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南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考_

IT圈 admin 51浏览 0评论

2024年5月13日发(作者:说名)

第16卷 第4期

2018年8月

南水北调与水利科技

South2to2NorthWaterTransfersandWaterScience&Technology

Vol.16No.4

Aug.2018

DOI:10.13476/.2018.0095

左其亭,王妍,陶洁,等.南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考[J].南水北调与水利科技,2018,16

(4):,WANGY,TAOJ,ogicalcharacteristicsandadaptiveutilizationofwaterresourcesinwater

sourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject[J].South2to2NorthWaterTransfersandWaterSci2

ence&Technology,2018,16(4):42249.(inChinese)

南水北调中线水源区水文特征分析及其

水资源适应性利用的思考

左其亭

1,2

,王 妍

1

,陶 洁

1,2

,韩春辉

1

,王 鑫

1

(1.郑州大学水利与环境学院,郑州450001;2.郑州大学水科学研究中心,郑州450001)

摘要:南水北调中线调水工程是为了解决华北地区缺水问题而采取的特大型调水工程,水源区地理特征是调水水量

和水质的重要基础。然而,从目前的研究现状看,对水源区边界、面积、河流长度等主要特征参数和水资源特征系统

梳理不足,水资源利用仍存在一些问题。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调

研,对南水北调中线水源区主要特征参数进行系统梳理;分析和总结水资源特征、水资源开发利用演变过程以及存

在的问题;基于水资源适应性利用理论,结合南水北调中线水源区实际,提出其水资源适应性利用的研究思路和战

略措施建议。研究成果对保障南水北调中线可持续调水、支撑水源区水资源开发利用和协同管理提供技术支撑。

关键词:南水北调中线调水工程;水源区;特征参数;水资源开发利用;水资源适应性利用

中图分类号:TV213.2 文献标识码:A 文章编号:167221683(208

Hydrologicalcharacteristicsandadaptiveutilizationofwaterresourcesinwater

sourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

ZUOQiting

1,2

,WANGYan

1

,TAOJie

1,2

,HANChunhui

1

,WANGXin

1

(ofWaterConservancy&Environment,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China;

forWaterScienceResearch,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China)

Abstract:TheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProjectisamajorwaterdiversionprojecttoalleviatethewater

crisisinNorthChina,andthegeographicalcharacteristicsinitswatersourceareaareimportantforensuringthequantityand

r,thecurrentresearchisinadequateonthemaincharacteristicparameterssuchasbound2

ary,area,andriverestillsomeproblemsin

ofthis,wesystematicallyteasedoutthemaincharacteristicparametersofthewater

sourceareaintheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProjectfromthegeographicalperspectivebyusinggeo2

graphicinformationtechnology,statisticalmethods,yzedandsummarizedthecharacteristics

ofwaterresources,thedevelopmentandutilizationprocessofwaterresources,of

therealityofthewatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject,weputforwardare2

searchapproachandstrategicmeasuresonadaptiveutilizationofwaterresourcesbasedonthetheoryofadaptiveutilization

ultswillprovidetechnicalsupportsforensuringsustainablewaterdiversionintheMiddleRouteof

South2to2NorthWaterDiversionProjectandfordevelopment,utilizationandcollaborativemanagementofwaterresourcesinthe

watersourcearea.

收稿日期:2017210209 修回日期:2018204224 网络出版时间:2018205223

网络出版地址:/kcms/detail/

基金项目:国家自然科学基金(51779230;51509222;51709238);郑州大学重大科技项目培育基金(2015ZDPY01)

Funds:NationalNaturalScienceFoundationofChina(51779230;51509222;51709238);CultivationFundforMajorScienceandTechnology

ProjectsofZhengzhouUniversity(2015ZDPY01)

作者简介:左其亭(19672),男,河南固始人,教授,博士生导师,主要从事水文学及水资源方面研究。E2mail:zuoqt@

#42#

水文水资源

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

Keywords:MiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject;watersourcearea;characteristicparameters;waterre2

sourcesdevelopmentandutilization;adaptiveutilizationofwaterresources

受人类活动和气候变化的影响,水系统特征会

发生或多或少的变化,比如,气温、蒸散发、降水量的

增加或减少,同时也会引起径流过程和特征参数的

变化。水资源的开发利用必须要适应这些变化,缓

解其带来的不利影响,以应对因环境变化带来的水

系统变化。南水北调中线工程作为我国一项特大型

调水工程,在极大程度上解决了华北区域的水资源

短缺问题,了解水源区的水资源情况及主要特征有

利于保障调水工程的顺利开展。因此,理清南水北

调中线水源区的主要特征参数及水资源开发利用问

题,开展变化环境下的水资源适应性利用研究具有

重要的现实意义和实际应用价值。

目前,国内外有关环境变化对流域、水文、水资

源利用的影响方面开展了大量的研究工作

[124]

。关

于南水北调中线水源区的水资源开发利用方面,国

内学者主要是从水质、水量和水资源调度三个方面

开展的。如封光寅等

[5]

、金旸等

[6]

分析了丹江口库

区水质及水源区的气候变化趋势,对选择合理的水

量调度方式提供参考;刘勇等

[7]

不足,对水源区的边界、面积、河流长度等主要特征

参数和水资源特征缺乏系统梳理;水资源适应性利

用以理论方面的研究居多,对其具体的应用指导还

很有限。

因此,本文基于地理信息技术,从DEM数据中

提取出南水北调中线水源区边界,界定其范围,系统

梳理主要特征参数;并对水源区进行分区,介绍各分

区水资源特征,及水资源开发利用情况;结合水源区

实际,利用水资源适应性利用理论,提出可行的对策

方案,以满足调水及用水要求。

1 南水北调中线水源区范围及特征参数确定

1.1 数据来源与方法

本文基于来自地理空间数据云平台(

/)的DEM数据资料,该数字高程

资料分辨率为30m@30m,并以实地调研为手段,

结合地理信息系统和统计学方法

[12]

,通过ArcGIS

、冉笃奎等

[8]

对丹江

软件技术提取河网水系。在此基础上,进一步统

计得到流域主要特征参数,并根据遥感影像和实

际情况对统计结果进行修正,确定得出南水北调

中线水源区主要特征参数和水系参数,包括水源

区范围、面积、出口断面位置、河流长度、集水面积

等,为南水北调中线水源区的相关研究工作提供基

础的数据支撑。

口水库的径流量进行模拟与预测,为水资源调度提

供依据。在水资源适应性利用研究上,国内外主要

集中于从宏观层面进行分析,如Lempert等

[9]

Pahl2WostlC

[10]

针对环境变化引起的水资源脆弱

性,提出对水资源进行适应性管理;笔者

[11]

在文中

阐述了水资源适应性利用的概念、原理、理论机理

等,以及在治水实践中的应用前景。从目前的研究

情况来看,对南水北调中线水源区的基础研究尚有

1.2 流域范围确定

南水北调中线工程水源区(以下简称/水源区0)

