水資源各種功能的調(diào)查分析
第四章 水資源評價
第一節(jié) 水資源評價概述
一、水資源評價的定義
水資源不僅是人類賴以生存的資源,而且是最重要的環(huán)境要素。由于過度開采和不合理的使用水資源,在很多地區(qū)已造成嚴重的水資源危機,包括地區(qū)性水資源嚴重短缺、水質(zhì)污染、土壤沙化、地面沉降等生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境問題。聯(lián)合國于1977年在阿根廷馬德普拉塔(Mar Del Plata)召開的世界水會議的第一決議中指出,沒有水資源的綜合評價,就談不上水資源的合理規(guī)劃和管理,并號召各國要進行一次專門的國家水平的水資源評價活動。1988年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(World Commission on Environment and Development,簡稱WCED)提出的一份報告中指出:“水資源正在取代石油而成為在全世界引起危機的主要問題?!?011年11月,世界糧農(nóng)組織發(fā)表《世界糧食和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域土地及水資源狀況》、《土地及水資源狀況》報告,指出土地和水資源普遍退化和不斷加重將全球許多主要糧食生產(chǎn)系統(tǒng)置于危險之中,給解決到2050年世界約90億人的吃飯問題構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。糧農(nóng)組織的報告警告說:“由于許多主要糧食產(chǎn)區(qū)高度依賴地下水,地下水位不斷下降和對不可再生的地下水資源的不斷抽取正在對地方及全球糧食生產(chǎn)造成越來越大的威脅”,根據(jù)聯(lián)合國2013年最新《世界水資源開發(fā)報告》(The fourth edition of the World Water Development Report, WWDR4),水資源需求的空前增長正威脅著各項主要發(fā)展目標,糧食需求的日益增長、急速的城市化以及氣候變化的影響,使全球供水壓力顯著增加。因此,有必要研究水資源問題,對水資源進行科學(xué)規(guī)劃和管理,做到水資源合理開發(fā)利用和保護,以達到水資源、環(huán)境、經(jīng)濟和社會的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。
水資源評價是水資源科學(xué)規(guī)劃和管理的基礎(chǔ),為水資源規(guī)劃和管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)?!吨袊Y源科學(xué)百科全書·水資源學(xué)》中定義水資源評價為“按流域或地區(qū)對水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時空分布特征和開發(fā)利用條件作出全面的分析估價,是水資源規(guī)劃、開發(fā)、利用、保護和管理的基礎(chǔ)工作,為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供水決策依據(jù)?!睆乃Y源評價的定義來看,其實質(zhì)是服務(wù)于水資源開發(fā)利用實踐,解決水資源開發(fā)利用中存在的問題,為實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用提供重要保障。 隨著人類活動影響的日益增大,水資源評價面臨著許多新問題,需要依靠科技進步而不斷發(fā)展。1988年聯(lián)合國教科文組織和世界氣象組織給出水資源評價的定義:“水資源評價指對于水資源的源頭、數(shù)量范圍及其可依賴程度、水的質(zhì)量等方面的確定,并在其基礎(chǔ)上評估水資源利用和控制的可能性?!被谶@一定義,水資源評價活動應(yīng)當(dāng)包括對評價范圍內(nèi)全部水資源量及其時空分布特征的變化幅度及特點、可利用水資源量的估計、各類用水的現(xiàn)狀及其前景、評價全區(qū)及其分區(qū)水資源供需狀況及預(yù)測可能的解決供需矛盾的途徑、為控制自然界水源所采取的工程措施的正負兩方面效益評價,以及政策性建議等。
二、水資源評價內(nèi)容
我國的行業(yè)標準——《水資源評價導(dǎo)則》(SL/T 238—1999)明文規(guī)定,水資源評價的內(nèi)容包括水資源數(shù)量評價、水資源質(zhì)量評價、水資源開發(fā)利用及其綜合評價。
水資源數(shù)量評價包括搜集氣象、水文、土地利用、地質(zhì)地貌等基本資料,對資料進行可靠性、一致性和代表性審查分析,并進行資料的查補延長。在此基礎(chǔ)上,進行降水量、蒸發(fā)量、地表水資源量、地下水資源量和水資源總量的計算。
水資源質(zhì)量評價包括查明區(qū)域地表水的泥沙和天然水化學(xué)特性,進行污染源調(diào)查與評價、地表水資源質(zhì)量現(xiàn)狀評價、地表水污染負荷總量控制分析、地下水資源質(zhì)量現(xiàn)狀評價、水資源質(zhì)量變化趨勢分析與預(yù)測、水資源污染危害及經(jīng)濟損失分析、不同質(zhì)量的可供水量估算及適用性分析,為水資源利用、保護和污染治理提供依據(jù)。
水資源開發(fā)利用及其影響評價的內(nèi)容為:社會經(jīng)濟及供水基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀調(diào)查分析;對現(xiàn)狀水資源供用水情況進行調(diào)查分析,并指出存在的問題;水資源開發(fā)利用對環(huán)境的影響等。
水資源綜合評價是在水資源數(shù)量、質(zhì)量和開發(fā)利用現(xiàn)狀評價以及對環(huán)境影響評價的基礎(chǔ)上,遵循生態(tài)良性循環(huán)、資源永續(xù)利用、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的原則,對水資源時空分布特征、利用狀況及與社會經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)程度所做的綜合評價。水資源綜合評價內(nèi)容包括:水資源供需發(fā)展趨勢分析、評價區(qū)水資源條件綜合分析和分區(qū)水資源與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)程度分析。
三、水資源評價發(fā)展過程
