏与内蒙古2007年为例说明修改过程。
宁夏黄河灌区2007年引扬黄河水量64.132亿m3,不包括:河北地区引水量已从美利总干渠中扣除内蒙古阿左旗乱井0.278亿m3;河东地区引水量已从东干渠中扣除陕西定边0.017亿m3,甘肃环县0.016亿m3。合计64.443亿m3。
从取水许可申报黄河上中游局提供中宁夏66.765亿m3。
公报采用67.07亿m3,增加0.3亿m3。主要考虑兴惠泵站直接取黄河水约2000-3400万,以及沟渠回用水(有泵站)等。
从取水许可申报中石嘴山电厂直接引黄河水(石嘴山电厂河心泵房供新老电厂、石嘴山市供水排水总公司取水泵房)取水16116万m3,退水12136万m3。
宁夏黄河灌区退水为29.898亿m3。其中实测71%,调查8%,未控21%。黄河上中游局提供中32亿m3。采用29.3亿m3。还原水量统计中,排水量中把山洪排水量部分分割出去,另扣少量的基排水量和排污水量。
内蒙古2007年取水许可申报中达71.0566亿m3,其中南岸干渠进水闸、沈乌干渠进水闸、北总干渠进水闸分别为1.9438亿m3,5.873亿m3,54.5359亿m3。内蒙古引水主要集中在黄河干流,每年均根据取水许可申报进行修改。
内蒙古河套灌区三盛公引水,总干渠二、三、四闸退水,直排入黄的渠道一干渠灌域有渡口渠,解放闸灌域有南一渠,永济渠灌域有南二渠,义长灌域有干南渠,四闸之后退水通过三湖河灌域有蓿亥、先锋、公庙、黑柳渠扬排站进入黄河。南干渠的排水是通过灌溉用水排入黄河。
统计内蒙三盛公的还原水量,即用三大干渠引水量,二、三、四泄水闸,西山嘴及4个乡的抽排水,以及南干渠的排水量之差即为还原水量。排入乌梁素海中的水量通过西山嘴排入黄河水量部分统计在内,排入乌梁素海的水量不排入黄河也作为消耗水量。
从取水许可申报中(2007年黄委颁发取水许可证取水工程取水统计表)2007年北总干渠进水闸退水19.36亿m3,南岸干渠进水闸退水0.3363亿m3。
据内蒙古水文局提供:通过内蒙古水文局巴彦淖尔市排水:总干渠二闸泄水6.043亿m3,总干渠三闸泄水2.860亿m3,总干渠四闸泄水3.47亿m3,西山嘴(排黄河)386万m3。南干渠退水0.403亿m3。合计排黄河12.82亿m3。
根据历年排水量约在8-13亿m3,采用12.82亿m3。
5.公报用水量统计存在问题与建议
编发水资源公报是各级水行政主管部门的一项重要职责。定期向社会各界公告我国水资源情势、开发利用保护情况和重要水事活动,引起各级政府对水资源的关注,提高全民的节水、惜水、保护意识,是编发水资源公报的主要宗旨。
编发水资源公报是推进水资源统一规划和强化管理的一项基础性工作。所提供的信息,是各级政府决策和有关部门工作的重要依据;所积累的资料,是编制各级水资源综合规划和水中长期供求规划的基础。
尽管我们对黄河流域主要用水区段干流与支流跨流域引水进行了修正,但大部分支流只要修正提高其耗水系数,不能全面反映实际情况。
从黄河天然径流量来看,自90年代以来处于一个逐年下降的过程,该过程下降非常明显,与平水年580亿m3,减少40%左右,有些年份已接近30年代枯水期最枯年份。但是,黄河流域整个面上降雨量仅减少15%左右,从一个方面可以看出水量还原的不足是主要原因之一。从经验来看每年还原水量应在300亿m3以上,然而全河最低只有260亿m3左右,说明水量还原的不够充分。
黄委有一套较为成熟的流域河川径流还原水量的计算方法,我们归纳提出地表水传统的耗水概念为“区域耗水”,而河流计算还原水量则称为“流域耗水”,以示区别。从以上分析可以看出,“流域耗水量”的计算不仅对黄河流域适应,也对其它流域或支流流域都应该适应的。但是从行政区域中,一般耗水量从行政区域耗水率方面进行解释也是合理的。
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。
5.1“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。“流域耗水量”是建立在引排差的基本原理上的,准确性高、合理等特点,同时也实际应用于黄河水量调度和生产管理中。
流域耗水量值是在用水量与一般耗水量之间,用水量也是取用新鲜水量,由于污水处理和矿坑水的利用扩大了取水的内容,从工程方面来说是供水量。从黄河流域来看,由于向外流域供水是黄河一个长期占流域用水的大约三分之一,这部分对于河道(流域)来说属于100%的消耗,以及流域内的高扬程或远距离输水以及灌区滞水,湖泊生态补水等,如果再加上各地区的用水量统计中的人为因素等,黄河流域的流域耗水量值远大于一般耗水量,更趋向接近供水量,因此,所谓耗水系数(率)就高。
5.2承担流域外供水
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%。
5.3要求公报资料更丰富
黄河流域公报水资源利用已经做了大量的工作,但与生产实践特别是水量调度的要求还有一定的差距,需要分干流与支流,主要支流等用水统计仍未能开展。黄河水资源公报分区要求更细化,主要支流需单独列出。根据黄河调度需要黄河流域地表水统计需分黄河干流部分和支流部分。以引水口性质进行分属,而不是传统的行政与地区属地分类。区间分为:干流、主要支流(列出名称)、区间未统计支流(其它支流)。
5.4公报重地表轻地下
黄河流域公报偏重于地表水的统计,地下水取水是省区提供没有进行修改,耗水则是根据经验估算而来。
5.5复杂问题有待进一步研究
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。
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%。
5.3要求公报资料更丰富
黄河流域公报水资源利用已经做了大量的工作,但与生产实践特别是水量调度的要求还有一定的差距,需要分干流与支流,主要支流等用水统计仍未能开展。黄河水资源公报分区要求更细化,主要支流需单独列出。根据黄河调度需要黄河流域地表水统计需分黄河干流部分和支流部分。以引水口性质进行分属,而不是传统的行政与地区属地分类。区间分为:干流、主要支流(列出名称)、区间未统计支流(其它支流)。
5.4公报重地表轻地下
黄河流域公报偏重于地表水的统计,地下水取水是省区提供没有进行修改,耗水则是根据经验估算而来。
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1做好黄河防洪工程建设项目档案管理的重要意义
黄河防洪工程在前期、施工、竣工验收等各建设阶段形成的具有保存价值的文字、图标、声像等不同形式的历史记录,构成了工程档案,是治黄档案管理的重要内容。每项防洪工程档案,不仅在静态上反映该项工程面貌,而且从动态上反映着工程的变化与发展,始终同它反映的工程对象的实际面貌保持一致,历史地、客观地反映和记录了工程建设的全过程。防洪工程档案管理作为黄河水利工程建设管理的重要组成部分,具有其它管理不可替代的作用,发挥着技术、经济和社会效益。黄河防洪工程具有项目多、投资大,且建设时间跨度长、资金来源多、参见单位多、工程类型多等特点.防洪工程档案不仅在建设过程的日常管理和工程质量评定、事故原因分析、索赔与反索赔、阶段与竣工验收工作中具有重要作用,而且也是落实工程质量终身责任制以及对已交付使用工程的管理、维护、签订的记录凭证。借助工程建设档案,能够更好地了解和认识过去,把握和服务现在。预见和指导未来。因此,各级工程建管单位在注重工程实体建设的同时,都高度重视工程建设档案管理工作。