主要为汉江流域丹江口以上地区,涉及甘肃、陕西、

图1 南水北调中线水源区范围

Fig.1 ThewatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

水文水资源

#43#

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

河南、四川、重庆、湖北六省(市),包括汉中、商洛、宝

鸡、安康、十堰、南阳、三门峡、洛阳等地市。其核心

水源区位于丹江口库区,地处丹江与汉江的汇合处,

选取丹江口水库出口作为水源区出口断面位置

(111b29c33dE,32b33c10dN),基于DEM数据,遵照

水系完整性原则,利用ArcGIS中的水文分析模块

提取流域边界,见图1。流域边界地理坐标位置位

于106b5c30d-111b32b50c0dE,31b24c54d-34b11c13d

N,经统计得到水源区总集水面积为9538719km

2

,

占汉江整个流域面积的60%。其中陕西省境内的

集水面积为6364819km

2

,湖北省境内集水面积为

2138113km

2

,河南省境内集水面积为726713

km,分别占水源区总集水面积的66173%、22141%

和7162%,其他三省(市)境内集水面积较小,共

309014km,占总面积的3124%。

2

2

在10000km

2

以上。在1961年-2013年期间,丹

江口水库年均入库流量约1152亿m/s,其中,汉江

流域占64%,堵河占11%,丹江及其他小支流占

25%

[16]

。此外,水源区内还建有喜河水库、石泉水

库、安康水库、石门水库等较大型水利工程。为定量

确定水源区主要特征参数,本文通过采取实地调研

等措施,并基于获取的DEM数据,利用ArcGIS软

件提取出水源区的水系图,在此基础上,对水源区内

主要干支流的河长、集水面积、地理位置坐标等特征

参数分别进行统计,统计结果见表1。

从表中可以看出,水源区内丹江和堵河是汉江

流域的两条最大支流,其河流长度分别为382162

km、320143km,集水面积分别为16136136km、

12450133km

2

,分别占汉江流域的16192%和

13105%。而汉江作为长江最长的一条支流,在水源

区内的集水面积为9538719km

2

,河长为938170

km,占汉江干流总长的59%,汉江起源于陕西省

境内宁强县,有南源、中源、北源三个源头,其中南

源为位于勉县的玉带河,中源则为位于宁强县北

嶓冢山的漾水,位于留坝县的沮水为北源。本文

根据由DEM数据得到的水源区范围图,选取沮水

为汉江流域的河源。水源区中北部水系分布较南

部更为密集,支流较多且长,其中北部的主要支流

由西向东包括褒河、湑水河、酉水河、子午河、旬

河、金钱河、丹江等;南部支流由西向东主要有玉

带河、牧马河、任河、岚河、堵河等。为了横向对比主

要干支流径流量大小,查阅有关文献,列出1970-

2005年期间的区内主要河流多年平均径流量

[13214,17218]

2

3

1.3 主要特征参数

水源区属于亚热带半湿润季风气候区,河流大

多分布在山地丘陵中,多年平均气温为14e;多年

平均降水量为84915mm(1961-2013年)

[13]

,相比

全国降水平均水平,水源区降水较为充沛,属于相对

丰水地区,但区域内降水分布较为不均,全年大部分

降水集中在6月-9月;水源区多年平均径流量约

为411亿m,是汉江中下游的2倍多,约占整个汉

江干流的70%

[14]

水源区内河流水系较为发育,大小支流众多,有

近5900条,河流流域面积在100~1000km

2

之间

的有210多条,超过1000km

2

的有20条左右

[15]

,

汉江的两条最大支流)))丹江和堵河的流域面积均

3

,见表1。

表1 水源区内主要干支流特征参数

Tab.1 Characteristicparametersofmainbranchesinthewatersourcearea

河流名称

汉江

褒河

湑水河

酉水河

子午河

旬河

金钱河

丹江

牧马河

堵河

玉带河

岚河

任河

入汉江处坐标

/

106b55c42dE,33b06c41dN

107b23c22dE,33b08c59dN

107b46c46dE,33b11c50dN

107b59c20dE,33b10c41dN

109b23c04dE,32b49c59dN

110b01c16dE,32b52c27dN

111b29c41dE,32b33c21dN

107b48c05dE,33b01c35dN

110b38c39dE,32b47c19dN

106b30c20dE,33b07c09dN

108b50c49dE,32b34c60dN

108b31c40dE,32b31c34dN

河长/km

938.70

175.32

167.24

110.92

158.25

214.42

174.79

382.62

115.22

320.43

88.09

155.32

205.33

集水面积/km

2

95387.90

3930.03

2335.38

975.87

2981.81

6322.03

5647.54

16136.36

2794.17

12450.33

1079.54

2129.54

4901.57

多年平均径流/亿m

3

411.00

13.46

10.98

4.32

12.26

20.89

19.92

18.90

16.19

61.80

2.73

13.88

30.13

#44#

水文水资源

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

2 南水北调中线水源区水资源开发利用问题

2.1 分区水资源特征

根据全国水资源分区,汉江上游的丹江口库区

以上地区为一个水资源三级区。为了便于对各区域

水资源特征进行分析,需要对水资源进行分区。由

图1可看出,汉江与丹江为调水水源(丹江口水库)

的主要组成部分,而汉江主要流经汉中、安康市和十

堰三市,丹江主要流经商洛、南阳二市,因此,本文按

照水资源三级分区套地级市行政分区的原则将该水

源区划分为五个分区,见图2。其中,1区为汉江汉

中区、2区为汉江安康区、3区为丹江商洛区、4区为

汉江十堰区、5区为丹江南阳区,表2显示了水源区

内各分区的水资源特征。

图2 南水北调中线水源区分区

Fig.2 ThepartitionmapofwatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

表2 水源区内各分区的水资源特征

Tab.2 Thecharacteristicsofwaterresourcesineachzone

区号

1

2

3

4

5

分区名称

汉江汉中区

汉江安康区

丹江商洛区

汉江十堰区

丹江南阳区

所含市区

汉中市、宝鸡市

安康市、重庆市

商洛市

十堰市、神农架林区

南阳市、洛阳市

面积/km

2

23654.11

26123.32

16748.21

21076.04

7786.22

多年平均降水/mm

905.30

900.10

758.00

899.00

823.60

多年平均水资源量/亿m

3

146.25

106.55

44.20

84.98

20.60

多年平均气温(e)