在聯(lián)合國教科文組織、世界氣象組織等機構(gòu)的協(xié)調(diào)和推動下,各國在水資源調(diào)查、評價、開發(fā)利用和保護管理等方面開展了大量工作,并圍繞共同關(guān)心的水資源問題舉行了一系列重要的國際學(xué)術(shù)討論會,推動了水資源評價工作的發(fā)展。各國的水資源評價內(nèi)容,隨著不同時代的水資源問題而不斷充實。
1)國外的水資源評價
國外的水資源評價始于19世紀末期,主要是水文觀測資料整編和水量統(tǒng)計方面的工作。自20世紀中期以來,隨著人口的增加和經(jīng)濟社會的發(fā)展,一系列的水資源問題應(yīng)運而生,許多國家紛紛開始探求水資源可持續(xù)利用的實踐途徑,水資源評價開始逐漸受到世界各國的重視。1840年,美國對俄亥俄河和密西西比河河川徑流量進行了統(tǒng)計,以及在19世紀末和20世紀初編寫了《紐約州水資源》、《科羅拉多州水資源》、《聯(lián)邦東部地下水》等專著;1965年美國國會通過了水資源規(guī)劃法案,成立水資源理事會,開始進行全國水資源評價工作;1968年完成第一次國家級水資源評價報告,以天然水資源為評價重點;1978年開始進行第二次水資源評價,以分析可供水量和用水要求為評價重點,并分為河道內(nèi)用水和河道外用水。1988年,聯(lián)合國教科文組織和世界氣象組織在澳大利亞、德國、加納、馬來西亞、巴拿馬、羅馬尼亞和瑞典等國家開展實驗項目的基礎(chǔ)上,以及在非洲、亞洲和拉丁美洲進行專家審定的基礎(chǔ)上,共同制定了《水資源評價活動——國家評價手冊》,促進了不同國家水資源評價方法趨向一致,同時有力地推動了水資源評價工作的進程。1990年的《新德里宣言》、1992年的《都柏林宣言》和1997年第一屆水論壇加強了對水的重要性的認識。隨著水資源評價與管理需求形勢的發(fā)展,1997年,聯(lián)合國教科文組織和世界氣象組織再次對《水資源評價活動——國家評價手冊》進行了修訂, 出版了《水資源評價——國家能力評估手冊》。 在2000年第二屆世界水論壇會中,聯(lián)合國約定各國要進行周期性的淡水資源評價, 并以《世界水發(fā)展報告》的形式出現(xiàn)。2000—2012年分別在法國巴黎、中國北京、美國亞利桑那州鳳凰城、韓國的釜山等舉行,對當(dāng)前的水資源進行數(shù)量、質(zhì)量的評價以及對水資源管理措施進行匯總。2012年第四期《世界水資源發(fā)展報告》對全球水資源情況進行了綜合分析,報告表明農(nóng)業(yè)用水依舊是全球淡水最大用戶,占使用總量的70%,灌溉和糧食生產(chǎn)依舊構(gòu)成了淡水資源主要需求壓力,其次主要來源于城市對飲用水、衛(wèi)生和排水的需要。
2)我國的水資源評價
我國水資源評價方法的研究起步略晚于國外,但受水資源短缺實踐需求的驅(qū)使,水資源評價理論與方法發(fā)展非???。主要可以分為三個階段: 早期評價階段、中期評價階段和現(xiàn)代評價階段。
(1)早期評價階段:水資源評價的雛形。20世紀50年代,我國針對東部入海大江大河開展了較為系統(tǒng)的河川徑流量的統(tǒng)計;20 世紀60年代,我國進行了較為系統(tǒng)的全國水文資料整編工作,并對全國的降水、河川徑流、蒸散發(fā)、水質(zhì)、侵蝕泥沙等水文要素的天然情況統(tǒng)計特征進行了分析,編制了各種等值線圖和分區(qū)圖表等,推動了水資源評價工作的發(fā)展。
(2)中期評價階段:形成了較為穩(wěn)定的水資源評價理論方法體系。隨后的20世紀80年代,根據(jù)全國農(nóng)業(yè)自然資源調(diào)查和農(nóng)業(yè)區(qū)劃工作的需要,我國開展了第一次全國水資源評價工作,當(dāng)時主要借鑒了美國提出和采用的水資源評價方法,同時根據(jù)我國的實際情況做了進一步發(fā)展,包括提出了不重復(fù)的地下水資源概念及其評價方法等,最后形成了《中國水資源初步評價》和《中國水資源評價》等成果,初步摸清了我國水資源的家底。1999年,水利部在總結(jié)全國第一次水資源調(diào)查評價以來實踐的基礎(chǔ)上,以行業(yè)標準的形式發(fā)布了《水資源評價導(dǎo)則》,對水資源評價的內(nèi)容及其技術(shù)方法做了明確的規(guī)定。
(3)現(xiàn)代評價階段:不斷完善和提升。隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展的突飛猛進,人類活動對下墊面條件(包括植被、土壤、水面、耕地、潛水位等因素)的影響加劇,下墊面影響了流域天然下墊面的下滲、產(chǎn)流、蒸發(fā)、匯流等水文特性, 對水資源評價也提出了新的挑戰(zhàn)。2001年,在國家發(fā)改委和水利部聯(lián)合開展的“全國水資源綜合規(guī)劃”工作中,對水資源評價的技術(shù)和方法做了進一步的修改和完善,在評價內(nèi)容上也較第一次評價有所增加。2004年王浩院士指出水資源評價方法需要從基礎(chǔ)理論、評價口徑、評價手段等方面進行系統(tǒng)革新,提出了流域水資源全口徑層次化動態(tài)評價方法框架。2009年,北京師范大學(xué)完成了首個《我國水資源利用效率評估及其方法研究報告》并面向社會發(fā)布。該報告建立了水資源利用效率評價指標體系,并對我國用水效率進行了綜合評估和分析;該報告在科學(xué)評定水資源利用效率,以及創(chuàng)造全社會提高水資源利用效率氛圍方面具有重要意義。另外,隨著3S 技術(shù)和計算機的不斷發(fā)展和進步,水資源評價模型技術(shù)逐步發(fā)展起來,包括基于新安江模型和地下水動力學(xué)的地表—地下水資源聯(lián)合評價模型、分布式水文模型、半分布式水文模型等。
第二節(jié) 水資源數(shù)量評價
水資源數(shù)量評價主要指地表水及地下水體中由當(dāng)?shù)亟邓纬傻摹⒖梢愿碌膭討B(tài)水量的評價。水資源量的計算包括區(qū)域降水量、地表水資源量、地下水資源量及總水資源量的計算。
一、地表水資源量評價
地表水資源包括河流、湖泊、冰川等,地表水資源量包括這些地表水體的動態(tài)水量。由于河流徑流量是地表水資源的最主要組成部分,因此在地表水資源評價中用河流徑流量表示地表水資源量。
地表水資源數(shù)量評價應(yīng)包括下列主要內(nèi)容:①單站徑流資料統(tǒng)計分析;②主要河流年徑流量計算;③分區(qū)地表水資源量計算;④地表水資源時空分布特征分析;⑤地表水資源可利用量估算;⑥人類活動對河流徑流的影響分析。
1)地表水資源水文循環(huán)要素的分析計算
地表水是河流、湖泊、冰川等的總稱。在多年平均條件下,水資源量的收支項主要為降水、蒸發(fā)和徑流。降水、徑流和蒸發(fā)是決定區(qū)域水資源狀態(tài)的三要素,三者之間的數(shù)量變化關(guān)系制約著區(qū)域水資源數(shù)量的多寡和可利用量。
(1)降水量計算
降水量的年際變化程度常用年降水量的極值比Ka或年降水量的變差系數(shù)Cv值表示。
① 年降水量的極值比Ka