2当前黄河舫洪工程建设项目档案管理的现状
2.1黄河防洪工程建设项目档案管理的主体发生变化
1998年以后,黄河防洪工程建设管理模式由计划经济下形成的集“修、防、建、管”于一体的“自营式的旧体制转变到以“三项制度”为主体的新的管理体制,使建设项目档案管理的主体由计划经济下单一的黄河部门过渡到“三制”管理下的施工、监理、设计、建设、质量监督等各工程参建单位,黄河防洪工程建设项目档案管理的主体发生了根本性变化。2005年11月1日水利部下发了《水利工程建设项目档案管理规定》(水办[2005]480号),2008年9月9日下发了水利工程建设项目档案验收管理办法》水办[20081366号等一系列文件。黄河水利委员会也下发了《黄河河务科技档案分类及归档办法》(黄办档[2oo816-~-)等文件。客观地对工程项目建设中的档案管理,工程项目竣工时的资料归档范围、竣工资料编制以及整理、移交等方面都提出了新的要求。
2.2确保黄河防洪工程建设项目档案资料的真实性、正确性带来难度
档案资料的真实性是做好工程资料的核心,更是保证黄河防洪工程质量的技术灵魂。黄河防洪工程建设项目档案资料的整理应该实事求是,客观正确,但是,由于施工单位、监理单位的参与,有些工程资料为了“应付上级检查、联查”而脱离实际,导致了档案资料的真实性、正确性降低。工程档案资料必须真实,只有这样才能准确地处理工程建设过程中出现的一些问题,才能保证工程建设的顺利实施,也只有这样,才能正确的指导工程建设后的运行和管理工作,确保工程效益的真正实现。
2.3黄河防洪工程建设项目档案管理存在的问题
(1)合同条款对档案管理的要求不明确
由于合同条款中对工程参建各方的档案管理没有明确规定,造成业主在工程建设过程中对设计、监理、施工单位工程档案的形成和管理缺乏有效的约束,致使设计、监理,施工单位对工程档案管理的重视程度不够。在黄河防洪工程建设项目档案管理实践中我们发现,某些监理、施工企业对工程建设档案的管理不象对工程进度、施工质量的要求那样严格,不注意平时工程资料的收集、整理、归档,到了工程快竣工时,才被迫组织人员进行“突击”,由于不注意平时工程资料的收集、整理,结果一些该归档的原始依据因被忽视而没有归档。这种偏重工程建设施工,忽视工程建设原始档案资料的收集保存,对工程竣工后原始资料的归档造成了不良影响,降低了工程竣工资料的归档质量,给以后工程管理工作带来了一定的困难。
(2)工程建设项目档案移交不够及时
近几年,黄河防洪工程建设战线长、项目多,增加了工程建设过程中档案管理的难度。据滨州河务局统计自2005~2010年防洪工程项目竣工验收的就有25个,从工程参建各方的工程资料整理情况来看,不同程度存在诸多问题,由于施工单位、监理单位工程资料的整理、归档不及时,加之工程建设项目竣工验收滞后等原因,造成施工、监理单位在工程建设过程中形成的工程档案向建设单位移交不及时,工程建设档案资料损坏、丢失等现象时有发生,给工程资料归档保管工作造成了一定的难度。同时建设单位接受工程建设档案后也存在分类归档保管不及时,没有将应由上级档案管理部门和工程管理单位归档保管的工程档案及时进行移交,在一定程度上降低了工程档案的服务效能。
(3)施工企业档案管理人员配备不足,部分人员水平较低
像堤防帮宽、机淤固堤、堤防道路等一些黄河防洪工程建设中的大型施工项目,跨年度施工,施工工期长,其建设过程中形成的档案资料项目繁多,收集和管理难度较大。因此,其工程建设档案的管理应配备具有一定实际工作经验和技术水平的专职档案人员。但在工程建设由计划经济向市场经济过渡中,由于档案管理体制、管理制度不规范、不健全等原因,造成实际工作中的监理、施工企业对工程资料的收集、整理、归档缺乏足够的重视,忽视了工程建设过程中对档案资料管理人员的要求,使部分工程建设项目的档案管理人员技术水平较低,配置不足,甚至没有专职人员,结果使工程建设过程中形成的档案资料质量较差,给工程竣工后档案资料整理归档及利用造成了极大困难。
3强化黄河防洪工程建设档案管理的措旌
3.1加大宣传力度,提高对工程档案管理工作重要性的认识
工程资料档案是工程建设的重要组成部分,建设单位要加大对工程档案管理工作的宣传,提高参建各单位对其重要性的认识,使之严格按照国家和黄河档案管理部门对工程资料归档管理的规定,采取行之有效的管理措施,及时收集整理工程建设项目各个环节的文件资料,确保工程资料系统、全面、完整、真实可信。并在工程竣工后,及时整理、立卷、移交档案管理部门。
3.2加强领导.增强全员档案意识
工程建设项目档案涉及工程的各个方面遍布工程设计、管理、施工、监理等各部门,工程档案整理是一项贯穿整个项目的系统工程。所以需要领导高度重视,要增强全体参建人员的档案意识。要积极对档案管理人员进行宣传和培训,提高档案管理人员的业务能力和责任感。使全体人员从项目开始,就做到统筹规划。要有专门的人员负责各部门之间的协调,保证档案资料的完整、齐备和及时归档。
3.3建立符合黄河防洪工程建设实际的档案管理制度
目前黄河防洪工程建设项目的管理运行完全按照合同进行,合同中关于工程资料的收集、整理及工程竣工资料的归档,移交的条款从根本上制约着建设项目档案的管理,在工程建设档案管理中能制约监理、施工企业的行为的只有国家颁布的档案法和工程合同。因此,从档案法、合同法等法制的角度去研究、探索黄河招标投标工程建设中的档案管理办法,将工程档案的归档范围、归档程序、归档措施、工程竣工档案的整理、移交作为工程条款写进招标文件,在工程合同中明确业主和施工企业在工程档案管理方面的责任和义务,建立起符合黄河防洪工程建设实际的档案管理制度,弥补目前档案管理的缺陷,提高工程竣工档案归档质量,这是当前黄河防洪工程建设的客观需要。
3.4加强工程建设过程中对档案管理工作的检查、指导
针对目前黄河防洪工程建设中归档管理水平不高的现状,建设单位加强对档案管理工作的检查、指导非常必要。通过建设单位有目的的检查、指导,可以引起监理、施工企业对档案管理工作的重视,及时发现档案管理工作的薄弱环节,予以加强和纠正,预防档案管理不规范等行为的发生。同时建设单位可以将工程资料的归档范围、立卷原则、文件材料的排列顺序、案卷标题的编写、装订要求对施工企业提出要求和指导,使他们知道在工程建设中应形成和收集那些资料,有哪些具体要求,并依据工程档案管理的需要选配和明确工程档案管理的专(兼)职人员,至始至终做到定人、定岗、定责到位。
3.5把好工程档案的初步验收关
由工程部门会同档案管理部门对监理、施工企业初立卷的竣工档案进行检查验收,检查工程档案有无缺、漏项,是否齐全完整,签署手续是否完备,把好技术审核关,保证竣工档案形成的真实性、可靠性、准确性,为工程的竣工验收做好准备。