13.64

14.40

13.50

15.20

15.40

由表2可知,汉江汉中区以汉中市为主,包括汉

中市的汉台区及勉县、留坝、佛坪、城固、西乡、洋县

六县全境,略阳、宁强二县的东部,南郑县北部,镇巴

县东北部以及宝鸡市的太白县和凤县东部。所辖面

积为23654111km

2

,占总面积的24180%,在1971-

2010年期间,区域多年平均降水量、水资源量和气

温分别为950130mm、146125亿m

3

、13160e。

汉江安康区以安康市为主,包括安康市的宁陕、

旬阳、汉阴、石泉、白河、镇坪、平利、岚皋、紫阳等九县

和汉滨区全境,以及重庆市的城口县北部。所辖面积

为26123132km

2

,占总面积的27139%,1971-2010

年期间,区域内多年平均降水量、水资源量和气温分

别为900110mm、106155亿m

3

、14140e。

汉江十堰区以十堰市为主,包括十堰市下辖的

丹江口市、张湾区、郧阳区、茅箭区以及竹山、郧西和

竹溪三县,还包含房县西部和神农架林区西北部的

部分区域。所辖面积为21076104km,占总面积

的22110%,1971-2010年期间,区域多年平均降水

量、水资源量和气温分别为899100mm、84198

亿m

3

、15120e。

丹江商洛区以商洛市为主,包含商洛市的商州

区以及镇安、丹凤、商南、山阳和柞水五县。所辖面

积为16748121km

2

,占总面积的17155%,1971-

2010年期间,区域多年平均降水量、水资源量和气

温分别为758100mm、44120亿m

3

、13150e。

丹江南阳区以南阳市的淅川、西峡二县为主,还

包括三门峡市的卢氏县南部以及洛阳市的栾川县西

部的小部分区域。所辖面积为7786122km,占总面

水文水资源

2

2

#45#

积的8116%,1971-2010年期间,区域多年平均降水

量、水资源量和气温分别为823160mm、20160亿m

3

15140e。

2.2 水资源开发利用演变过程

(1)建国前,农业灌溉是水源区内最主要的水资

源开发利用模式。历史上,汉江上游流域处于十分

关键的军事地理位置,对水源区工农业发展与水利

建设影响颇深,为此,兴建了山河堰(位于褒河)和高

堰、杨镇堰、五门堰(位于湑水河)等一些较为重要的

水利枢纽工程。到解放前夕,水源区内主要建设有

褒惠渠、汉惠渠、湑惠渠等灌溉工程。其中,在1939

年,开始修建汉惠渠,并于1944年建成,该工程引汉

江水灌溉沔县、褒城两县。褒惠渠也于1939开始兴

建,到1942年完成了该工程的大部分。1940年,开

始进行湑惠渠的修建,并于1948年竣工。

(2)20世纪50-70年代,水源区内逐步兴建了

大批水利工程与设施。1955年,完成了强家湾水库

的建设,该工程是陕西省内最早修建的水库。作为

南水北调中线工程的核心水源地)))丹江口水库于

1958年9月开始修建,初期工程于1974年全部完

成,位于长江支流汉江流域上游,是汉江上最大的水

库。1968年10月,丹江口水库发电机组开始逐步

投入使用,为江汉平原及华中地区工农业正常生产

生活需求提供了可靠的保障。1969年,开始石门水

库灌区的修建,历经4年多,已于1973年竣工。

(3)20世纪80-90年代,水源区开始重视水资

源综合利用和水污染防治工作。1988年水电部递

交了5汉江上游干流梯级开发规划报告6,1993年10

月长江水利委员会编制了5汉江夹河以下干流综合

利用规划报告6。1994年1月,水利部审查并通过

了长江水利委员会提出的5南水北调中线工程可行

性研究报告6。至此,水源区内流域干流兴建大量水

利枢纽工程,将深刻改变水源区内流域水资源形势。

1996年修订的5水污染防治法6促进了流域管理模

式的转变,通过结合行政区域管理,对解决水源区内

流域健康问题及人水矛盾提供支撑。

(4)21世纪以后,水资源循环利用及可持续利

用的思想在水源区内水资源开发利用中的地位愈发

突出。为缓解南水北调中线工程调水产生的各种负

面作用,2009年在汉江中下游开展了四项治理工程

的建设。2010年12月,作为长江中下游水污染防治

/十一五0规划中四个专项计划之一,水利部进一步实

施了汉江流域水污染防治计划,力图控制流域的水污

染状况,并缓解南水北调中线工程带来的水环境影

响。2012年,又通过并实施了5丹江口库区及上游水

#46#

水文水资源

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

污染防治和水土保持/十二五0规划6,以科学调整水

资源利用方案的手段来进一步强化污染的防治管理。

为缓解我国北方地区的用水矛盾,缩小用水缺口,

2014年12月,南水北调中线工程实行全线通水。

2.3 水资源开发利用现状及存在的问题

建国后,我国对汉江上游水资源展开了大规模

的开发利用,取得了显著的成效,并逐步建成以堤防

为主,干支流水库联合拦蓄的防汛救灾体系。1974

年完成了丹江口水利枢纽初期工程的全部建设,总

装机容量达90万kW,为汉江流域最大的水电站。

此外,又建有喜河、石泉、安康、黄龙滩、石门等较大

型水利工程。很大程度地缓解了水源区的防洪抗旱

问题,并发挥出了一定的发电、灌溉、航运等效益。

然而,对水源区的开发利用及丹江口水库的建

设在促进各地经济社会发展的同时,也带来了大量

的生态环境和水资源问题,而这些问题的集中凸显

和日益尖锐,不仅限制了水资源的可持续利用,也对

整个水源区的调水工作造成了不利影响:

(1)影响汉江中下游的用水情况。南水北调中

线工程的建设不仅会改变流域内的水文地貌特征,

也可能改变河流的天然径流模式和年内分配特

[19]

,同时中线调水还造成了汉江水位的持续偏

低,从而对汉江中下游的水资源利用造成了不利影

响。随着人们生活水平的提高及经济的快速发展,

水源区内工业和农业用水不断挤占中下游地区的生

活用水和生态需水,使得汉江流域中下游可利用水

资源数量呈逐年降低的趋势。

(2)水污染情况日益严重。区域内面源污染情

况较为严重,由于农业生产过程中化肥、农药的不合

理使用,生活垃圾以及家畜粪便等随地表径流进入

河网,对水体水质造成一定的影响;此外,区域内点

源污染没有得到有效控制,其治理情况同样堪忧,部

分地区的生活污水和工业废水往往未经处理即直接

排入河道,加之排污口的不合理设置,使区域内水体

水质受到严峻威胁。这些都会加重水源区内流域的

水污染情况,导致区域可用水量及可调水量减少,影

响当地居民生活。

3 南水北调中线水源区水资源适应性利用

研究思路与建议

3.1 研究水资源适应性利用的必要性

随着人类活动的加剧和经济社会的快速发展,

各种水利枢纽工程大量兴建,特别是南水北调中线

工程的实施,使得原始的自然平衡遭到破坏,导致极

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

端气候事件频繁发生,各地的旱涝灾害也层出不穷,

水系统受气候和流域水文特性及人类活动等影响日

益严重,要保障水资源的循环利用及可持续利用,必

须针对这些变化而做出适应性的调整,在保持水资

源承载力不退化的同时,使其处于可接受的范围之

内。因此,将水资源适应性利用(adaptiveutiliza2

tionofwaterresources,简称AUWR)定义为一种

险和环境功能退化等水资源问题。

3.2 水资源适应性利用的研究思路

水资源适应性利用是一个复杂的系统工程,需

要遵循自然规律和人类社会发展规律,不能随意地、

无规则地去适应环境变化。本文应用人水和谐理论

和水资源可持续利用理论,并以此为理论基础和依

据,以人水系统为研究对象,将水资源适应性利用的

在遵循自然规律和社会发展规律的前提下,适应人

类活动、气候变化等环境变化,同时保障水系统良性

循环的水资源利用方式

[11]