年降水量的極值比Ka可表示為:
(4-1聞)
式中:xmax——最大年降水量;
xmin——最小年降水量。
Ka值越大,降水量年際變化越大;Ka值越小,降水量年際變化越小,降水量年際之間分布均勻。就全國而言,年降水量變化最大的地區(qū)是華北和西北地區(qū),豐水年和枯水年降水量相比一般可達3~5倍,部分干旱地區(qū)高達10倍以上。南方濕潤地區(qū)降水量的年際變化比北方要小,一般豐水年的降水量為枯水年的1.5~2倍。
② 年降水量的變差系數(shù)Cv
數(shù)理統(tǒng)計中用均方差與均值之比作為衡量系列數(shù)據(jù)相對離散程度的參數(shù),稱為變差系數(shù)Cv,又稱離差系數(shù)或離勢系數(shù)。變差系數(shù)為一無量綱數(shù)。年降水量的變差系數(shù)Cv值越大,表示年降水量的年際變化越大,反之越小。
(2)蒸發(fā)量計算
蒸發(fā)量計算有水面蒸發(fā)、陸面蒸發(fā)和干旱指數(shù)。
① 水面蒸發(fā)量計算:
E=φE′
(4-2聞)
式中:E——水面實際蒸發(fā)量;
E′——蒸發(fā)皿觀測值;
φ——折算系數(shù)。
② 陸面蒸發(fā)量計算:
Ei=Pi-Ri±ΔW
(4-3聞)
式中:Ei——時段內(nèi)陸面蒸發(fā)量;
Pi——時段內(nèi)區(qū)域平均降水量;
Ri——時段內(nèi)區(qū)域平均徑流量;
ΔW——時段內(nèi)區(qū)域蓄水變量。
③ 干旱指數(shù):年水面蒸發(fā)量與年降水量的比值。
(3)徑流
流域上的降水,除去損失以后,經(jīng)由地面和地下途徑匯入河網(wǎng),形成流域出口斷面的水流,稱為河流徑流,簡稱徑流。徑流按其空間的存在位置分為地表徑流和地下徑流,按其形成水源的條件分為降雨徑流、雪融水徑流以及冰融水徑流等。地表徑流是指降水除消耗外的水量沿地表運動的水流。地下徑流是指降水后下滲到地表以下的一部分水量在地下運動的水流。河流徑流的水情和年內(nèi)分配主要取決于補給來源,我國河流的補給可分為雨水補給、地下水補給和積雪、冰川融水補給,并且以雨水補給為主。
徑流(空間位置)
表示徑流的特征值主要有:流量Qt、徑流總量Wt、徑流模數(shù)M、徑流深度Rt、徑流系數(shù)α。
① 流量Qt為單位時間內(nèi)通過河流某一斷面的水量,單位為m3/s。
② 徑流總量Wt指在一定的時段內(nèi)通過河流過水?dāng)嗝娴目偹?,單位為m3。
t時段內(nèi)的平均流量為t,則t時段的徑流總量為:
×t
(4-4聞)
③ 徑流深度Rt——設(shè)想將徑流總量平鋪在整個流域面積所得的水深,單位為mm。
其計算公式為:
×10-3
(4-5聞)
式中:t——時間,s;
Wt ——徑流總量,m3;
Qt——平均流量,m3/s;
F——流域面積,km2;
Rt——某時段t內(nèi)的徑流深度,mm。
④ 徑流模數(shù)M:為單位流域面積上產(chǎn)生的流量,單位為m3/(s·km2)??杀硎緸椋?/p>
×103
(4-6聞)
⑤ 徑流系數(shù)α:為某時段內(nèi)的徑流深度與同一時段內(nèi)降水量之比,以小數(shù)或百分比計,其計算公式為:
(4-7聞)
式中:Rt——某時段t內(nèi)的徑流深度,mm;
P——同一時段內(nèi)的降水量,mm。
由于徑流深度是由降水量形成的,對于閉合流域徑流深度將小于降水量,即α<1。
2)分區(qū)地表水資源量評價
分區(qū)地表水資源數(shù)量是指區(qū)內(nèi)降水形成的河川徑流量,不包括入境流量。分區(qū)地表水資源量評價應(yīng)在求得年徑流系列的基礎(chǔ)上,計算各分區(qū)和全評價區(qū)同步系列的統(tǒng)計參數(shù)和不同頻率的年徑流量。
將計算區(qū)域劃分為山丘區(qū)和平原區(qū)兩大地貌單元,分別計算多年平均河川徑流量。計算方法如下:
(1)代表站法:選取能控制全區(qū)的,實測徑流資料系列長、精度高的代表站,如果徑流條件相似,可以移用。
(2)等值線法:多年平均徑流深、年徑流變差系數(shù)等值線圖。
(3)年降水徑流關(guān)系法:選取實測降水、徑流資料系列長、精度高的代表站,根據(jù)統(tǒng)計分析,建立降水徑流關(guān)系,如果自然地理條件相似,可以移用。
(4)利用水文模型計算徑流量的系列。
(5)利用自然地理特征相似的臨近地區(qū)的降水、徑流關(guān)系,由降水系列推求徑流系列。
3)可利用地表水資源量估算
水資源是重要的自然資源和經(jīng)濟資源,對水資源的開發(fā)利用應(yīng)有一定的限度。地表水資源可利用量是指在經(jīng)濟合理、技術(shù)可能及滿足河道內(nèi)用水并估計下游用水的前提下,通過蓄、引、提等地表水工程可能控制利用的河道一次性最大水量(不包括回歸水的重復(fù)利用)。因此,在水資源評價工作中,不僅要評價地表水資源的數(shù)量,還要搞清地表水資源的可利用量,為合理利用地表水資源提供科學(xué)依據(jù)。
對地表水資源可利用量的計算,通常采用的方法有兩種:一是扣損法,即選定某一頻率的代表年,在已知該年的自產(chǎn)水量(指當(dāng)?shù)亟邓a(chǎn)生的徑流量)、入境水量基礎(chǔ)上,扣除蒸發(fā)滲漏等損失,以及出境入海等不可利用的水量,求得該頻率的地表水資源可利用量。二是根據(jù)現(xiàn)狀中大中型水利工程設(shè)施,對各河的徑流過程以時歷法或代表年法進行調(diào)節(jié)計算,以求得某一頻率的地表水資源可利用量。
某一分區(qū)的地表水資源可利用量,不應(yīng)大于當(dāng)?shù)睾恿鲝搅髁颗c入境水量之和再扣除相鄰地區(qū)分水協(xié)議規(guī)定的出境水量,即:
Q可利用量=Q當(dāng)?shù)睾恿鲝搅?/span>+Q入境-Q出境
(4-8聞)
各分區(qū)可利用地表水資源量可以通過蓄水工程、引水工程和提水工程進行估算。
二、地下水資源量評價
我國較多的人主張將地下水資源量分為補給量、儲存量和允許開采量(或可開采量)三類,既不用“儲量”也不用“資源”,直接叫做“地下水的各種量”。下面將重點討論這種分類。
1)地下水補給量的計算
補給量是指在天然狀態(tài)或開采條件下,單位時間從各種途徑進入該單元含水層(帶)的水量(m3/a)。補給來源有降水滲入、地表水滲入、地下水側(cè)向流入和垂向越流,以及各種人工補給。實際計算時,應(yīng)按天然狀態(tài)和開采條件下兩種情況進行。然而,許多地區(qū)的地下水都已有不同程度的開采,很少有保持天然狀態(tài)的情況。因此,首先是計算現(xiàn)實狀態(tài)下地下水的補給量,然后再計算擴大開采后可能增加的補給量。后一種稱為補給增量(或稱誘發(fā)補給量、激發(fā)補給量、開采襲奪量、開采補充量等)。補給增量主要來自降水入滲、地表水、相鄰含水層越流、相鄰地段含水層、各種人工用水的回滲量等。