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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
根据中国水资源公报工作大纲的内容,耗水量是不分地表与地下水的,但实际工作中,在计算河道天然径流量时,把人类活动影响的地表径流水量进行还原。如果套用此概念,地表耗水量指在输、用水过程中,通过蒸发、土壤吸收、渠系损失、产品带走、居民和牲畜饮用等形式消耗的,而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。其关键在于不仅回归地表也包括回归地下的水量不作为消耗水量。这也是一般意义上的耗水概念。我们为了区别于流域耗水量把这一传统上的耗水量概念称为“行政区域耗水量”,以示区别。
1.2 流域耗水量
从流域管理的观点出发,河川径流还原水量计算中,河道外用水可以看作流域耗水。如水量调度中以黄河断面水量作为各河段各省区分配水量的依据,引出的水量与回归的水量在断面能够具体反映。无论是河道水量管理与天然径流量的计算概念是一致的。黄河流域的工农业及人畜等还原水量(还原水量中不包括河道内水库调蓄水量等,只指工农业生态等消耗项),对于流域来说也即耗水量。因此,我们提出了“流域耗水量”概念。
“流域耗水量”概念是与之传统的耗水概念比较而言的。传统的耗水是行政区划中的实际耗水量,我们为了对应把传统的耗水称之为“行政区域耗水”。“流域耗水量”不是传统意义上的耗水量,只是相对与河道来说是“无回归水量”,河道外的还原水量,是河道的消耗水量,是一个相对数值。也可以说对河道损失(贡献)的大小。
把流域河川径流还原水量河道外用水概括并提出“流域耗水量”,有其积极的意义,这和黄委会的水资源成果中基本计算方法基本原理是一致的,都是采用“流域耗水量”概念,1987年国务院批复黄河可利用水量中也是“流域耗水量”;其计算方法建立在在引排差基础上,即引出河道扣除引出后回归河道的水量,具有简单明了、准确性高、合理等特点,同时也实际应用于黄河水量调度和生产管理中。
1.3 流域耗水量的计算
根据黄河流域水资源利用的具体情况,各项用水含义如下:引、取水量:指从黄河干支流中引、取的水量。退(排)水量:指从黄河干支流中引、取的水量中又回归黄河干支流的水量。黄河河川径流耗水量:指引、取黄河干支流河川径流水量中不能(直接或间接)回归到黄河干支流的水量。即,指引、取黄河干支流中的水量扣除其回归到黄河干支流河道后的水量。
需要进一步明确的是,所谓干支流特指本流域内干流或支流的引水与回归,于是可表述为本流域内引水减去在本流域内引出的水量中回归河道的水量,如果跨流域引水回归水进入另一流域,则为进入流域的外来水,客水。这部分水量在所进入的流域参加径流时,实测资料中测到,计算天然径流时应从中扣除。
从以上流域还原概念可以理解为工农业等河道外还原水量对于流域来说也即流域耗水量。因而计算方法的核心是引排差,即“流域耗水量”是以引排差原理为基础上的,耗水量相对于河道来说是净用水量。排退水不仅指明渠回归河道水,也包括引出的水量中通过地下潜流回归河道的水量,一般该项许多地区可以忽略。统计退水量时应以退入河道的实际水量计入,测验断面与河道间的损耗水量也应扣除。根据“流域耗水量”是建立在引排差原理基础上,计算方法关键在于退水量或退水系数,因而在计算方法上可采用多种形式,如除采用经验数据外,面积定额,水量平衡法等。
1.4 流域耗水量与区域耗水量区别
“流域耗水量”与“区域耗水量”本质区别在于地表水耗水量是指地表水取水量扣除其回归到黄河干、支流河道的水量后的水量或是不仅扣除下渗到地下的水量。前者是对于流域来说是耗水,但对于行政区域则并不是真正消耗。因此,“流域耗水量”包括“非消耗用水”,从直观上看出“流域耗水量”应大于“区域耗水量”。“非消耗用水”进入湖泊或其它洼地,可以看做实际是“环境用水”的一种。至于跨流域“非消耗用水”则进入是另一流域参加该流域的水量平衡或被利用。
“流域耗水量”有其计算特点:所谓“一进一出”,只管引出河道口门和回归河道水量。“流域耗水量”以河段统计,不管用水属地,只考虑是干流或是支流引水,从那个河段引水就计入那个河段,引出水另一个河段回归,在回归河段则为加入量;“区域耗水量”以属地用水为统计对象,只统计消耗水的数量,不需知道水的来源与去向,能否回归河道,或回流其它河道或流域。“流域耗水量”包括大量跨流域引水,向流域外引水。
这里需指出的是如果按“区域耗水”计算内蒙古耗水与“流域耗水”之间相差10亿m3左右。那么,如果用“区域耗水”计算黄河下游河南、山东那恐怕相差几十亿m3的水量。“流域耗水量”统计远大于“区域耗水量”。
1.5 流域耗水量特殊性
由于“流域耗水量”实际是还原水量中水资源利用的理论概括,因此,具有特殊性。一般耗水量不可能出现负数,但“流域耗水量”在相关的河段与时段可以出现负数。
如跨流域引水的退水,对于受水河流或流域就是增加的水量:外来水,客水,如果汇入河流并经下游测验,这对于受水河流是负数。
兰州市城市与工业用水主要是兰州水文站断面以上引水,城市排污退水大部分在断面以下,这部分因引黄河干流水而产生的退水就增加了兰州水文站断面以下的水量,退水在该断面下为负数。
宁夏灌区主要引水在青铜峡水文断面以上,而退水则在青铜峡水文断面以下,退水量在石嘴山水文站测验。
由于宁夏灌区每年压碱冬灌,经过输水与灌溉,退水在不引水的时段退出,或同一时段引水小于集中退水,都会出现负数;特别会出现是跨年份的退水,不仅月份内出现负数,日历年内也会有部分水量统计不全。如果一个完整的引水灌溉(用水)期包含完全退水、以及一个完整的用水退水河段,将不会出现负数的情况。对于宁夏等跨年份的用水一方面由于退水量较小,另一方面每年都有年前一段的退水,因此可以简化都不予考虑。
1.6 国务院八七分水方案也是“流域耗水量”
国务院办公厅转发国家计委和水电部关于黄河可供水量分配方案报告的通知(国办发[1987]61号)提出了在南水北调工程生效前黄河可供水量分配方案,分配的年耗水量370亿m3。上述水量分配方案,是按黄河正常年份水量制订的,今后还需要根据不同的水情逐年作出合理的调度安排。所谓正常年份水量是指黄河流域多年平均河川径流量为580亿m3(含花园口以下20亿m3)。
花园口站以上采用1919年至1975年系列的实测与还原水量计算出的天然径流量,分配的是黄河可供水量,而表格内直接填写的是“耗水量”,天然径流量中河道外的还原水量也是从流域统计来的,因此,这里的还原实际概念是“流域耗水量”。
当然,花园口以下由于系列是1950以后的资料且50、60年代出现了大汶河水量多次大洪水当时计算有所偏大,并且没有考虑下游引水后河道里径流的自然损耗,黄河下游是著名的“地上悬河”,高出黄河两岸且为宽浅河道,向两岸渗漏地下水是下游最大的自然损耗,以及水面蒸发损耗。
2. 下河沿模式