在人类活动影响方面,水系统与社会经济系统、

人文生态系统息息相关、互相交织,人类活动虽然促

进了社会经济的发展,给人民生活带来了便利,但与

此同时,对水系统和生态环境也产生了一定的消极

影响。南水北调中线工程的开展和调水量的不断累

积增加,以及水源区周边居民产生的日常生活污水、

农业污水,一些工厂和企业排放的工业污水都流入

丹江口库区,导致丹江口水库的水质下降,不仅影响

着调水工程的实施,使得可调水量减少,也对水源区

内河流的健康及流域生态环境产生着威胁,并在一

定程度上减少了汉江下游流域的水量。传统的水资

源开发利用模式无法避免地会对水源区的生态环境

产生一定的负面效应,为了缓和用水矛盾,解决汉江

下游居民的用水减少,应当根据不同情况及时调整

水资源利用方式,以适应人类活动带来的水系统变

化,使调水后的社会经济发展、水资源利用和自然环

境保护都处于互相适应、和谐共处的稳定关系。

在气候变化影响方面,目前国内外愈发重视气

候变化的影响,而降水、气温等气候潜在变化和极端

气候事件的发生相对影响着水资源量、蒸发量和可

用水量等水资源特征参数。而降水及潜在蒸发量等

气候因素的变化是导致水源区流域径流量多少的关

键性因素,对可调水量的动态变化起着十分重要的

作用,严重影响着受水区的水资源分配情况。如果

对处理气候变化下的水文和水资源利用影响准备不

足,可能无法保证水源区的供水、能源生产、生态和

环境用水得到有效满足

[20]

,使丹江口水库的供水及

水力发电等都会面临更大的风险。水资源的开发利

用应当根据气候变化影响下的调水量变化而随时进

行调整,在保证水源区内居民生活生产用水的同时,

解决受水区的缺水问题,并逐渐缓解对汉江下游径

流的影响。因此,必须对水资源进行适应性利用和

管理,针对未来可能的气候变化趋势,及时做出调

整,开展科学合理的适应性对策研究,来缓解气候变

化给水源区带来的水资源和能源短缺、洪水干旱风

研究思路分为关键影响因子识别、水资源适应性利

用评估、方案优选与制定三方面,如图3,仅仅是对

水资源适应性利用研究的一些思考。

(1)关键影响因子识别。

对人水关系的相关性,及人水系统之间的相互

作用机理展开分析,掌握人水关系的演变规律和过

程,在此基础上,找出影响人水系统和人水关系的重

要因素,并识别关键影响因子,结合水资源可持续性

利用和人水和谐的评判准则量化方法,进一步研究

得出水资源适应性利用的评判准则和指标。

(2)水资源适应性利用评估。

为了合理制定水资源适应性利用方案,在此之

前,需要对环境变化下水资源适应性利用的整体水

平和效果进行定量评估。首先基于影响因子的识别

和评价指标的确定,构建其评价指标体系,然后研究

计算水资源适应性利用测度,评估其利用水平高低。

(3)方案优选与制定。

想要解决如何适应未来环境变化趋势,减少对

水系统的影响,必须提供相应的水资源适应性利用

优选方案。最优水资源利用或管理方案的选择大多

需要通过建立水资源优化配置模型来实现,基于此,

可以通过进行水资源适应性利用评估,分析不同变

化条件下的可调控因素,进一步建立水资源适应性

利用优化配置模型,来对水资源利用进行规划,得到

最为合适的水资源适应性利用方案。

图3 水资源适应性利用研究思路图

Fig.3 Theresearchapproachforadaptive

utilizationofwaterresources

水文水资源

#47#

3.3 对南水北调中线水源区水资源适应性

利用的建议

(1)需要进一步加强研究工作。

文中仅对水资源适应性利用的研究思路作了初

步讨论,缺乏丰富的理论体系和方法,还需要根据水

源区的实际用水及调水情况,在定性的基础上进行

定量化研究,进一步加强理论方法的研究与应用,研

究出具体可行的评判准则、量化评估方法、调控方法

等,找出影响最大的变化因素,及时进行有效调控,

并根据研究结果合理制定用水方案及政策,提出相

应调整后的水资源利用方案,以适应各种环境变化,

缓解其带来的不利影响。

(2)深化水源区水资源利用与保护。

目前水源区水资源的开发利用情况较为严重,

由此也引发了一系列的水问题和生态环境问题,使

得人水和谐关系会受到越来越大的破坏。因此,必

须对水资源的开发利用进行适应性调控,利用合适

的调控方法对各种重要的影响因子进行科学调控,

使得调水后水资源开发利用和经济社会发展能恢复

新的和谐关系。必须根据具体调整后的水资源适应

性利用方案进行开发,绝对不能随意和过度开发,要

基于人水和谐的原则,满足开发条件,在保证适宜的

调水量分配的同时,减少人类活动对水资源的破坏,

推进水资源合理高效利用,深化水资源保护,使供水

和需水相适应,确保开发与保护相协调。

(3)提前做好适应性利用对策。

在人类活动和气候变化条件下,特别是针对水

源区的调水情况及其带来的各种影响,必须要对水

源区水资源开发利用进行适应性调整,根据各种潜

在的环境变化因素,进行合理预测。尤其要注重了

解调水前后产生的各种不同情况,根据以往的相似

经历进行推测和预算,制定出不同条件下的水资源

适应性利用规划,做到对于可能发生的不利事件能

够及时地进行预警。保障在开发利用水源区水资源

的过程中,提前做好针对性的措施以及相应的适应

性利用对策,科学调整水资源利用方案,使人水和谐

达到环境变化下的新平衡。进一步减少中线水源区

调水对汉江水位持续偏低所带来的消极影响,并使

中下河段的生态、航运、灌溉、供水条件等得到一定

程度的改善,

4 结语

本文主要对南水北调中线水源区范围进行界

定,并统计主要参数特征,然后对水源区进行划分,

并对各分区的降水、气温和水资源量等特征进行梳

#48#

水文水资源

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

理。同时,基于对水源区水资源开发利用状况的系

统研究,分析了当前亟待解决的关键问题,进一步提

出了水资源适应性利用的概念和研究思路。并在了

解水源区实际情况的前提下,提出合理的水资源适

应性利用的建议,有助于水源区的开发利用,促进人

水和谐发展。但文章仅是针对水资源适应性利用的

有关思考进行了简单的介绍,还缺乏进一步的系统

深入研究。期待进一步结合实际来研究适合的定量

方法,提出具体的水资源适应性利用方案。

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水文水资源

#49#

2024年5月13日发(作者:说名)