計算補給量時,應(yīng)以天然補給量為主,同時考慮合理的補給增量。地下水的補給量是使地下水運動、排泄、水交替的主導(dǎo)因素,它維持著水源地的連續(xù)長期開采。允許開采量主要取決于補給量。因此,計算補給量是地下水資源評價的核心內(nèi)容。
山丘區(qū)和平原區(qū)地下水的補給方式不同,其計算方法也不相同。
(1)山丘區(qū)地下水補給量
如前所述,山丘區(qū)地下水補給量難以直接計算,目前只能以地下水的排泄量近似作為補給量,計算公式如式(4-9聞)所示:
(4-9聞)
式中:山——山丘區(qū)多年平均地下水補給量,億m3;
山基——多年平均河川基流量,億m3;
潛——多年平均河床潛流量,億m3;
側(cè)——多年平均山前側(cè)向流出量,億m3;
泉——未計入河川徑流的多年平均山前泉水出露量,億m3;
山潛——多年平均潛水蒸發(fā)量,億m3;
開——多年平均實際開采的凈消耗量重復(fù)水量,億m 3。
(2)平原區(qū)地下水補給量
平原區(qū)地下水補給量可按式(4-10聞)進行計算:
(4-10聞)
式中: 平——平原區(qū)多年平均地下水補給量,億m3;
p——多年平均降水入滲補給量,億m3;
河滲——多年平均河道滲漏補給量,億m 3;
側(cè)——多年平均山前側(cè)向流入補給量,億m3;
渠滲——多年平均渠系滲漏補給量,億m3;
庫滲——多年平均水庫(湖泊、閘壩)蓄水滲漏補給量,億m 3;
渠灌——多年平均渠灌田間入滲補給量,億m3;
越補——多年平均越流補給量,億m3;
人工——多年平均人工回灌補給量,億m3。
降水入滲補給量p是平原區(qū)地下水的重要水源,主要取決于降水量、包氣帶巖性和地下水埋深等因素。河滲、渠滲、庫滲、渠灌和人工分別為山丘區(qū)河川徑流流經(jīng)平原時(有時也包括平原區(qū)河川徑流本身)的平均入滲補給量和人工回灌補給量。側(cè)也為山丘區(qū)平均山前側(cè)向流出量。越補為深層地下水的越流補給量。
據(jù)統(tǒng)計分析,我國北方平原區(qū)降水入滲補給量p占平原區(qū)地下水總補給量平的53%,山丘區(qū)河川徑流流經(jīng)平原時的補給量(包括河滲、渠滲、庫滲、渠灌、人工)占43%,山前側(cè)向流入補給量只占4%(越補忽略未計)。
2)地下水存儲量的計算
儲存量(也叫存儲量)是指儲存在單元含水層中的重力水體積。
(1)潛水含水層的儲存量,也稱為容積儲存量,可用式(4-11聞)計算:
W=μ·V
(4-11聞)
式中:W——地下水的儲存量,m3;
μ——含水層的給水度,小數(shù)或百分數(shù);
V——潛水含水層的體積,m3(V=FM,其中,F——潛水含水層的面積,m2;M——含水層厚度)。
(2)承壓含水層除了容積儲存量外,還有彈性儲存量,可按式(4-12聞)計算:
Wμ=μ*·F·h
(4-12聞)
式中:Wμ——承壓水的彈性儲存量,m3;
μ*——彈性釋水系數(shù);
F——承壓含水層的面積,m2;
h——承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度,m。
3)可開采量
允許開采量(或可開采量)是指通過技術(shù)經(jīng)濟合理的取水構(gòu)筑物,在整個開采期內(nèi)出水量不會減少、動水位不超過設(shè)計要求、水質(zhì)和水溫變化在允許范圍內(nèi)、不影響已建水源地正常開采、不發(fā)生危害性環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象等前提下,單位時間內(nèi)從該水文地質(zhì)單元或取水地段開采含水層中可以取得的水量。其常用的流量單位為m3/d或m3/a等。簡言之,地下水允許開采量(或可開采量)指在可預(yù)見的時期內(nèi),通過經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的措施,在不引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。
開采量是指目前正在開采的水量或預(yù)計開采量,它只反映了取水工程的產(chǎn)水能力。開采量不應(yīng)大于允許開采量,否則,會引起不良后果。
在開采狀態(tài)下,可以用下面的水均衡方程表示:
(4-13聞)
式中:Q補——開采前的天然補給量,m3/d;
ΔQ補——開采時的補給增量,m3/d;
Q排——開采前的天然排泄量,m3/d;
ΔQ排——開采時天然排泄量減少值,m3/d;
Q開——人工開采量,m3/d;
μ——含水層的給水度;
F——開采時引起水位下降的面積,m2;
Δt——開采時間,d;
Δh——在Δt時間段內(nèi)開采影響范圍內(nèi)的平均水位變化,m。
由于開采前的天然補給量與天然排泄量在一個周期內(nèi)是近似相等的,即Q補≈Q排,所以式(4-13聞)可簡化為:
(4-14聞)
這個方程表明,開采量實質(zhì)上是由三部分組成的,即:
(1)增加的補給量(ΔQ補),也就是開采時奪取的額外補給量,可稱為開采奪取量。
(2)減少的天然排泄量(ΔQ排),如開采后潛水蒸發(fā)消耗量的減少、泉流量減少甚至消失、側(cè)向流出量的減少等。這部分水量實質(zhì)上就是由取水構(gòu)筑物截獲的天然補給量,可稱為開采截取量。它的最大極限等于天然排泄量,接近于天然補給量。
(3)可動用的儲存量,是含水層中永久儲存量所提供的一部分。
明確了開采量的組成,就可以按各個組成部分來確定允許開采量:
① 允許開采量中補給增量部分,只能合理地奪取,不能影響已建水源地的開采和已經(jīng)開采含水層的水量;地表水的補給增量,也應(yīng)從總的水資源考慮,統(tǒng)一合理調(diào)度。
② 允許開采量中減少的天然排泄量,應(yīng)盡可能地截取,但也應(yīng)考慮已經(jīng)被利用的天然排泄量。例如,有的大泉是風(fēng)景名勝地。由于增加開采后泉的流量可能減小,甚至枯竭,破壞了旅游景觀,這也是不允許的。截取天然補給量的多少與取水構(gòu)筑物的種類、布置地點、布置方案及開采強度有關(guān)。只要天然排泄量尚未加以利用,就可以用天然補給量或天然排泄量作為開采截取量。
③ 允許開采量中可動用的儲存量,應(yīng)慎重確定。首先要看永久儲存量是否足夠大,再看現(xiàn)時的技術(shù)設(shè)備最大允許降深是多少,然后算出從天然低水位至區(qū)域允許最大降深動水位這段含水層中的儲存量,按100年或50年平均分配到每年的開采量中,作為允許開采量的一部分。
4)地下水資源評價方法
地下水資源評價方法眾多,歸納如表4-1聞所示。
表4-1 聞地下水資源評價
續(xù)表4-1
資料來源:廖資生,余國光,張長林.北方巖溶水源地的基本類型和資源評價方法的選擇[J].中國巖溶,1990,9(2),130-138.
三、水資源總量的計算