这是结合黄河流域的特点从实际应用中归纳出来的技术性处理手段。下河沿水文站位于甘、宁交界处的宁夏中卫市,与水文站测验断面平行的美利渠从沙坡头引水(现沙坡头水利工程),河道与渠道均由水文站测验。因此,通常在用水统计中习惯把美利渠的引水口门认为是下河沿水文站断面之下引水,河道与渠道的实测作为水文站的实测值,这种把引水口门虚拟为断面以下的统计方法是为了简化统计手段避免重复计算的可能,这也与向社会公布水文资料中既有河道又有渠道最终公布的是合成资料是一致的。在实践中一般称宁夏引黄灌区为下河沿至石嘴山,而不是安宁渡或兰州至石嘴山,这里除了主要引水都在下河沿至石嘴山河段外,把安宁渡至下河沿的美利渠放到下河沿至石嘴山河段统计。我们把黄河上众多此类水文站(断面)命名为“下河沿模式”。
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”。
下河沿模式在黄河流域有着广泛的实际意义和众多类似的断面,主要是断面与渠道并行或临近,引水口位于水文断面附近的上游,并由同级水文部门测验,渠道站参与资料整编,向社会公布水文资料中如日资料为合成资料。
干流青铜峡水利枢纽下游的青铜峡水文站河道与引水渠东总西总合成。
沁河五龙口水文站断面与左岸广惠渠和右岸新利渠,沁河支流丹河山路平与丰收渠,北洛河状头与洛惠渠,宝鸡峡林家村水文站与宝鸡峡渠道,张家山水文站与泾惠渠等渠首水文站。
3. 黄河向流域外供水
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属于全部消耗水量。
近年引黄济津、引黄济淀、引黄济青和下游河南山东农业灌溉和城市生活以及湖泊人造景点用水都是引自黄河。
黄河下游引黄并不是完全引到流域外,如金堤河、文岩渠、大汶河以及黄河滩区等属于黄河流域。黄河下游引黄南北岸分属于海河、淮河和山东半岛等。
向流域外引水,对于黄河流域来说,只要不再回归黄河流域,那将被认为是100%的消耗。
3.1黄河流域下游引黄灌区,引黄河水向淮河流域和海河流域以及山东半岛等灌区和工业、生活使用,除文岩渠和金堤河两流域属于黄河流域外其它均不能回归黄河。其中引黄济津、济白洋淀和入青岛更不可能有回归水了。
3.2甘肃“景电”二期工程规划部分向民勤红崖山水库年调水6100 万m3(属于石羊河流域)。该工程是利用景电二期的空闲容量和灌溉间隙,延伸已建成的景电输水总干渠,经洪水河、石羊河61公里的天然河道,调水到红崖山水库,调水线路总长260公里,年设计调水量6100万m3,调水流量6.3m3/s。
3.3甘肃引硫(大通河上游硫磺沟)济金(昌)(属于河西走廊)于2003年通水,2004年引水2690万m3,2005年引水2750万m3,2006年引水2794万m3。
3.4沁河主要支流丹河丹东引水渠,随着丹河水量的减少,丹东、丹西引水条件发生了变化,致使引水口逐步上移,现位于山路平水文站以上丰收渠(丹西渠)引水口上2km,由青天河水库调配水量,由博爱县丹东灌区管理局。丰收渠经山路平水文站断面由水文站测验,丹东灌区引水在0.2~1.0亿m3,进入流域卫河大沙河。
3.5伊(洛)河渠道尾水向流域外引水。每年引水在0.2~0.6亿 m3。
黄河下游流域内主要是金堤河天然文岩渠区域,主要以新乡黄河河务局的引黄涵闸、人民胜利渠部分水量以及濮阳黄河河务局的引黄涵闸部分引水,其余为流域外引水。
经匡算:2006年甘肃省黄河流域向流域外引水0.86亿m3,内蒙古通过宁夏下河沿美利渠向孪井滩扬水灌溉工程引水0.46亿m3,河南省向流域外引水17.4亿m3,山东省向流域外引水72.0亿m3,河北省引黄济淀引水3.0亿m3。黄河流域向流域外共引水93.5亿m3,而在流域内流域耗水量为211.2亿m3。
4. 黄河用水特性
除了流域内一般用水,黄河耗水有其特殊性,特归纳几个方面相关问题加以论述。
4.1 流域外引水:向黄河流域外引水,只要不再回归本流域或河道,对于(黄河)流域来说那将是100%的消耗。向流域外引水远距离输水:引黄济津、引黄济淀、引黄济青等。2006年水利部、国家防办组织实施了首次跨流域“引黄济淀”应急生态调水。
4.2高扬程或远距离输水:典型的如景(泰川)电(灌)站、盐环定扬水工程等。
4.3支流跨流域引取水:如“引大(通河)入秦(王川)”、陕西引黑河水库(石头河水库补水)供给西安、引沁济漭。
4.4 灌区滞水:流域内支流流域中灌区的湖泊、坑塘、低洼地、海子、人工开挖的小型平原水库以及村前屋后的沟道等的引取河道的水量,均作为河道损失水量。下游流域外有众多的平原水库。
4.5 傍河水源:如郑州市“九五”滩在黄河南岸打群井作为城市用水的补给、渭河流域的傍河井、山西汾河流域的泉水出露我们认为应统计在地表水中,但可能只被统计为地下水。
4.6 生态环境与景观用水:近年人造湖泊、河道景观用水增加较快。如“拦河造湖”工程咸阳水文站被取水渭河人工湖咸阳湖隔断。甘肃兰州生态带游览区、宁夏的石嘴山市营造“五湖四海”人工湖星海湖、山东大汶河流域莱芜牟汶河综合治理建设工程、聊城江北水城碧波荡漾、滨州“四环五海”绿水涟漪。
河道景观一般消耗形式为蒸发、补给地下和供水等,主要水量仍保存在河道内,原则上汛期前应水位降低、或放空以待蓄洪泄洪,性质与小型水库相似。
生态环境用水:宁夏沙湖、内蒙古乌梁素海等。
4.7黄河滩区用水:黄河河谷平原用水和下游滩区的地下水开采。
4.8 水土保持措施:退耕还林、淤地坝建设等水土保持措施达到了一定的减沙效果,拦沙同时也拦水。尽管取得了一定的效果,但要看到有些地区如无法治理,水土保持减沙是一个长期的艰巨的复杂工作。
4.9雨水利用:水资源匮乏的甘肃省开展雨水集蓄利用技术的研究及推广工作,现已累计建成各种蓄水窖253万眼,稳定解决了252万人的饮水困难,发展集雨节灌农业457万亩,在雨水利用方面积累了丰富的经验和技术。
4.10 生产与试验用水:黄河下游标准堤防建设以及龙门—潼关放淤试验等。 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。
关于黄河的资料范文4
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。www.133229.cOm
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。
关于黄河的资料范文5
黄河中游河口镇至龙门区间(简称河龙区间),是黄河泥沙的主要来源区,水土流失严重。河龙区间流域面积在1000km 2 以上的较大支流共有21条,面积11.3×104km 2 ,占黄河流域面积的15%,每年输入黄河的泥沙占三门峡以上总输沙量的90%以上。解放以来,黄河中游开展了大规模的水土保持工作,河龙区间水沙来量自70年代以来开始减少,80年代大幅度减少。与1950~1969年平均值相比,80年代河龙区间径流量减少了36.15×108m 3 ,输沙量减少了6.2325×108t.但地处多沙粗沙区的主要支流表现则有很大不同。 分析 黄河中游水沙变化原因,不仅对黄河治理具有重要意义,而且对多沙粗沙区水土流失的防治和生态环境的改善,指导这一地区的开发建设和人类活动也是极其重要的。水土流失是全球性的 问题 ,长期以来国内外 研究 者都致力于防治水土流失效果的研究,已经取得了许多重要成果。近一、二十年来,黄河中游来水来沙发生了显著变化,这种变化是偶然性的还是趋势性的,引起了有关方面的极大关注。因此,分析其原因,阐明其 规律 ,预测今后 发展 趋势,已成为当前黄河治理和工农业生产所急需。为此,从1988年至1995年,先后有诸多科研单位开展黄河中游河龙区间及多沙粗沙区水沙变化研究,有五大研究成果问世。分析这些研究成果的长处与不足,对今后的黄河中游水沙变化深化研究具有重要的指导意义。