第16卷 第4期

2018年8月

南水北调与水利科技

South2to2NorthWaterTransfersandWaterScience&Technology

Vol.16No.4

Aug.2018

DOI:10.13476/.2018.0095

左其亭,王妍,陶洁,等.南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考[J].南水北调与水利科技,2018,16

(4):,WANGY,TAOJ,ogicalcharacteristicsandadaptiveutilizationofwaterresourcesinwater

sourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject[J].South2to2NorthWaterTransfersandWaterSci2

ence&Technology,2018,16(4):42249.(inChinese)

南水北调中线水源区水文特征分析及其

水资源适应性利用的思考

左其亭

1,2

,王 妍

1

,陶 洁

1,2

,韩春辉

1

,王 鑫

1

(1.郑州大学水利与环境学院,郑州450001;2.郑州大学水科学研究中心,郑州450001)

摘要:南水北调中线调水工程是为了解决华北地区缺水问题而采取的特大型调水工程,水源区地理特征是调水水量

和水质的重要基础。然而,从目前的研究现状看,对水源区边界、面积、河流长度等主要特征参数和水资源特征系统

梳理不足,水资源利用仍存在一些问题。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调

研,对南水北调中线水源区主要特征参数进行系统梳理;分析和总结水资源特征、水资源开发利用演变过程以及存

在的问题;基于水资源适应性利用理论,结合南水北调中线水源区实际,提出其水资源适应性利用的研究思路和战

略措施建议。研究成果对保障南水北调中线可持续调水、支撑水源区水资源开发利用和协同管理提供技术支撑。

关键词:南水北调中线调水工程;水源区;特征参数;水资源开发利用;水资源适应性利用

中图分类号:TV213.2 文献标识码:A 文章编号:167221683(208

Hydrologicalcharacteristicsandadaptiveutilizationofwaterresourcesinwater

sourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

ZUOQiting

1,2

,WANGYan

1

,TAOJie

1,2

,HANChunhui

1

,WANGXin

1

(ofWaterConservancy&Environment,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China;

forWaterScienceResearch,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China)

Abstract:TheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProjectisamajorwaterdiversionprojecttoalleviatethewater

crisisinNorthChina,andthegeographicalcharacteristicsinitswatersourceareaareimportantforensuringthequantityand

r,thecurrentresearchisinadequateonthemaincharacteristicparameterssuchasbound2

ary,area,andriverestillsomeproblemsin

ofthis,wesystematicallyteasedoutthemaincharacteristicparametersofthewater

sourceareaintheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProjectfromthegeographicalperspectivebyusinggeo2

graphicinformationtechnology,statisticalmethods,yzedandsummarizedthecharacteristics

ofwaterresources,thedevelopmentandutilizationprocessofwaterresources,of

therealityofthewatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject,weputforwardare2

searchapproachandstrategicmeasuresonadaptiveutilizationofwaterresourcesbasedonthetheoryofadaptiveutilization

ultswillprovidetechnicalsupportsforensuringsustainablewaterdiversionintheMiddleRouteof

South2to2NorthWaterDiversionProjectandfordevelopment,utilizationandcollaborativemanagementofwaterresourcesinthe

watersourcearea.

收稿日期:2017210209 修回日期:2018204224 网络出版时间:2018205223

网络出版地址:/kcms/detail/

基金项目:国家自然科学基金(51779230;51509222;51709238);郑州大学重大科技项目培育基金(2015ZDPY01)

Funds:NationalNaturalScienceFoundationofChina(51779230;51509222;51709238);CultivationFundforMajorScienceandTechnology

ProjectsofZhengzhouUniversity(2015ZDPY01)

作者简介:左其亭(19672),男,河南固始人,教授,博士生导师,主要从事水文学及水资源方面研究。E2mail:zuoqt@

#42#

水文水资源

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

Keywords:MiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject;watersourcearea;characteristicparameters;waterre2

sourcesdevelopmentandutilization;adaptiveutilizationofwaterresources

受人类活动和气候变化的影响,水系统特征会

发生或多或少的变化,比如,气温、蒸散发、降水量的

增加或减少,同时也会引起径流过程和特征参数的

变化。水资源的开发利用必须要适应这些变化,缓

解其带来的不利影响,以应对因环境变化带来的水

系统变化。南水北调中线工程作为我国一项特大型

调水工程,在极大程度上解决了华北区域的水资源

短缺问题,了解水源区的水资源情况及主要特征有

利于保障调水工程的顺利开展。因此,理清南水北

调中线水源区的主要特征参数及水资源开发利用问

题,开展变化环境下的水资源适应性利用研究具有

重要的现实意义和实际应用价值。

目前,国内外有关环境变化对流域、水文、水资

源利用的影响方面开展了大量的研究工作

[124]

。关

于南水北调中线水源区的水资源开发利用方面,国

内学者主要是从水质、水量和水资源调度三个方面

开展的。如封光寅等

[5]

、金旸等

[6]

分析了丹江口库

区水质及水源区的气候变化趋势,对选择合理的水

量调度方式提供参考;刘勇等

[7]

不足,对水源区的边界、面积、河流长度等主要特征

参数和水资源特征缺乏系统梳理;水资源适应性利

用以理论方面的研究居多,对其具体的应用指导还

很有限。

因此,本文基于地理信息技术,从DEM数据中

提取出南水北调中线水源区边界,界定其范围,系统

梳理主要特征参数;并对水源区进行分区,介绍各分

区水资源特征,及水资源开发利用情况;结合水源区

实际,利用水资源适应性利用理论,提出可行的对策

方案,以满足调水及用水要求。

1 南水北调中线水源区范围及特征参数确定

1.1 数据来源与方法

本文基于来自地理空间数据云平台(

/)的DEM数据资料,该数字高程

资料分辨率为30m@30m,并以实地调研为手段,

结合地理信息系统和统计学方法

[12]

,通过ArcGIS

、冉笃奎等

[8]

对丹江

软件技术提取河网水系。在此基础上,进一步统

计得到流域主要特征参数,并根据遥感影像和实

际情况对统计结果进行修正,确定得出南水北调

中线水源区主要特征参数和水系参数,包括水源

区范围、面积、出口断面位置、河流长度、集水面积

等,为南水北调中线水源区的相关研究工作提供基

础的数据支撑。

口水库的径流量进行模拟与预测,为水资源调度提

供依据。在水资源适应性利用研究上,国内外主要

集中于从宏观层面进行分析,如Lempert等

[9]

Pahl2WostlC

[10]

针对环境变化引起的水资源脆弱

性,提出对水资源进行适应性管理;笔者

[11]

在文中

阐述了水资源适应性利用的概念、原理、理论机理

等,以及在治水实践中的应用前景。从目前的研究

情况来看,对南水北调中线水源区的基础研究尚有

1.2 流域范围确定

南水北调中线工程水源区(以下简称/水源区0)