在分析計算降水量、河川徑流量和地下水補給量之后,尚需進行水資源總量的計算。過去,有的部門將河川徑流量與地下水補給量之和作為水資源總量。由于河川徑流量中包括一部分地下水排泄量,而地下水補給量中又有一部分由河川徑流所提供,因此將兩者簡單地相加作為水資源總量,結(jié)果必然偏大,只有扣除兩者之間的重復(fù)水量才等于真正的水資源總量。據(jù)此,一定區(qū)域多年平均水資源總量的計算公式可以寫成
(4-15聞)
式中:總——多年平均水資源總量,億m3;
河川——多年平均河川徑流量,億m 3;
地下——多年平均地下水補給量,億m3;
——多年平均河川徑流量與多年平均地下水補給量之間的重復(fù)量,億m3。
若區(qū)域內(nèi)的地貌條件單一(全部為山丘區(qū)或平原區(qū)),公式(4-15聞)中右側(cè)各分量的計算比較簡單;若區(qū)域內(nèi)既包括山丘區(qū)又包括平原區(qū),水資源總量的計算則比較復(fù)雜。
若計算區(qū)域包括山丘區(qū)和平原區(qū)兩大地貌單元,公式(4-15聞)便可改寫為
()+()
(4-16聞)
重復(fù)水量等于、、、、、、與各項之和,將其代入公式(4-16聞)并整理得
(4-17聞)
在山丘區(qū)、平原區(qū)多年平均河川徑流量及地下水補給量各項分量算得的基礎(chǔ)上,即可根據(jù)公式(4-17聞)推求全區(qū)域多年平均水資源總量。
由公式(4-9聞)得
(4-18聞)
將公式(4-18聞)代入式(4-17聞)并整理得
(4-19聞)
式中: 山表——山丘區(qū)多年平均地表徑流量,億m3();
平表——平原區(qū)多年平均地表徑流量,億m3()。
其他符號意義同前。公式(4-19聞)表明,區(qū)域多年平均水資源總量也等于山丘區(qū)、平原區(qū)多年平均地表徑流量與山丘區(qū)地下水補給量、平原區(qū)降水入滲補給量、平原區(qū)地下水越流補給量之和。
四、重復(fù)水量的計算
對既有山丘區(qū)又有平原區(qū)兩種地貌單元的區(qū)域,分析河川徑流與地下水補排關(guān)系可以得知,如果分別計算山丘區(qū)和平原區(qū)的河川徑流量與地下水補給量,再根據(jù)公式(4-15聞)計算全區(qū)域(山丘區(qū)加平原區(qū))的水資源總量,則有一部分水量被重復(fù)計算了。重復(fù)水量如圖4-1聞中箭頭所示。重復(fù)水量包括以下幾項:
(1)山丘區(qū)河川徑流量與地下水補給量之間的重復(fù)量,即山丘區(qū)河川基流量山基;
圖4-1 聞不同地貌單元重復(fù)水量示意圖
資料來源:水資源總量計算PPT[OD/BL][2012-2聞-8聞][2014-6聞-5聞]
http://www.doc88.com/p-3827374482601.html
(2)平原區(qū)河川徑流量與地下水補給量之間的重復(fù)量,即平原區(qū)河川基流量平基,有時還包括來自平原區(qū)河川徑流量的河滲、渠滲、庫滲、渠灌和人工;
(3)山丘區(qū)河川徑流量與平原區(qū)地下水補給量之間的重復(fù)量,即山丘區(qū)河川徑流流經(jīng)平原時對地下水的補給量,包括河滲、渠滲、庫滲、渠灌和人工;
(4)山前側(cè)向補給量側(cè),是山丘區(qū)流入平原區(qū)的地下徑流,屬于山丘區(qū)、平原區(qū)地下水本身的重復(fù)量。
第三節(jié) 水資源質(zhì)量評價
水資源質(zhì)量評價是水環(huán)境質(zhì)量評價的簡稱,是環(huán)境質(zhì)量評價體系中一種單要素評價。水資源質(zhì)量評價包括查明區(qū)域地表水的泥沙和天然水化學(xué)特征,進行污染源調(diào)查與評價、地表水資源質(zhì)量現(xiàn)狀評價、地表水污染負荷總量控制分析、地下水資源質(zhì)量現(xiàn)狀評價、水資源質(zhì)量變化趨勢分析及預(yù)測、水資源污染危害及經(jīng)濟損失分析、不同質(zhì)量的可供水量估算及適用性分析,為水資源利用、保護和污染治理提供依據(jù)。
一、水資源質(zhì)量評價的內(nèi)容和方法
水的質(zhì)量簡稱水質(zhì),是指水體中所含物理成分、化學(xué)成分、生物成分的總和。天然的水質(zhì)是自然界水循環(huán)過程中各種自然因素綜合作用的結(jié)果,人類活動對現(xiàn)代水質(zhì)有著重要的影響。水的質(zhì)量決定著水的用途和水的利用價值,優(yōu)質(zhì)的淡水可作為人類生活飲用水、工業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水等。
水資源質(zhì)量評價是按照評價目標,選擇相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)(指標)、水質(zhì)標準和計算方法,對水質(zhì)的利用價值及水的處理要求做出的評定。
1)水質(zhì)評價分類
水質(zhì)評價一般可分為以下幾類:
(1)按評價對象可分為地下水水質(zhì)評價、地表水水質(zhì)評價、大氣降水水質(zhì)評價。供水實踐中,主要是針對地下水和地表水這兩種水開展水質(zhì)評價工作。
(2)按水的用途可劃分為養(yǎng)殖用水(漁業(yè))水質(zhì)評價、供水水質(zhì)評價(包括農(nóng)業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水、生活飲用水等方面的水質(zhì)評價)、風(fēng)景游覽水體的水質(zhì)評價以及為水環(huán)境保護而進行的水環(huán)境質(zhì)量評價等。
(3)按評價時段可分為三種,即回顧評價、現(xiàn)狀評價、影響評價。回顧評價是利用積累的歷史水質(zhì)數(shù)據(jù),揭示水質(zhì)演化的過程;現(xiàn)狀評價是根據(jù)近期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),闡明水質(zhì)當(dāng)前的狀況;影響評價又稱預(yù)測評價,是針對擬建工程在運行后對水質(zhì)的可能影響做出預(yù)測分析。
(4)被評價的范圍可劃分為局部地段的水質(zhì)評價和區(qū)域性的水質(zhì)評價。
在實際工作中上述分類往往是相互交叉的,例如,為供水服務(wù)的地下水水質(zhì)評價,既應(yīng)進行回顧評價又應(yīng)突出現(xiàn)狀評價的內(nèi)容,同時還應(yīng)對水源地投產(chǎn)后水質(zhì)的可能變化做出預(yù)測分析。
2)水質(zhì)評價的分類指標
(1)物理指標
① 感官物理性狀指標:如溫度、色度、臭味、渾濁度、透明度等。
② 其他物理性狀指標:如總固體、懸浮性固體、溶解性固體、電導(dǎo)率等。
(2)化學(xué)指標
① 按水中常量化學(xué)指標分類
?酸堿度:用pH值表征水體中氫離子的濃度,它是檢測水體受酸堿污染程度的一個重要指標。