2、河龙区间水沙变化研究现状
1988~1995年,黄河中游河龙区间水土保持措施减水减沙效益研究的五大成果是:
(1)由徐乾清、顾文书主持的水利部第一期黄河水沙变化研究基金课题“黄河水沙变化及其 影响 ”研究(简称“水沙基金”);自1988年开始,1992年结束。1993年至1995年由黄河水沙变化研究基金会出版《黄河水沙变化研究论文集》共五卷。[1]
(2)由于一鸣主持的黄河流域第一期水保科研基金第四攻关课题“黄河中游多沙粗沙区水利水保措施减水减沙效益及水沙变化趋势研究”(简称“水保基金”);自1988年开始,1992年底结束。课题共提出研究成果报告54份,计120万余字。出版《水土保持减水减沙效益 计算 方法 》一书。[2]
(3)由左大康(已故)、叶青超主持的国家 自然 科学 基金重大研究项目“黄河流域环境演变与水沙运行规律研究”课题二:黄河流域侵蚀产沙规律及水保减沙效益分析(简称“自然基金”);自1988年开始,1992年结束。出版有《黄河流域的侵蚀与径流泥沙变化》等专著4部,研究论文集8集。[3]
(4)由张胜利、李倬、赵文林主持的国家“八五” 科技 攻关项目“黄河中游多沙粗沙区治理研究”第一专题“多沙粗沙区水沙变化原因分析及发展趋势预测”(85-926-03-01)研究,自1993年开始,1995年底结束。出版专著《黄河中游多沙粗沙区水沙变化原因及发展趋势》一部。[4]
(5)由李倬、郑新民主持的黄委会黄河上中游管理局“八五”重点课题《黄河中游河口镇至龙门区间水土保持措施减水减沙效益研究》;自1991年开始,1995年底结束。[5]本课题研究历时五年,最后形成支流研究报告15本,专题研究报告2本(共计16篇研究报告),总报告1本,分片总报告3本(即河龙区间陕北片、晋西北片及河龙区间南片),研究论文集一本(内含已在部级刊物及国际刊物上正式发表的26篇论文)。
3、课题研究进展概述
以上五大课题研究(其中前三项通称为“三大基金”研究),已经解决了许多问题,取得了重大进展,提出了完整系统的研究成果,难能可贵,是对治黄工作的一大贡献。主要表现在以下几个方面:
(1)收集、整理、核实了多沙粗沙区的治理面积、坝库情况等大量基本资料;对降雨资料进行了插补延长,并对降雨时空分布规律做了分析。
(2)深入研究区域,对不同类型区、不同地貌进行典型调查,收集河龙区间所属45县(市、旗)的“土地详查”等基本资料,使水土保持四项基本措施(梯田、造林、种草、淤地坝)数量有了进一步的落实。
(3)在“水文法”研究中,针对不同流域研制了降雨产流产沙数学模型,较好地反映了降雨和下垫面时空分布不均匀的特性;在“水文法”统计分析中,采用了有效雨量、有效雨强、7~8月降雨量及汛期降雨量等不同指标进行对比分析;在径流变化分析计算中将洪水、常水分开研究,再合并说明径流变化情况。
(4)在“水保法”研究中,普遍重视了对水保措施保存面积和减洪减沙指标的研究。黄河上中游管理局“八五”重点课题,充分利用了河龙区间及黄委会天水、西峰、绥德三个水保站长期积累的小区观测资料,建立了一套新的“水保法”小区坡面措施减洪指标体系;首次把数理统计方法运用于“水保法”坡面措施减洪减沙效益计算。在消除了流域与小区减洪指标存在的时段差异、地区差异和点面差异后,用“同频率对应”将小区减洪指标运用于流域水保坡面措施减洪效益的计算。通过建立流域治理前的洪水泥沙关系(水文统计模型),提出了坡面措施减沙量计算的新方法棗“以洪算沙”法。
(5)对淤地坝减洪减沙效益计算方法有新的改进,提出以减沙量依流域洪**推算淤地坝减洪量的新的计算方法,并得到较为成功的 应用 。
(6)首次绘制了河龙区间梯田、造林、种草、淤地坝四大水保措施密度分布图及密度分布等值线图。
(7)对未控区水保措施减洪减沙效益及人为活动增洪增沙量进行了推算。
(8)分别利用“水文法”和“水保法”,考虑到丰水年和枯水年及不同治理程度,对2000年多沙粗沙区水沙变化趋势进行了分析预测,提出了预测成果。
(9)水利部第一期水沙基金计算范围包括黄河上游水土流失地区(龙羊峡至河口镇)、河口镇至龙门区间及泾、洛、渭、汾四大支流,是计算范围最大的一家。其他四家计算范围只限于河龙区间,有的包括泾、渭、汾,有的只包括泾河及北洛河上游。
黄河水沙变化研究是一项庞大的系统工程。其变化原因复杂,涉及的因素多,牵扯面广。在以上研究中,尽管五家对黄河中游水沙变化规律进行了多方面的探讨,对计算方法进行了多方面的改进,有的研究甚至有重大突破,填补了以前研究的空白,但仍存在一些不足之处:一是计算方法不统一,欠严密;二是水土保持措施保存面积和减沙指标存在较大差异;三是基本资料不全,基础数据欠准确,难以进行精确定量分析。[4]其中“三大基金”由于分析计算所采用的基本资料不统一,计算方法不完善,研究成果差异较大。以“水文法”计算结果为例。“水沙基金”分析认为,80年代黄河中游(河龙区间加泾、洛、渭、汾)水土保持年均减沙5.9亿t左右,“自然基金”为4.3亿t左右,“水保基金”仅为3.5亿t.“水保法”计算结果同样差异较大:水沙基金、水保基金和自然基金80年代黄河中游水土保持年均减沙量分别为4.8亿t、2.5亿t和2.4亿t,最大与最小相差一倍。而在水保措施拦蓄指标和水保措施量的统计方面差距更大。五大课题对90年代以来黄河水沙变化研究中的一些新情况、新问题均未能深入剖析;在特大暴雨情况下水土保持措施减洪减沙效益研究均属比较薄弱的环节;对小流域水保治理资料均未能充分利用;人为活动增洪增沙研究始终是一个薄弱环节,没有大的进展。以上诸多不完善之处,应是今后黄河水沙变化深化研究的主攻方向。
4、五大研究成果的对比与分析
4.1 计算范围
水利部黄河水沙变化研究基金会和国家自然科学基金重大项目的研究范围是龙羊峡至三门峡入库(即龙门、咸阳、张家山、洑头和河津以上);黄河流域水保科研基金第四攻关课题研究范围主要是黄河中游多沙粗沙地区,即河口镇至三门峡入库,但渭河部分“水沙基金”和“自然基金”是以咸阳为界,“水保基金”则以华县为界。国家“八五”攻关项目的研究范围是河口镇至龙门区间及北洛河上游(刘家河以上)和泾河上游(马莲河西川庆阳以上,即环江流域),即狭义的黄河中游多沙粗沙地区。黄河上中游管理局“八五”重点课题研究范围是河口镇至龙门区间。
4.2 研究成果的对比与分析
4.2.1 “三大基金”河龙区间及多沙粗沙区计算成果对比
