关键词:水资源综合规划配置阶段问题探讨
摘要:以福建省水资源综合规划配置为基础，对频率与频率曲线的组合、长系列法与典型年法的应用、长系列灌溉水资料的计算、河外水的定义、灌溉水保证度的分析等技术问题进行了初步探讨，并提出了作者的看法。
为贯彻中央新时期治水方针，落实国家可持续发展战略要求，适应经济社会发展和水资源形势变化，努力缓解水资源短缺和生态环境恶化等重大水问题，水利部、国家计委对编制全国水资源综合规划作出了部署。根据《全国水资源综合规划技术大纲和技术细则》(以下简称《技术细则》)，对频率和频率曲线的组合、长系列法和典型年法的应用、长系列灌溉用水数据的计算、河外水的界定、灌溉用水保证度的分析等技术问题进行了初步探讨。
一、频率和频率曲线的组合
众所周知，根据水文数理统计理论，频率和频率曲线的组合计算往往采用频率组合公式法、图解法和理论分析法进行。不同水资源区的需水量预测和供需平衡分析结果不能简单地同频相加。同一水资源分区内的变量因同频概率大，可进行数值累加。由于水文变量的区域性和差异性，水资源区划往往从一级区划分到四级区或五级区，供需平衡能够满足水资源综合规划的精度要求。然而，在区域和流域汇总方面存在理论上的困难。也就是说，在水资源供需平衡分析中，不同频率的来水、需水量、可供水量、水资源丰缺量等水文变量代表年份，有严格的频率概念，不能简单相加。而相同供水设计保证率(即相同设计供水标准)下各计算单元的缺水量是各地区供水工程措施和非工程措施需要解决的水量，与水利工程量和工程投资相对应。工程量和投资没有频率的概念，缺水可以用没有频率的概念来概括。实际上，不同保证率的缺水量(如部分地区P=90%%,部分地区P=75%%)可以理解为满足规划供水标准(供水保证率)的缺水量，也可以归结为。就像防洪规划一样，各地符合规划防洪标准(有的是200年一遇，有的是50年一遇)的防洪工程量或工程投资，可以加到一个省的总工程量和总投资上。正如大部分设计洪水不会同时发生一样，大部分区域缺水也不会在同一年发生。
二。长系列法和典型年法的应用
根据《技术规则》，“供需分析原则上应采用长系列调整计算”。对此，笔者的理解是，具有长系列水文资料的大中型水库和多年调节水库宜采用长系列法。长系列法的主要优点是:可以多年调整，考虑来水的年变化，不需要来水、需水量、供水量同频的不合理假设。长系列法的主要缺点是:要收集大量来水数据，来水计算工作量大，但对于中小型工程和引水工程，长系列数据无法获得，如果硬性要求长系列法，结果的准确性很难把握。
典型年法的主要优点是数据容易获得，计算工作量小。《技术规则》规定“水资源供需分析计算一般采用长系列月调整计算，无资料或资料缺乏的地区可采用不同来水频率的典型年法”。典型年设计法的主要缺点是假设来水、用水、供水发生频率相同，在小范围内可以近似成立，大范围内来水、用水会有不同的频率，供水保证率是两者平衡的结果，特别是不同的频率。实际典型年法只能反映某一年小范围内的具体情况。在一个大的区域内，由于水文气象条件的巨大差异，一个单元当年遭受严重干旱，而另一个单元当年可能不缺水、不多水、不严重洪涝。如选择1971年作为东南河流一级区保证率P=90%%的实际典型年。我省闽东河流二类区来水频率为95.3%，闽江流域二类区为78.3%，闽南河流二类区为73.9%。例如，在三年级或四年级地区，差异甚至更大。因此，笔者认为，典型年份的选取和总结不宜在大范围内进行。
至于长系列法和实际典型年法能否解决或避免流域和区域聚合中的频率组合问题，我认为也很难做到。当然，也可以采用长系列法和实际典型年法，将五级、四级和三级地区同时逐步相加，得出二级和一级地区的来水、需水量、可供水量和盈亏量的结果。理论上可行，实际应用效果不大。比如福建省四个区有1130年的系列数据，汇总成三个区、两个区、全省得到1130年的供水量、需水量、可供水量、缺水量四个系列数据。通过频率排列和直线拟合，可以得到p = 90%的福建省供水量、需水量、可供水量和缺水量的结果，但结果是合并和均质化的。比如从资源的角度，应用多年平均水资源量、可利用水资源量等指标来反映水资源，基本可以满足水资源配置的要求。
三。长系列灌溉水数据的计算