主要为汉江流域丹江口以上地区,涉及甘肃、陕西、

图1 南水北调中线水源区范围

Fig.1 ThewatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

水文水资源

#43#

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

河南、四川、重庆、湖北六省(市),包括汉中、商洛、宝

鸡、安康、十堰、南阳、三门峡、洛阳等地市。其核心

水源区位于丹江口库区,地处丹江与汉江的汇合处,

选取丹江口水库出口作为水源区出口断面位置

(111b29c33dE,32b33c10dN),基于DEM数据,遵照

水系完整性原则,利用ArcGIS中的水文分析模块

提取流域边界,见图1。流域边界地理坐标位置位

于106b5c30d-111b32b50c0dE,31b24c54d-34b11c13d

N,经统计得到水源区总集水面积为9538719km

2

,

占汉江整个流域面积的60%。其中陕西省境内的

集水面积为6364819km

2

,湖北省境内集水面积为

2138113km

2

,河南省境内集水面积为726713

km,分别占水源区总集水面积的66173%、22141%

和7162%,其他三省(市)境内集水面积较小,共

309014km,占总面积的3124%。

2

2

在10000km

2

以上。在1961年-2013年期间,丹

江口水库年均入库流量约1152亿m/s,其中,汉江

流域占64%,堵河占11%,丹江及其他小支流占

25%

[16]

。此外,水源区内还建有喜河水库、石泉水

库、安康水库、石门水库等较大型水利工程。为定量

确定水源区主要特征参数,本文通过采取实地调研

等措施,并基于获取的DEM数据,利用ArcGIS软

件提取出水源区的水系图,在此基础上,对水源区内

主要干支流的河长、集水面积、地理位置坐标等特征

参数分别进行统计,统计结果见表1。

从表中可以看出,水源区内丹江和堵河是汉江

流域的两条最大支流,其河流长度分别为382162

km、320143km,集水面积分别为16136136km、

12450133km

2

,分别占汉江流域的16192%和

13105%。而汉江作为长江最长的一条支流,在水源

区内的集水面积为9538719km

2

,河长为938170

km,占汉江干流总长的59%,汉江起源于陕西省

境内宁强县,有南源、中源、北源三个源头,其中南

源为位于勉县的玉带河,中源则为位于宁强县北

嶓冢山的漾水,位于留坝县的沮水为北源。本文

根据由DEM数据得到的水源区范围图,选取沮水

为汉江流域的河源。水源区中北部水系分布较南

部更为密集,支流较多且长,其中北部的主要支流

由西向东包括褒河、湑水河、酉水河、子午河、旬

河、金钱河、丹江等;南部支流由西向东主要有玉

带河、牧马河、任河、岚河、堵河等。为了横向对比主

要干支流径流量大小,查阅有关文献,列出1970-

2005年期间的区内主要河流多年平均径流量

[13214,17218]

2

3

1.3 主要特征参数

水源区属于亚热带半湿润季风气候区,河流大

多分布在山地丘陵中,多年平均气温为14e;多年

平均降水量为84915mm(1961-2013年)

[13]

,相比

全国降水平均水平,水源区降水较为充沛,属于相对

丰水地区,但区域内降水分布较为不均,全年大部分

降水集中在6月-9月;水源区多年平均径流量约

为411亿m,是汉江中下游的2倍多,约占整个汉

江干流的70%

[14]

水源区内河流水系较为发育,大小支流众多,有

近5900条,河流流域面积在100~1000km

2

之间

的有210多条,超过1000km

2

的有20条左右

[15]

,

汉江的两条最大支流)))丹江和堵河的流域面积均

3

,见表1。

表1 水源区内主要干支流特征参数

Tab.1 Characteristicparametersofmainbranchesinthewatersourcearea

河流名称

汉江

褒河

湑水河

酉水河

子午河

旬河

金钱河

丹江

牧马河

堵河

玉带河

岚河

任河

入汉江处坐标

/

106b55c42dE,33b06c41dN

107b23c22dE,33b08c59dN

107b46c46dE,33b11c50dN

107b59c20dE,33b10c41dN

109b23c04dE,32b49c59dN

110b01c16dE,32b52c27dN

111b29c41dE,32b33c21dN

107b48c05dE,33b01c35dN

110b38c39dE,32b47c19dN

106b30c20dE,33b07c09dN

108b50c49dE,32b34c60dN

108b31c40dE,32b31c34dN

河长/km

938.70

175.32

167.24

110.92

158.25

214.42

174.79

382.62

115.22

320.43

88.09

155.32

205.33

集水面积/km

2

95387.90

3930.03

2335.38

975.87

2981.81

6322.03

5647.54

16136.36

2794.17

12450.33

1079.54

2129.54

4901.57

多年平均径流/亿m

3

411.00

13.46

10.98

4.32

12.26

20.89

19.92

18.90

16.19

61.80

2.73

13.88

30.13

#44#

水文水资源

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

2 南水北调中线水源区水资源开发利用问题

2.1 分区水资源特征

根据全国水资源分区,汉江上游的丹江口库区

以上地区为一个水资源三级区。为了便于对各区域

水资源特征进行分析,需要对水资源进行分区。由

图1可看出,汉江与丹江为调水水源(丹江口水库)

的主要组成部分,而汉江主要流经汉中、安康市和十

堰三市,丹江主要流经商洛、南阳二市,因此,本文按

照水资源三级分区套地级市行政分区的原则将该水

源区划分为五个分区,见图2。其中,1区为汉江汉

中区、2区为汉江安康区、3区为丹江商洛区、4区为

汉江十堰区、5区为丹江南阳区,表2显示了水源区

内各分区的水资源特征。

图2 南水北调中线水源区分区

Fig.2 ThepartitionmapofwatersourceareaoftheMiddleRouteofSouth2to2NorthWaterDiversionProject

表2 水源区内各分区的水资源特征

Tab.2 Thecharacteristicsofwaterresourcesineachzone

区号

1

2

3

4

5

分区名称

汉江汉中区

汉江安康区

丹江商洛区

汉江十堰区

丹江南阳区

所含市区

汉中市、宝鸡市

安康市、重庆市

商洛市

十堰市、神农架林区

南阳市、洛阳市

面积/km

2

23654.11

26123.32

16748.21

21076.04

7786.22

多年平均降水/mm

905.30

900.10

758.00

899.00

823.60

多年平均水资源量/亿m

3

146.25

106.55

44.20

84.98

20.60

多年平均气温(e)