“三大基金”在河龙区间及多沙粗沙区减水减沙效益计算结果上差异较大。以河龙区间1970~1989年“水文法”年均减水量计算成果为例,“三大基金”(依次为水沙基金、水保基金和自然基金)计算结果分别为13.050亿m 3 、13.355亿m 3 和18.972亿m 3 ,水沙基金成果最小,自然基金结果最大,最大最小年均值相差5.922亿m 3 ;1970~1989年整个多沙粗沙区(即河龙区间加泾、洛、渭、汾)“水文法”年均减水量“三大基金”值分别为52.91亿m 3 、51.282亿m 3 和44.655亿m 3 ,最大最小相差8.255亿m 3 .从河龙区间1970~1989年“水文法”年均减沙量计算结果看,“三大基金”结果分别为3.103亿t、3.28亿t和2.896亿t,最大最小相差0.384亿t.从河龙区间1970~1989年“水保法”年均减沙量计算结果看,“三大基金”分别为2.578亿t、1.885亿t和1.461亿t,最大最小相差1.117亿t.因此,河龙区间水沙变化“三大基金”研究中水保基金“水文法”年均减水减沙量均为最小:“水保法”年均减沙量结果表明,“三大基金”中水保基金结果最小,水沙基金最大,自然基金居中。再从整个多沙粗沙区“三大基金”各自“水文法”与“水保法”计算结果看,70年代减水量都是“水文法”大于“水保法”,但二者相差不大;80年代水沙基金减水结果是“水文法”小于“水保法”,水保基金减水结果是“水文法”大于“水保法”。70年代减沙量“三大基金”“水文法”均小于“水保法”,80年代则相反。其中水保基金80年代“水文法”减沙量比“水保法”大一倍以上。
4.2.2 四大重点支流计算成果对比
河龙区间总面积约11.2万km 2 ,其中四大重点支流皇甫川、窟野河、无定河、三川河合计面积45608km 2 ,占总面积的40.7%.四大重点支流合计,多年平均(1954~1989年)径流量24.505亿m 3 ,多年平均输沙量3.4556亿t,分别占河龙区间多年平均(1950~1969年)径流量59.375亿m 3 的41.3%,多年平均输沙量7.783亿t的44.4%.“三大基金”计算结果的差异也体现在四大重点支流合计的计算结果上。1970~1989年,“三大基金”四大重点支流合计结果,“水文法”减水量依次为6.392亿m 3 、4.768亿m3和9.6778亿m 3 ,国家“八五”攻关课题结果为4.22亿m 3 ,黄河上中游管理局“八五”重点课题成果为5.3548亿m 3 .五者中最小最大相差5.4578亿m 3 ,自然基金成果明显偏大,国家“八五”攻关成果最小。五家“水文法”四大重点支流合计减沙量依次为1.6473亿t、0.7546亿t、1.2582亿t、1.3665亿t和1.7081亿t,水保基金成果最小,黄河上中游管理局成果最大。
70年代“水保法”四大重点支流合计减沙量,水沙基金为1.0656亿t,水保基金为1.1930亿t,自然基金未做,国家“八五”攻关课题为0.8944亿t,黄河上中游管理局“八五”重点课题为1.1769亿t,四者相差不大;80年代“水保法”四大重点支流合计减沙量依次为1.8781亿t、0.8228亿t、0.9137亿t和1.2396亿t,水保基金和国家“八五”攻关成果比较接近,黄河上中游管理局居中,水沙基金最大,最大最小相差1.0553亿t.
4.2.3 五大研究河龙区间计算成果对比
以整个河龙区间计算结果看,五大研究成果也有较大差异。如表4所示,1970~1989年,五大成果“水文法”减水量中最大的是自然基金,为18.972亿m 3 ,其余四家成果相对比较接近。尤以水沙基金和水保基金两家成果最为接近,黄河上中游管理局和国家“八五”攻关两家成果比较接近。五大成果“水文法”减沙量中最大的是黄河上中游管理局成果,为3.150亿t,它与水沙基金成果3.103亿t、国家“八五”攻关成果3.035亿t和自然基金成果2.896亿t非常接近;成果最小的是水保基金,仅为1.7646亿t.黄委会水利科学研究院时明立“水文法”计算成果为:[6]1970~1989年年均减水23.36亿m 3 ,年均减沙2.26亿t.减水量明显偏大,减沙量偏小;黄委会水文局熊贵枢教授类比法计算成果为:[7]1970~1989年年均减沙2.47亿t,成果居中。
(2)黄河上中游管理局“水文法”减水减沙计算成果中,减水=减洪水+减常水,减沙量为减少洪沙量。自然基金未做“水保法”。
1970~1989年五大 研究 成果“水保法”减水量中数值最大的是国家“八五”攻关课题,为13.005亿m 3 ,最小的是水保基金,为7.395亿m 3 ;水沙基金与黄河上中游管理局两家成果比较接近,分别为11.7375亿m 3 和10.335亿m 3 .“水保法”减沙量中最大的是水沙基金,为2.578亿t,水保基金和 自然 基金成果比较接近,分别为1.885亿t和1.461亿t,水沙基金、国家“八五”攻关和黄河上中游管理局三家成果比较接近,分别为2.578亿t、2.395亿t和2.475亿t.熊贵枢“水保法”减沙成果为2.008亿t,仍然居中。五家成果的共同点是:“水文法”减沙量均大于各自“水保法”减沙量。“水文法”减水量除国家“八五”攻关研究成果小于自身“水保法”外,其余四家“水文法”减水量均大于各自“水保法”减水量。“水文法”减水减沙量 计算 结果大于“水保法”计算结果,是由计算 方法 本身决定的, 目前 在这一点上已取得共识。
综上所述,河龙区间70年代平均减水量为9.624~16.704亿m 3 (水文法)和7.441~11.52亿m 3 (水保法);年均减沙量为2.08~2.75亿t(水文法)和1.579~2.58亿t(水保法);80年代年均减水量为13.65~21.24亿m 3 (水文法)和7.346~14.49亿m 3 (水保法);年均减沙量为1.4492~3.91亿t(水文法)和1.342~3.24亿t(水保法)。80年代“水保法”减沙量中,水保基金比水沙基金小一半以上。
4.2.4 泾、洛、渭、汾计算成果对比
五大研究中,只有“三大基金”对泾、洛、渭、汾四条支流做过系统研究。泾、洛、渭、汾四条支流合计面积17.038万km 2 ,占河口镇~三门峡区间面积30.24万km 2 的56%(一半还多)。
(1)泾河:70年代泾河流域年均减水减沙量计算成果中,水沙基金和水保基金成果均比较接近,“三大基金”“水保法”减沙量亦比较接近,自然基金“水文法”减水量明显偏小,减沙量为负值(增沙),不甚合理。因为泾河流域70年代仅巴家咀水库年均拦沙量达0.119亿t,这是实测数字,是可靠的,不减沙反而增沙与实际情况相悖。
80年代,泾河流域减水减沙量成果中仍是水沙基金与水保基金比较接近。自然基金“水文法”减水量为负值(增水),减沙量很少,年均只有24万t(0.0024亿t),但“水保法”减沙量却与水沙基金及水保基金成果十分接近。因此,泾河流域减水减沙量以水沙基金和水保基金结果为准。
(2)北洛河:70、80年代“水文法”减水量中,水沙基金最大,自然基金最小,水保基金居中,三者差异很大,尤其是80年代自然基金不但不减水,反而年均增水9500万m 3 ,大趋势不一致。70、80年代“水保法”减水量,水沙基金与水保基金成果十分接近,自然基金未做。
70年代减沙量成果中,水沙基金成果均为最大,“水文法”减沙量小于“水保法”减沙量;80年代“水文法”与“水保法”减沙量,“三大基金”成果都比较接近且“水文法”减沙量均大于“水保法”减沙量,与70年代刚好相反。因此,北洛河1970~1989年减水量以水保基金成果为准,70年代减沙量以自然基金成果为准,80年代减沙量以水保基金成果为准。