?硬度:表征水中鈣和鎂離子的含量,分暫時硬度和永久硬度,常以水中碳酸鈣的含量或以德國度表示,一個德國度相當(dāng)于每升水含10 mg的氧化鈣或7.2 mg的氧化鎂。
?礦化度:指溶解于水中的各種離子、分子和化合物的總含量(不包括懸浮物和溶解氣體),通常以1L水中含有各種鹽分的總克數(shù)來表示(g/L)。
?堿度:水中能與酸發(fā)生中和反應(yīng)(即接受質(zhì)子H+)的全部物質(zhì)總量,分強堿、弱堿和強堿弱酸鹽。
② 按水的環(huán)境化學(xué)指標分類
?化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand,簡稱COD):水體中進行氧化過程所消耗的氧量,以氧當(dāng)量(mg/L為單位)表示。
?生化需氧量(Bio-chemical Oxygen Demand,簡稱BOD):水體中微生物分解有機化合物過程中所消耗的溶解氧量。
?溶解氧(Dissolved Oxygen,簡稱DO):溶解于水體中的分子態(tài)氧,是地表水水質(zhì)評價的重要指標。
(3)生化指標
① 細菌總數(shù):水體中大腸菌群、病原菌、病毒及其他細菌的總數(shù),以每升水樣中的細菌總數(shù)表示,它反映的是水體受細菌污染的程度。
② 大腸菌群:水體中大腸菌群的個數(shù)可表明水樣被糞便污染的程度,間接表明有腸道病菌(傷寒、痢疾、霍亂等)存在的可能性,以每升水樣中所含有的大腸菌群數(shù)目來表示。
3)水資源質(zhì)量評價方法
國內(nèi)外水質(zhì)評價工作歷經(jīng)近半個多世紀,提出的評價方法種類繁多,歸納起來有三大類型:第一類是指數(shù)法;第二類是分級評價法;第三類是純數(shù)字的方法。下面介紹一些代表性方法。
(1)無量綱污染指數(shù)法
國內(nèi)外各類評價指數(shù)的基本單元都是Pi=Ci/Si(Pi為單項污染指數(shù),即實測濃度超過評價標準的倍數(shù);Ci為參數(shù)濃度,mg/L;Si為相應(yīng)的標準濃度,mg/L)。Pi≤1說明水體尚未受到污染;Pi>1說明水體已經(jīng)受到污染。單項污染指數(shù)能直觀地說明水質(zhì)是否污染或超標,計算簡便,但它易屏蔽極大和少數(shù)超標污染項目的影響,過分強調(diào)最大超標項的作用,不能反映水體的整體狀況。要全面反映水體的質(zhì)量狀況,可用綜合評價指數(shù)。綜合評價指數(shù)可在單項污染指數(shù)的基礎(chǔ)上,通過相加、相乘或開方等數(shù)學(xué)運算得到。常用的綜合評價指數(shù)見表4-2聞。
表4-2 聞水質(zhì)綜合評價指數(shù)一覽表
注:P為大于中位數(shù)半集的單項指數(shù)。
資料來源:自繪
(2)分級評價法
分級評價法也是我國應(yīng)用較多的方法。該法將評價參數(shù)的區(qū)域代表值與各類水體的分級標準分別進行對照比較,確定其單項的污染分級,然后進行等級指標的綜合疊加,綜合評價水體的類別或等級。該法克服了簡單指數(shù)方法忽視不同污染物同一超標倍數(shù)所產(chǎn)生危害不同的缺點,克服了單項污染指數(shù)法有時區(qū)分水質(zhì)級別不盡合理的狀況。該法計算簡單,方法簡便易于應(yīng)用,適合全國、全流域統(tǒng)一的水質(zhì)評價,能直觀、明確地反映水體水質(zhì)污染的實際狀況,反映水質(zhì)綜合效應(yīng)。我們大范圍水質(zhì)評價多用此法,其代表表達式為:
(4-20聞)
式中:K——河流綜合水質(zhì)指標;
Ki——子河流i水質(zhì)級別;
Li——子河段長度,km;
n——子河段個數(shù)。
(3)基于模糊理論的水環(huán)境質(zhì)量評價法
由于水體環(huán)境本身存在大量的不確定因素,各個項目的級別劃分、標準確定都具有模糊性,因此,模糊數(shù)學(xué)在水質(zhì)綜合評價中得到廣泛應(yīng)用。具有代表性的方法有:模糊綜合評價法、模糊概率評價法、模糊綜合指數(shù)等。其中應(yīng)用較多的是模糊綜合評價法,根據(jù)各污染物的超標情況進行加權(quán),但由于污染物毒性與濃度不是簡單的比例關(guān)系,因此,這種加權(quán)不一定符合實際情況。從理論上講,模糊綜合評價法體現(xiàn)了水環(huán)境中客觀存在的模糊性和不確定性,符合客觀規(guī)律,具有一定的合理性。從目前的研究情況看,采用線性加權(quán)平均得到的評判極易出現(xiàn)失真、失效、跳躍等現(xiàn)象,存在水質(zhì)類別判斷不準或結(jié)果不可比的問題,可操作性較差。
(4)基于灰色系統(tǒng)理論的水環(huán)境質(zhì)量評價法
由于水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)都是在有限的時間和空間內(nèi)監(jiān)測得到,信息往往不完全或不確切,因此可將水環(huán)境系統(tǒng)視為一個灰色系統(tǒng),即部分信息已知、部分信息未知或不確知的系統(tǒng),據(jù)此對水環(huán)境進行綜合評價?;诨疑到y(tǒng)理論的水質(zhì)評價法通過計算評價水質(zhì)中各因子的實測濃度與各級水質(zhì)標準的關(guān)聯(lián)度大小,確定評價水質(zhì)的級別。根據(jù)同類水體與該類標準水體的關(guān)聯(lián)度大小,還可以進行優(yōu)劣比較。水質(zhì)綜合評價的灰色系統(tǒng)方法有灰色聚類法、灰色貼近度分析法、灰色關(guān)聯(lián)評價法等。
如灰色關(guān)聯(lián)度計算表達式:
(K)ξ1(K)
(4-21聞)
式中:γ1——關(guān)聯(lián)度;
ξ1(K)——關(guān)聯(lián)系數(shù);
W1(K)——權(quán)重。
一般的,關(guān)聯(lián)度愈大,評價結(jié)果愈理想。本法信息獲取最高,且對樣本容量要求不高,能考慮多個因子共同影響,評價結(jié)果精度較高,但本法計算復(fù)雜,實際運用較少。
(5)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境質(zhì)量評價方法
圖4-2 聞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖
資料來源:張敏,趙金城.全局優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及
權(quán)值的遺傳算法[J].大連大學(xué)學(xué)報,1999,20(6):9-13聞.