13.64

14.40

13.50

15.20

15.40

由表2可知,汉江汉中区以汉中市为主,包括汉

中市的汉台区及勉县、留坝、佛坪、城固、西乡、洋县

六县全境,略阳、宁强二县的东部,南郑县北部,镇巴

县东北部以及宝鸡市的太白县和凤县东部。所辖面

积为23654111km

2

,占总面积的24180%,在1971-

2010年期间,区域多年平均降水量、水资源量和气

温分别为950130mm、146125亿m

3

、13160e。

汉江安康区以安康市为主,包括安康市的宁陕、

旬阳、汉阴、石泉、白河、镇坪、平利、岚皋、紫阳等九县

和汉滨区全境,以及重庆市的城口县北部。所辖面积

为26123132km

2

,占总面积的27139%,1971-2010

年期间,区域内多年平均降水量、水资源量和气温分

别为900110mm、106155亿m

3

、14140e。

汉江十堰区以十堰市为主,包括十堰市下辖的

丹江口市、张湾区、郧阳区、茅箭区以及竹山、郧西和

竹溪三县,还包含房县西部和神农架林区西北部的

部分区域。所辖面积为21076104km,占总面积

的22110%,1971-2010年期间,区域多年平均降水

量、水资源量和气温分别为899100mm、84198

亿m

3

、15120e。

丹江商洛区以商洛市为主,包含商洛市的商州

区以及镇安、丹凤、商南、山阳和柞水五县。所辖面

积为16748121km

2

,占总面积的17155%,1971-

2010年期间,区域多年平均降水量、水资源量和气

温分别为758100mm、44120亿m

3

、13150e。

丹江南阳区以南阳市的淅川、西峡二县为主,还

包括三门峡市的卢氏县南部以及洛阳市的栾川县西

部的小部分区域。所辖面积为7786122km,占总面

水文水资源

2

2

#45#

积的8116%,1971-2010年期间,区域多年平均降水

量、水资源量和气温分别为823160mm、20160亿m

3

15140e。

2.2 水资源开发利用演变过程

(1)建国前,农业灌溉是水源区内最主要的水资

源开发利用模式。历史上,汉江上游流域处于十分

关键的军事地理位置,对水源区工农业发展与水利

建设影响颇深,为此,兴建了山河堰(位于褒河)和高

堰、杨镇堰、五门堰(位于湑水河)等一些较为重要的

水利枢纽工程。到解放前夕,水源区内主要建设有

褒惠渠、汉惠渠、湑惠渠等灌溉工程。其中,在1939

年,开始修建汉惠渠,并于1944年建成,该工程引汉

江水灌溉沔县、褒城两县。褒惠渠也于1939开始兴

建,到1942年完成了该工程的大部分。1940年,开

始进行湑惠渠的修建,并于1948年竣工。

(2)20世纪50-70年代,水源区内逐步兴建了

大批水利工程与设施。1955年,完成了强家湾水库

的建设,该工程是陕西省内最早修建的水库。作为

南水北调中线工程的核心水源地)))丹江口水库于

1958年9月开始修建,初期工程于1974年全部完

成,位于长江支流汉江流域上游,是汉江上最大的水

库。1968年10月,丹江口水库发电机组开始逐步

投入使用,为江汉平原及华中地区工农业正常生产

生活需求提供了可靠的保障。1969年,开始石门水

库灌区的修建,历经4年多,已于1973年竣工。

(3)20世纪80-90年代,水源区开始重视水资

源综合利用和水污染防治工作。1988年水电部递

交了5汉江上游干流梯级开发规划报告6,1993年10

月长江水利委员会编制了5汉江夹河以下干流综合

利用规划报告6。1994年1月,水利部审查并通过

了长江水利委员会提出的5南水北调中线工程可行

性研究报告6。至此,水源区内流域干流兴建大量水

利枢纽工程,将深刻改变水源区内流域水资源形势。

1996年修订的5水污染防治法6促进了流域管理模

式的转变,通过结合行政区域管理,对解决水源区内

流域健康问题及人水矛盾提供支撑。

(4)21世纪以后,水资源循环利用及可持续利

用的思想在水源区内水资源开发利用中的地位愈发

突出。为缓解南水北调中线工程调水产生的各种负

面作用,2009年在汉江中下游开展了四项治理工程

的建设。2010年12月,作为长江中下游水污染防治

/十一五0规划中四个专项计划之一,水利部进一步实

施了汉江流域水污染防治计划,力图控制流域的水污

染状况,并缓解南水北调中线工程带来的水环境影

响。2012年,又通过并实施了5丹江口库区及上游水

#46#

水文水资源

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

污染防治和水土保持/十二五0规划6,以科学调整水

资源利用方案的手段来进一步强化污染的防治管理。

为缓解我国北方地区的用水矛盾,缩小用水缺口,

2014年12月,南水北调中线工程实行全线通水。

2.3 水资源开发利用现状及存在的问题

建国后,我国对汉江上游水资源展开了大规模

的开发利用,取得了显著的成效,并逐步建成以堤防

为主,干支流水库联合拦蓄的防汛救灾体系。1974

年完成了丹江口水利枢纽初期工程的全部建设,总

装机容量达90万kW,为汉江流域最大的水电站。

此外,又建有喜河、石泉、安康、黄龙滩、石门等较大

型水利工程。很大程度地缓解了水源区的防洪抗旱

问题,并发挥出了一定的发电、灌溉、航运等效益。

然而,对水源区的开发利用及丹江口水库的建

设在促进各地经济社会发展的同时,也带来了大量

的生态环境和水资源问题,而这些问题的集中凸显

和日益尖锐,不仅限制了水资源的可持续利用,也对

整个水源区的调水工作造成了不利影响:

(1)影响汉江中下游的用水情况。南水北调中

线工程的建设不仅会改变流域内的水文地貌特征,

也可能改变河流的天然径流模式和年内分配特

[19]

,同时中线调水还造成了汉江水位的持续偏

低,从而对汉江中下游的水资源利用造成了不利影

响。随着人们生活水平的提高及经济的快速发展,

水源区内工业和农业用水不断挤占中下游地区的生

活用水和生态需水,使得汉江流域中下游可利用水

资源数量呈逐年降低的趋势。

(2)水污染情况日益严重。区域内面源污染情

况较为严重,由于农业生产过程中化肥、农药的不合

理使用,生活垃圾以及家畜粪便等随地表径流进入

河网,对水体水质造成一定的影响;此外,区域内点

源污染没有得到有效控制,其治理情况同样堪忧,部

分地区的生活污水和工业废水往往未经处理即直接

排入河道,加之排污口的不合理设置,使区域内水体

水质受到严峻威胁。这些都会加重水源区内流域的

水污染情况,导致区域可用水量及可调水量减少,影

响当地居民生活。

3 南水北调中线水源区水资源适应性利用

研究思路与建议

3.1 研究水资源适应性利用的必要性

随着人类活动的加剧和经济社会的快速发展,

各种水利枢纽工程大量兴建,特别是南水北调中线

工程的实施,使得原始的自然平衡遭到破坏,导致极

左其亭等#南水北调中线水源区水文特征分析及其水资源适应性利用的思考

端气候事件频繁发生,各地的旱涝灾害也层出不穷,

水系统受气候和流域水文特性及人类活动等影响日

益严重,要保障水资源的循环利用及可持续利用,必

须针对这些变化而做出适应性的调整,在保持水资

源承载力不退化的同时,使其处于可接受的范围之

内。因此,将水资源适应性利用(adaptiveutiliza2

tionofwaterresources,简称AUWR)定义为一种

险和环境功能退化等水资源问题。

3.2 水资源适应性利用的研究思路

水资源适应性利用是一个复杂的系统工程,需

要遵循自然规律和人类社会发展规律,不能随意地、

无规则地去适应环境变化。本文应用人水和谐理论

和水资源可持续利用理论,并以此为理论基础和依

据,以人水系统为研究对象,将水资源适应性利用的

在遵循自然规律和社会发展规律的前提下,适应人

类活动、气候变化等环境变化,同时保障水系统良性

循环的水资源利用方式

[11]