(3)渭河:“三大基金”对渭河的计算分界不一致:水沙基金和自然基金以咸阳为界,水保基金以华县为界。“水文法”减水量不论是70年代还是80年代,水沙基金和水保基金成果均为一致,自然基金成果偏小:“水保法”减水量水沙基金明显大于水保基金,自然基金未做。70年代减沙量中,水保基金成果大于其它两个基金,但三大基金成果比较接近;80年代“水文法”减沙量中,水保基金最大,水沙基金次之但二者十分接近,自然基金偏小一半:“水保法”减沙量中,水沙基金最大,自然基金次之,水保基金最小,最大最小相差近一倍。因此,渭河减水减沙计算成果以水沙基金和水保基金成果比较合理。
(4)汾河:汾河三大基金成果除水保基金用“水保法”计算的成果偏小外,其他方法计算结果比较一致。4.2.5 水保措施保存面积对比五大研究成果“水保法”结果差异较大,具体也体现在水保措施的保存面积差异较大。
5、今后研究的努力方向
黄河水沙变化研究任重道远,工作艰辛清苦。“治黄不止、研究不息”是从事这项重要的基础研究应具备的基本精神和素质。笔者认为,在今后的黄河水沙变化深化研究中,针对以往研究中存在的 问题 ,应从以下几个方面进行努力:
5.1 对降雨资料必须进行系列化处理
在“水文法”计算中,无论是建立降雨产流产沙模型还是计算流域综合治理减洪减沙效益,降雨都是最重要的基本资料,必须认真对待。是否合理利用和处理降雨资料,已成为制约流域综合治理减洪减沙效益计算精度的关键。但黄河中游地区的雨量站网,50年代和60年代站点稀少,70年代后期增加较多。因此,50~60年代的流域面雨量代表性一般都欠佳,如不进行处理,势必给建立的产流产沙数学模型带来较大误差,直接 影响 治理后减洪减沙效益的计算与 分析 。以往研究对此重视程度不够。今后研究,应对降雨资料进行查缺补漏、代表性分析和系列化处理。其中降雨资料的系列化处理是为克服治理前期(黄河中游地区一般以1970年为界)因雨量站点稀少不能代表面平均降雨量的情况而提出的。其基本原理是:以站点数较多的资料系列为标准,将站点数较少的系列通过与站点数较多的系列建立相关关系,统一到站点数较多的系列上来。这样做,既充分利用了资料,又保证了系列的一致性,此即谓之“系列化处理”。以河龙区间晋西北地区岚漪河流域为例。岚漪河流域1954~1965年仅有3个雨量站,1966~1970年增加到9个站,1971~1976年又增加到13个站,1977年以后达到14个站。
5.2 认真核实水保措施的保存率及保存面积
水保措施保存率系核实面积与上报治理面积之比,应在比较准确的推求水保措施保存率的基础上,再推求水保措施保存面积。黄委会黄河上中游管理局“八五”重点课题研究中,天水、西峰、绥德水保站根据1989年土地详查资料得出的河龙区间各片水保措施保存率。
5.3 坡面措施减洪减沙指标体系的深化研究
在“水保法”研究中,坡面措施减洪计算是其重要环节,其技术关键之一是建立坡面措施减洪指标体系。减洪指标主要依据各地径流场的试验资料确定。在以往的研究中,坡面措施减洪指标仅仅依据经验性的丰、平、枯三种情况定出,未形成完整的体系,且缺乏 理论 依据和论证。坡面措施减洪减沙指标的合理确定,是“水保法”研究中一个带有根本性的薄弱环节。今后研究,应以黄河中游河龙区间陕北片、晋西北片和南片作为研究对象,先分片建立既有理论依据又符合客观实际的较完整的减洪指标体系,在此基础上,再建立河龙区间统一的水保坡面措施减洪指标体系,尔后,“以洪算沙”计算坡面措施减沙量。这种分析方法就洪水和泥沙的相对关系来讲可形象地称为“串联法”:它以流域水沙 规律 为依据,以成因法分析为基础,强调坡面系统与沟道系统、洪水与泥沙的有机联系。
另外一种分析方法就洪水与泥沙的关系来讲,可形象地称为“并联法”:它在传统成因分析法的基础上加以改进,侧重于过程机理的研究。赵有恩:水利部第二期水沙基金项目《河龙区间水土保持措施减水减沙效益分析》水保坡面措施减洪减沙效益计算研究大纲。
5.4 深化未控区研究
未控区指的是各支流水文站之间未控制的地区以及没有设立测站的支流和区域。河龙区间总面积11.2万km 2 ,其中未控区面积26475km 2 ,占总面积的23.6%.因此,对未控区减水减沙效益计算不容忽视。以往对此研究不够。
由于未控区缺乏实测径流、泥沙资料,在“水文法”分析之前,首先要插补资料、构造毓。径流、泥沙资料采用以下两种方法获取:
(1)利用各片有控支流实测资料,绘制历年洪量模数、输沙模数等值线图,根据各单元所在位置,查图求得历年洪量模数和输沙模数;
(2)将相邻有控支流降雨~径流、降雨~产沙关系,移用到未控区,根据其降水资料推算径流、泥沙量。对于未控区缺乏降水资料的单元,可利用历年降水量等值线图插补。
熊贵枢和焦恩泽也分别提出了未控区水沙量的推求方法,[8]各具特色,可供今后研究时 参考 。
在“水保法”分析方面,未控区和相邻的已控区,一般具有相似的地貌和降雨特性,在一定的区域和范围内,水保措施实施的程度和增长速度也基本一致。但就整个未控区而言,从北到南又有较大的差异。按照未控区在较大范围内的差异性和在一定范围内与相邻已控区的相似性原理,在比较准确地推求未控区水保措施面积的的基础上,参照相邻已控区“水保法”减洪减沙指标,进行未控区“水保法”减洪减沙效益计算。
进入90年代以来,黄河中游地区的水沙又有了新的变化。尤其是1994年8月,黄河中游陕北地区发生特大暴雨,对特大暴雨条件下水利水保措施拦减洪水泥沙能力如何评价,引人关注。1996年8月5日、13日,黄河花园口先后出现两次洪峰,其中8月5日1号洪峰流量7600m 3 /s,属常见的中等洪水,但洪水水位却高达94.73m,为花园口水文站有水文记载以来的最大值,尤其是这次洪水所表现出的“四个异常”,即异常高的水位、异常慢的流速、异常多的险情、异常重的灾情,引起党中央、国务院和全国人民的关注。同时,黄河下游的断流问题也日趋严重。虽然这些异常现象害在下游,但根在中游。因此,研究90年代以来黄河上出现的一些新情况,对正确认识黄河流域水土保持工作的地位和作用,减轻下游河道淤积,具有重要的现实意义。
5.6 要重视对水沙变化基本资料和基本规律的研究
对于坡面措施实施后使坡面径流不下沟或少下沟,从而减轻沟蚀;修建淤地坝、水库后减轻沟蚀量等,必须选点设站进行长期观测,积累资料,方能解决这一长期以来悬而未解的难题。
5.7 在研究河龙区间水沙变化时,必须同时研究泾、洛、渭、汾,以涵盖整个黄河中游多沙粗沙区。
参考 文献
[1]水利部黄河水沙变化研究基金会。黄河水沙变化研究论文集第一卷,1993年。
[2]黄河水利委员会水土保持局编。黄河流域水土保持研究。黄河水利出版社,郑州:1997年9月。
[3]叶青超主编。黄河流域环境演变与水沙运行规律研究。山东 科学 技术出版社,济南:1994年10月。
[4]张胜利等编著。黄河中游多沙粗沙区水沙变化原因及 发展 趋势。黄河水利出版社,郑州:1998年4月。
[5]黄委会黄河上中游管理局。黄河中游河口镇至龙门区间水土保持措施减水减沙效益研究,1995年12月。