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究成果基礎(chǔ)上提出的一種數(shù)學(xué)模型。大多數(shù)水質(zhì)評價模型存在如何確定各污染物權(quán)重的困難,而水質(zhì)綜合評價的實質(zhì)是屬于多指標的模式識別問題,目前BP人工神經(jīng)已在模式識別中獲得廣泛應(yīng)用。BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型被廣泛地應(yīng)用于地表水水質(zhì)評價、地下水水質(zhì)評價、湖泊富營養(yǎng)化評價等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即多層前饋式誤差反傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通常由輸入層、輸出層和若干隱含層構(gòu)成,每層由若干個結(jié)點組成,每一個結(jié)點表示一個神經(jīng)元,上層結(jié)點與下層結(jié)點之間通過權(quán)連接,同一層結(jié)點之間沒有聯(lián)系(圖4-2聞)。
水資源質(zhì)量評價作為水資源研究必不可少的一環(huán),正方興未艾,現(xiàn)在推行諸多方法,各有利弊,還有其他一些好的方法也正在探索,探索具有理論研究性質(zhì)的工作方向。
以上幾種方法在水資源質(zhì)量評價中運用得比較多,還有其他的如基于集對分析和粗糙集理論的水環(huán)境質(zhì)量評價法、基于統(tǒng)計理論的主成分分析法、基于物元可拓集的水質(zhì)質(zhì)量評價方法、基于投影尋蹤技術(shù)的水質(zhì)評價方法、基于遺傳算法的水質(zhì)評價方法等。
二、水資源質(zhì)量評價的標準
水資源質(zhì)量評價標準是隨著水污染問題的出現(xiàn)而產(chǎn)生的。水資源質(zhì)量標準體現(xiàn)國家政策和要求,是衡量水體是否受污染的尺度,是在一定時期內(nèi)要求保持或達到的水環(huán)境目標,是水資源、水環(huán)境管理的執(zhí)法依據(jù),也是水質(zhì)評價的基礎(chǔ)和依據(jù)。
我國已制定頒布的水資源質(zhì)量評價標準主要有:
《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)
《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)
《海水水質(zhì)標準》(GB 3097—1997)
《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB 5084—2005)
《漁業(yè)水質(zhì)標準》(GB 11607—89)
《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848—93)
《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)
《湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)評價標準》(全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)工作組,2003年)
《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》(GB 3544—2008)
《檸檬酸工業(yè)水污染物排放標準》(GB 19430—2013)
《制糖工業(yè)水污染物排放標準》(GB 21909—2008)
《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》(GB 13458—2013)
《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB 4287—2012)
《制革及毛皮加工工業(yè)水污染物排放標準》(GB 30486—2013)
《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》(GB 13456—2012)
《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB 16171—2012)
《汽車維修業(yè)水污染物排放標準》(GB 26877—2011)
《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》(GB 18466—2005)
《鐵合金工業(yè)污染物排放標準》(GB 28666—2012)
《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB 25465—2010)
《硫酸工業(yè)污染物排放標準》(GB 26132—2010)
《磷肥工業(yè)水污染物排放標準》(GB 15580—2011)
1)《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848—93)
根據(jù)我國地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康標準值及地下水質(zhì)量保護目標,同時參照生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求,將地下水質(zhì)量劃分為五類:
Ⅰ類:主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量,適用于各種用途。
Ⅱ類:主要反映地下水化學(xué)成分的天然背景含量,適用于各種用途。
Ⅲ類:以人體健康基準值為依據(jù),主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。
Ⅳ類:以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù),除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當(dāng)處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類:不宜引用,其他用水可根據(jù)使用目的選用。
2)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)
為保護地表水環(huán)境,控制水污染,我國依據(jù)地表水水域、使用目的和保護目標將其劃分為五類:
Ⅰ類:主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)。
Ⅱ類:主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍貴魚類保護區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場地、仔稚幼魚的索餌等。