很难使用水库或灌溉区记录的长系列灌溉水数据。由于受灌溉面积、作物构成、渠系运行、水库或灌区管理调度等不确定因素的影响，缺乏一致性，一长串实际灌溉用水数据不仅不能直接使用，而且很难还原。福建省规划设计中的灌溉用水长期系列数据采用以下三种方法计算:
a)根据常规气象资料(气温、空湿度、气压、风速、实际日照时数)和估算地点的海拔和纬度，用彭曼公式计算参考作物需水量。根据作物生育期和相应的降水量，采用田间水平衡法计算补充灌溉量。即单次灌溉定额，由作物构成(复种指数)加权平均得出，乘以规划灌溉面积，得到一长串耗水量数据。
b)仅计算50%、75%、90%和95%典型年灌溉定额，并在频率网格纸上画出这四个数据点。通过四个点绘制灌溉定额经验频率线(灌溉用水量频率曲线也可以是P-III曲线)，根据降雨频率在线查看各年灌溉定额。灌溉用水的年分布与典型年分布相似，从而获得一长串耗水量数据。
c)枯水年灌溉定额分析。分析连续干旱年、干旱年和干旱年前1 ~ 2年的灌溉定额。如果水库调节性能低于年调节和季节调节，则只能计算枯水年的灌溉定额。若水库多年调节，除计算各枯水年灌溉定额外，还应计算枯水年前一年的灌溉定额，其他年份同方法b)。福建省连续两个干旱年(P = 90%前一年P = 85%的危害程度大于P = 95%前一年P = 10%的危害程度)，连续三个干旱年较少。灌溉定额可以选择可能受损的年份和前1-2年计算，其他年份可以用频率线查，不会影响结果。福建东漳水库、东镇水库、山美水库等大型灌溉水库已按A)法计算，精度较高，但工作量过大，难以推广。b)该方法工作量小，但精度差。假设使用相同频率的降水是不合理的。方法C)的工作量远小于方法A)，其精度与方法A)相当。因为汛期水量大，灌溉定额有误差，不影响水平衡的结果。所以我一般推荐方法c)。
四。河外用水的定义
福建省福州、泉州、漳州分别引闽江、晋江、九龙江冲刷城市内河。有人认为这部分生态环境水是河里面的水，而作者认为是河外面的水。理由是:引水和污水冲洗用水和绿化、保洁等生态环境用水一样，也是用户。进口的水是清水，回流的河水是污水，类似于工厂冷却水。进口的清水是冷水，回流的河水是热污染水。虽然水量没有消耗，但是水质发生了变化。但航运、保持河流最小生态基流、发电等河流用水并没有改变水量或水质。
五、灌溉用水保证度分析
目前水资源系统多为多目标多用户系统，工业和生活用水保证率为95%。灌溉用水中，75%提水，80% ~ 90%调水。如何计算不同频率不同保水率的用水量？以某供水区为例，供水保证率95%，灌溉保证率90%。那么19 = 90%的年份，供水和灌溉用水都要保证。然后在P = 95%的年份，要保证供水，用多少灌溉水。福建省解决这一问题的途径有以下几种:①当年灌溉需水量的60% ~ 90%由水供应，人为因素随意性大。②P = 95%年，P = 90%年有灌溉水供应，但P = 95%年的供水量少于P = 90%年。P = 90%的年份灌溉水怎么供应，应该比P = 90%的年份少？③按19 = 90%平衡，应保证供水灌溉，平衡计算按P = 95%当年的供水灌溉要求进行。在满足供水要求的情况下，剩余灌溉水量尽量削减。从保水率来说，第三种用法可能更合理。
对于缺水量的评价，目前基于缺水率的评价方法是合理的(缺水率=缺水量/需水量)。但30%的缺水率是严重缺水，值得商榷。因为一定区域的总需水量包括生活需水量、生态需水量和生产需水量，生产需水量还包括工业需水量、畜牧业需水量和农业需水量，所以需水量构成不同，保证率不同，评价指标也要不同。拟定各地区干旱评价指标中农业干旱和社会经济干旱的评价方法，拟定农业缺水率、工业缺水率、生活缺水率、生态缺水率四个指标，共同评价缺水程度。
例如，从规划水资源配置工程的角度，以上述供水区域为例，在某一水平年，在P = 90%的年份，应保证供水和灌溉用水。如果缺水，应采取相应的水资源配置措施，确保不缺水；在P = 95%的年份，应保证供水，灌溉水可因超过其保证率而受损。根据水资源供需平衡，可以反算出灌溉用水的缺水率，以估算缺水对农业的影响。例如，在某一供水区域，农业用水紧缺，当P = 95%的一年灌溉用水全毁时，供水仍然缺水，应采取相应的水资源配置措施。使它不缺水；在p = 95%或以上的特别干旱年份，应按生活用水、生态用水、工业用水和农业用水的顺序供水。允许破坏各种水，但要尽可能保护生活用水，把各种水的缺水率计算回来，估算缺水对国计民生的影响。