[6]时明立。黄河河龙区间水沙变化的水文分析。 中国 水土保持,1993,(4)。
[7]孟庆枚主编。黄土高原水土保持。黄河水利科学技术丛书。黄河水利出版社,郑州:1996年10月。
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【关键词】黄河工程;建设与管理;工程安全;调水调沙;建议
1做好施工方的选择工作
黄河是中华民族的母亲河。黄河安危,事关大局,关系到沿黄亿万人民群众的生命财产的安全。黄河是多泥沙河流,淤积程度高,河床逐年抬高,特别是黄河下游属于地上河,河床高出黄河两岸4-6米是典型的地上“悬河”,至此黄河工程的安全更为突出和重要。为此,黄河工程安全是保障黄河安澜的关键,从一定程度上来看,施工企业的施工质量会极大地影响建设工程的质量和安全。所以,在工程建设中要严格按照工程建设的招投标制、项目经理制、监理制的要求,一定要认真地筛选具有相应资质和技术的合适的施工队伍、人员。具体的说在施工前,在做好黄河建设项目招标工作时,一定要严格按照国家有关工程建设、施工队伍、监理单位及三制的招投标文件来开展,力求以公平、公正、公开为原则,只有这样,才能保证我们选出的施工单位,是能够达到相关黄河建设工程的要求的,同时确保施工单位的主要人员要有一定的实力和工程建设所要求的技术力量,有较为丰富的施工经验和比较好的施工信誉。此外,在审查施工单位的施工资格时,一定要对其(施工)参建人员进行严格审查,以保证其实际数量和投标所报出来的数量及人员技术资质是基本一致的。另外,值得一提的是要加强对其中的项目经理和技术人员、主要负责人的资格审查。除此之外,监理人员也可以对施工建设起到一定的作用,其综合(包括专业技术)素质的高低将会直接对黄河堤防工程的施工进度、工程质量及安全起到一定的作用。为此,从这一角度来看,监理人员非常重要,一定要选择有良好信誉,较强的黄河工程施工经验,以及有较高的施工技术的监理单位。与此同时,还要加强对实际到施工现场的监理人员的管理工作,以保证施工人员数量及所有的施工人员的综合素质都能达到工程施工的要求。最为基本的,就是监理人员一定要有相应的资质,以及一定的敬业精神与素养。
2加强堤防工程施工期间的质量管理
工程施工质量是建设工程的生命,施工质量是用来判断施工单位的具体施工水平高低的最为有效的标准。与此同时我们也在工程建设过程中,往往以合格的施工质量作为其中最为重要的目标。在具体的工程施工中,工程质量是最为关键的。如果在施工中难以保证施工质量,再来谈施工方选取的管理、成本管理等其它一切措施,就失去了意义。所以,我们一定要对工程的施工质量采取强有力的措施,要有足够的重视,为此,我们要从以下几个方面来分析问题。
2.1强化对施工方案、图纸的管理
在工程施工过程中,我们往往会把设计单位、监理单位及施工单位放在一起。之所以这样做,就在于想对其中的施工技术做一些深入的探讨,从而让相关人员能对自身的技术能力有一个深刻的认识,同时还要对施工图纸展开更加深入的分析和研究,及时的发现在黄河水利工程施工图纸中存在的问题,并且及时采取相应的有效措施解决这一问题,保证图纸在施工中是合理的、准确的,减少因图纸的设计不合理而造成的工程建设出现问题的概率。严格的以报批程序进行施工,具体的按一下程序来:其一是呈上开工报告,做好开工前的准备。其二是深入施工现场,制定详细合理的施工方案,其三是利用先进施工技术,制定切实可行、完善有效的施工工艺。在整个工程施工期间,施工单位一定要把相关工程技术文件及工程建设项目的实际情况结合起来,从而编制与现实工程施工情况相结合的施工方案,同时还要将这一方案交给相应的现场监理单位及监理工程师审核。待通过了审核以后,再以其为依据开始工程的施工建设。与此同时,还要尽可能地减少在施工过程中出现的擅自更改施工方案的情况发生。尤其是在施工过程中,往往有一些比较重要的施工环节。作为施工中的主要参与者,施工单位一定要对工程施工进行认真研究,反复的思考,并且在权衡所建工程情况以后,详细地拟定施工工序和具体的施工方案和方法,为工程施工开始做好一切准备工作。
2.2强化对原材料质量的管理
在工程施工中,工程建设的所需材料的质量是影响到黄河水利工程建设的首要因素,所以在施工过程中,我们一定要强化其中的工程建设材料的管理工作,以保证在施工过程中使用的原材料是符合施工工程设计要求的材料,在采购材料时一定要对不同的材料生产厂家进行严格的对比,选择那些信誉比较高,质量有保障的产品。与此同时,在材料正式使用前或使用时,一定要对材料采取抽样检查的方式进行抽检,如果发现其中有不符合要求的材料,要防止其进入施工场地,可以及时更换其它质量合格的材料,以保证在施工中有合格的材料,拒绝使用不符合工程建设施工要求的材料。这样一来,在黄河工程建设过程中就可以从根源上对工程质量进行严格的控制,杜绝因工程建设材料的质量问题,而出现劣质的***工程现象。
2.3加强对施工过程中质量的管理
建设工程施工时,监理单位及监理人员一定要严格地按照工程安全建设规范要求的管理细则,同时,以工程建设细则要求为依据,认真履行相应的监督管理职责,再以相关的工程建设技术(数据)规定为根本依据,对工程施工的各个环节认真检查和验收,在保证工程施工工序符合要求的情况下,再继续施工(开工),如果出现了不符合工程施工规范的工序,要立即停止该工程的施工,并且做好该工程的整改工作。同时,如果有必要对该工程施工进行返工的,必须要进行返工处理,直至工程施工合格为止。继而根据工程建设的难点及重点,监理人员要对这一过程进行全程监控,使其工程建设的质量有所保证和提高。
2.4强化工程建设安全管理
在黄河堤防工程建设施工中,安全生产一直以来是其中的重要环节,在当今经济社会不断向前发展,以及黄河堤防工程建设项目越来越多的情况下,有越来越多的人员和单位参与工程建设及施工工作,因此应重视安全施工工作,要重视施工安全和工程安全。黄河水利及堤防工程建设施工中,一定要加强对施工中各个环节的重视,要以安全第一,预防为主为其中的主要的指导思想,从而保证安全管理工作可以得到实施。在具体的施工过程中,一定要要求施工单位和组织配备一定数量的安全工程师,以配合建设项目经理开展好施工工作,共同做好工程建设的安全管理工作。与此同时,工程项目部、工程监理部人员要及时到工程施工现场进行检查,做好安全隐患的排查工作。如果在施工现场发现一些不利于安全施工的因素,要立即采取措施,必要时可以强制停止施工。以确保在没有安全隐患的条件下施工。同时,也要采取措施增强施工人员的安全意识和提高他们的工程建设的综合素质,这也是确保黄河工程安全施工的重要手段所在。
2.5加强黄河调水调沙工作提高洪水通过能力
近十几年来黄河利用黄河储备库区的水量冲刷河道起到了很好的效果,使下游河道,特别是黄河小浪底以下河道得到了有效的冲刷。使黄河主河槽的流量通过能力由过去的2700秒立方米左右提高到了4500秒立方米左右。洪水流量通过能力得到了很大提高,因此,集中水量调水调沙是防止黄河下游河道淤积比较成功的做法,应坚持下去。
3结束语
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