Ⅲ類:主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。
Ⅳ類:主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。
Ⅴ類:主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。
該標準是由國家環(huán)境保護局批準實施的國家標準(GB 3838—2002),適用于中華人民共和國領(lǐng)域內(nèi)江、河、湖泊、運河、渠道、水庫等具有使用功能的地表水域。它既是水域環(huán)境保護的標準,也是某些水域現(xiàn)狀功能劃分和水質(zhì)評價的依據(jù)。
3)《海水水質(zhì)標準》(GB 3097—1997)
按照海水的用途和保護目標,將海水水質(zhì)劃分為四類(同一水域兼有多種功能的依主導(dǎo)功能劃分類別,其水質(zhì)目標可高于或等于主導(dǎo)功能的水質(zhì)要求):
Ⅰ類:適用于海洋漁業(yè)水域、一級水產(chǎn)養(yǎng)殖場、珍稀瀕危海洋生物資源保護區(qū)。
Ⅱ類:適用于二級水產(chǎn)養(yǎng)殖場、海水浴場、人體直接接觸海水的海上娛樂場與運動場,供食用的海鹽鹽場。
Ⅲ類:適用于一般工業(yè)用水。海濱風(fēng)景游覽區(qū)。
Ⅳ類:適用于港口水域、海上及沿岸作業(yè)區(qū)。
4)其他水資源質(zhì)量評價標準
其他水資源質(zhì)量評價標準可參考《水資源利用與保護》,在這只簡單指出。
我國的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)中的項目類別可分為感官性狀態(tài)和一般化學(xué)指標、毒理指標和放射性指標。根據(jù)這些來評價生活水水資源質(zhì)量。
農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)的好壞主要是由水溫、水的礦化度及溶解鹽類的成分三方面對農(nóng)作物和土壤的影響決定的。有時也應(yīng)考慮水的pH值和水中有毒元素的含量。
工業(yè)水質(zhì)評價標準又分鍋爐用水和工程建設(shè)用水水質(zhì)標準。
以上幾個都是常規(guī)供水的水質(zhì)評價標準,常規(guī)用水是指為城鎮(zhèn)居民、廠礦企業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供符合水質(zhì)要求的生產(chǎn)生活用水。相應(yīng)的水質(zhì)評價方法通常采用分類評價法和標準對比評價法。前者主要對水中的各種組分、單項指標進行取樣分析計算,在此基礎(chǔ)上針對具體供水水質(zhì)要求進行分類、評判;后者也需進行水質(zhì)實測計算。所不同的是,最終對水質(zhì)量可利用性的判斷,是根據(jù)國家頒發(fā)的通用水質(zhì)標準。
第四節(jié) 水資源開發(fā)利用及其影響評價
水資源利用評價是水資源評價中的重要組成部分,是水資源綜合利用和保護規(guī)劃的基礎(chǔ)性前期工作,其目的是增強流域或區(qū)域水資源規(guī)劃的全局觀念和宏觀指導(dǎo)思想。
一、水資源各種功能的調(diào)查分析
在水資源基礎(chǔ)評價中已包括了對評價范圍內(nèi)水資源的各種功能潛勢的分析,在此基礎(chǔ)上如何提出各種功能的開發(fā)程序,則是水資源規(guī)劃中應(yīng)考慮的問題。但在這之前,應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同地區(qū)、不同河段的特點,并結(jié)合有影響范圍內(nèi)的社會、經(jīng)濟情況,對水資源各種功能要求解決的迫切程度,進行調(diào)查評價,并在此基礎(chǔ)上提出開發(fā)的輪廓性意見。水資源規(guī)劃中應(yīng)考慮:分析評價范圍內(nèi)水資源各種功能潛勢(供水、發(fā)電、航運、防洪、養(yǎng)殖等),以及各種功能開發(fā)順序,既結(jié)合不同地區(qū)不同河段的特點同時考慮有影響范圍內(nèi)經(jīng)濟、社會、環(huán)境情況,對水資源各功能要求解決的迫切程度進行調(diào)查評價。
二、水資源開發(fā)程度調(diào)查分析
水資源開發(fā)程度的調(diào)查分析是指對評價區(qū)域內(nèi)已有的各類水工程及措施情況進行調(diào)查了解,包括各種類型及功能的水庫、塘壩、引水渠首及渠系、水泵站、水廠、水井等,包括其數(shù)量和分布。各種功能的開發(fā)程度常指其現(xiàn)有的供出能力與其可能提供能力的比值。如供水的開發(fā)程度是指當(dāng)?shù)赝ㄟ^各種取水引水措施可能提供的水量和當(dāng)?shù)靥烊凰Y源總量的比值。水力發(fā)電的開發(fā)程度是指區(qū)域內(nèi)已建的各種類型水電站的總裝機容量和年發(fā)電量,與這個區(qū)域內(nèi)的可能開發(fā)的水電裝機容量和可能的水電年發(fā)電量之比等。通過調(diào)查了解工程布局的合理性及增建工程的必要性。
三、可利用水量分析
可利用水量是指在經(jīng)濟合理、技術(shù)可行和生態(tài)環(huán)境容許的前提下,通過各種工程措施可能控制利用的不重復(fù)的一次性最大水量。水資源可利用量為水資源合理開發(fā)的最大的可利用程度。
可利用水量占天然水資源量的比例不斷提高。由于河川徑流的年際變化和年內(nèi)季節(jié)變化,加之可利用水量小于河道天然水資源量(河川徑流量),在天然情況下有保證的河川可利用水量是很有限的。為了增加河川的可利用水量,人們采用了各種類型的攔水、阻水、滯水、蓄水工程等措施,并且隨著人類掌握的技術(shù)知識和技術(shù)能力的不斷提高,可利用水量占天然水資源量的比例也在不斷提高。
各河流水文規(guī)律不同,其可利用水量的比例也是不同的。洪水水量占全年河川徑流流量的比例大的,其合理可利用水量占天然水資源量的比例也要小些。在中國,南方的河流如長江、珠江等大河由于水量豐沛,且相對來講年際變化和年內(nèi)變化都比北方河流小,且在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展階段,引用水量相對于河川徑流量來說所占比例不是太大,其可利用水量還有相當(dāng)潛力。
按國際慣例,為保護工程下游生態(tài),可利用水量與河川徑流量之比例不應(yīng)超過40%。在進行可利用水量估計時,應(yīng)當(dāng)以各河的水文情況為前提,結(jié)合河流特點和當(dāng)前社會經(jīng)濟能力及技術(shù)水平來進行,不能一概而論。
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