在人类活动影响方面,水系统与社会经济系统、

人文生态系统息息相关、互相交织,人类活动虽然促

进了社会经济的发展,给人民生活带来了便利,但与

此同时,对水系统和生态环境也产生了一定的消极

影响。南水北调中线工程的开展和调水量的不断累

积增加,以及水源区周边居民产生的日常生活污水、

农业污水,一些工厂和企业排放的工业污水都流入

丹江口库区,导致丹江口水库的水质下降,不仅影响

着调水工程的实施,使得可调水量减少,也对水源区

内河流的健康及流域生态环境产生着威胁,并在一

定程度上减少了汉江下游流域的水量。传统的水资

源开发利用模式无法避免地会对水源区的生态环境

产生一定的负面效应,为了缓和用水矛盾,解决汉江

下游居民的用水减少,应当根据不同情况及时调整

水资源利用方式,以适应人类活动带来的水系统变

化,使调水后的社会经济发展、水资源利用和自然环

境保护都处于互相适应、和谐共处的稳定关系。

在气候变化影响方面,目前国内外愈发重视气

候变化的影响,而降水、气温等气候潜在变化和极端

气候事件的发生相对影响着水资源量、蒸发量和可

用水量等水资源特征参数。而降水及潜在蒸发量等

气候因素的变化是导致水源区流域径流量多少的关

键性因素,对可调水量的动态变化起着十分重要的

作用,严重影响着受水区的水资源分配情况。如果

对处理气候变化下的水文和水资源利用影响准备不

足,可能无法保证水源区的供水、能源生产、生态和

环境用水得到有效满足

[20]

,使丹江口水库的供水及

水力发电等都会面临更大的风险。水资源的开发利

用应当根据气候变化影响下的调水量变化而随时进

行调整,在保证水源区内居民生活生产用水的同时,

解决受水区的缺水问题,并逐渐缓解对汉江下游径

流的影响。因此,必须对水资源进行适应性利用和

管理,针对未来可能的气候变化趋势,及时做出调

整,开展科学合理的适应性对策研究,来缓解气候变

化给水源区带来的水资源和能源短缺、洪水干旱风

研究思路分为关键影响因子识别、水资源适应性利

用评估、方案优选与制定三方面,如图3,仅仅是对

水资源适应性利用研究的一些思考。

(1)关键影响因子识别。

对人水关系的相关性,及人水系统之间的相互

作用机理展开分析,掌握人水关系的演变规律和过

程,在此基础上,找出影响人水系统和人水关系的重

要因素,并识别关键影响因子,结合水资源可持续性

利用和人水和谐的评判准则量化方法,进一步研究

得出水资源适应性利用的评判准则和指标。

(2)水资源适应性利用评估。

为了合理制定水资源适应性利用方案,在此之

前,需要对环境变化下水资源适应性利用的整体水

平和效果进行定量评估。首先基于影响因子的识别

和评价指标的确定,构建其评价指标体系,然后研究

计算水资源适应性利用测度,评估其利用水平高低。

(3)方案优选与制定。

想要解决如何适应未来环境变化趋势,减少对

水系统的影响,必须提供相应的水资源适应性利用

优选方案。最优水资源利用或管理方案的选择大多

需要通过建立水资源优化配置模型来实现,基于此,

可以通过进行水资源适应性利用评估,分析不同变

化条件下的可调控因素,进一步建立水资源适应性

利用优化配置模型,来对水资源利用进行规划,得到

最为合适的水资源适应性利用方案。

图3 水资源适应性利用研究思路图

Fig.3 Theresearchapproachforadaptive

utilizationofwaterresources

水文水资源

#47#

3.3 对南水北调中线水源区水资源适应性

利用的建议

(1)需要进一步加强研究工作。

文中仅对水资源适应性利用的研究思路作了初

步讨论,缺乏丰富的理论体系和方法,还需要根据水

源区的实际用水及调水情况,在定性的基础上进行

定量化研究,进一步加强理论方法的研究与应用,研

究出具体可行的评判准则、量化评估方法、调控方法

等,找出影响最大的变化因素,及时进行有效调控,

并根据研究结果合理制定用水方案及政策,提出相

应调整后的水资源利用方案,以适应各种环境变化,

缓解其带来的不利影响。

(2)深化水源区水资源利用与保护。

目前水源区水资源的开发利用情况较为严重,

由此也引发了一系列的水问题和生态环境问题,使

得人水和谐关系会受到越来越大的破坏。因此,必

须对水资源的开发利用进行适应性调控,利用合适

的调控方法对各种重要的影响因子进行科学调控,

使得调水后水资源开发利用和经济社会发展能恢复

新的和谐关系。必须根据具体调整后的水资源适应

性利用方案进行开发,绝对不能随意和过度开发,要

基于人水和谐的原则,满足开发条件,在保证适宜的

调水量分配的同时,减少人类活动对水资源的破坏,

推进水资源合理高效利用,深化水资源保护,使供水

和需水相适应,确保开发与保护相协调。

(3)提前做好适应性利用对策。

在人类活动和气候变化条件下,特别是针对水

源区的调水情况及其带来的各种影响,必须要对水

源区水资源开发利用进行适应性调整,根据各种潜

在的环境变化因素,进行合理预测。尤其要注重了

解调水前后产生的各种不同情况,根据以往的相似

经历进行推测和预算,制定出不同条件下的水资源

适应性利用规划,做到对于可能发生的不利事件能

够及时地进行预警。保障在开发利用水源区水资源

的过程中,提前做好针对性的措施以及相应的适应

性利用对策,科学调整水资源利用方案,使人水和谐

达到环境变化下的新平衡。进一步减少中线水源区

调水对汉江水位持续偏低所带来的消极影响,并使

中下河段的生态、航运、灌溉、供水条件等得到一定

程度的改善,

4 结语

本文主要对南水北调中线水源区范围进行界

定,并统计主要参数特征,然后对水源区进行划分,

并对各分区的降水、气温和水资源量等特征进行梳

#48#

水文水资源

第16卷总第97期#南水北调与水利科技#2018年8月

理。同时,基于对水源区水资源开发利用状况的系

统研究,分析了当前亟待解决的关键问题,进一步提

出了水资源适应性利用的概念和研究思路。并在了

解水源区实际情况的前提下,提出合理的水资源适

应性利用的建议,有助于水源区的开发利用,促进人

水和谐发展。但文章仅是针对水资源适应性利用的

有关思考进行了简单的介绍,还缺乏进一步的系统

深入研究。期待进一步结合实际来研究适合的定量

方法,提出具体的水资源适应性利用方案。

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水文水资源

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