由于全球气候变化对流域水资源影响的时空尺度一般较大，加上定量上的不确定性，因此在为规划服务的水资源评价当中不作考虑。因此，水资源动态评价可以从两个方面理解：一是下垫面条件的动态化，即根据不同时期人类活动的影响确定其下垫面条件；二是开发利用条件的动态化，即根据不同时期经济社会发展需求确定的开发利用条件。......
2023-10-26
流域水资源评价方法：二、因子效应定量计算
【摘要】：为科学识别出各项自然和人工因子对于渭河流域水资源演变的影响，本次研究采取情景对比模拟的方式，具体是在模型中只考虑某种因子变化，保持其他因子不变，然后对比模拟结果来评价该项因子的水资源演化效应。分区“片水”资源演变。表6-19历史状况有、无取用水情景下的水资源评价对比单位：亿m3从表6-19 结果可以看出，人工取用水对于渭河流域水资源演变有重要影响。
为科学识别出各项自然和人工因子对于渭河流域水资源演变的影响，本次研究采取情景对比模拟的方式，具体是在模型中只考虑某种因子变化，保持其他因子不变，然后对比模拟结果来评价该项因子的水资源演化效应。本次研究考虑的自然、人工因子变化类型主要包括气象要素、人工取用水、水保措施和综合下垫面变化四大类。
1.气象要素对水资源的影响
对2000年现状下垫面、分离用水条件下各年代水资源量进行模拟，对比分析各年代气象要素对水资源的影响。
（1）分区“片水”资源演变。
以2000年现状下垫面、分离用水条件为基础，渭河流域各年代水资源评价结果见表6-17。
表6-17 渭河流域气象要素对“片水”资源的影响
从表6-17 可以看出，渭河流域1980～2000年系列年均降水量较1956～1979 年系列低6．7%，造成广义水资源量减少3．5%，径流性水资源减少2．8%，其中地表水资源偏少4．0%，但不重复的地下水资源偏大2．7%。20 世纪90 年代降雨衰减导致水资源衰减厉害，1990～2000年系列年均降水量较1956～1979 年系列低12．3%，造成广义水资源量减少8．8%，径流性水资源减少17．9%，其中地表水资源偏少21．8%，不重复的地下水资源偏小0．9%。
（2）控制断面水资源演变。
为综合描述坡面和河道共同引起的水资源演变，以2000 年现状下垫面、分离用水条件为基础，渭河华县和北洛河
头两个断面各年代水资源评价结果见表6-18。
表6-18 渭河流域气象要素对断面水资源的影响
从表6-18 可以看出，华县断面1980～2000 年平均天然径流量为79．8 亿m3，比1956～1979 年减少了2．7%；地下水不重复量为21．2 亿m3，比1956～1979 年增加1．4%；狭义水资源总量为101．0 亿m3，比1956～1979 年减少了1．9%。受降水减少影响，尽管地下水不重复量略有增加，但是总的变化是地表径流和狭义水资源减少。1990～2000年平均天然径流量为62．8亿m3，比1956～1979 年减少了23．4%；地下水不重复量为20．4亿m3，比1956～1979 年减少23．9%；狭义水资源总量为83．2 亿m3，比1956～1979 年减少了19．1%。
2.人工取用水对流域水资源演变影响
人工取用水对流域水资源演变的定量考察，可以在模拟试验中保持其他输入因子不变（如气象条件、下垫面等），而对有取用水、无取用水两种情景分别进行模拟，然后对比其结果，即可获得人工取用水对流域水资源演变的定量影响。
（1）分区“片水”资源演变。
本次研究分别对历史系列下垫面和历史取用水水平以及2000 年现状下垫面和现状取用水水平两种情况进行了模拟。
以1956～2000年气象系列、历史系列过程下垫面条件和历史取用水水平为基础，渭河流域有、无取用水两种情景下的45 年系列水资源评价结果见表6-19。
表6-19 历史状况有、无取用水情景下的水资源评价对比 单位：亿m3
从表6-19 结果可以看出，人工取用水对于渭河流域水资源演变有重要影响。从整个流域来说，地表水资源量减少8．2%，不重复的地下水资源量增加0．4%，地下水资源量减少17．4%，狭义水资源总量减少6．6%，有效降水利用量增加1．7%，广义水资源量略微增加。但从各个分区来看，差别很大。前三个区地表水资源量和地下水资源量减少，不重复的地下水资源量增加，水资源总量、有效降水利用量和广义水资源量有增有减。后两个区地表水资源量减少，地下水资源大量减少，不重复地下水资源量增加，狭义水资源总量减少，有效蒸发量增加很多，这和前三个区有所不同。产生差别的原因在于，前三个区属于山丘区，水资源开发利用少，后两个区大部属于平原区，对水资源开发利用量大。特别是后两个区，大量开采地下水导致地下水位下降很多，包气带加厚，降雨不容易补给到地下水，因而地下水资源大量减少、有效土壤蒸发大量增加。渭河咸阳至潼关区间，由于地下水开采比渭河宝鸡峡至咸阳区间更加充分，地下水资源量减少的幅度更大，地下水位下降更多，导致潜水蒸发减少很多，所以不重复地下水反而减少。
以1956～2000年气象系列、2000年现状下垫面条件和现状取用水水平为基础，渭河流域有、无取用水两种情景下的45 年系列水资源评价结果见表6-20。
从表6-20结果可以看出，整个流域地表水资源量减少10．2%，不重复的地下水资源量增加11．1%，地下水资源量减少18．1%，狭义水资源总量减少5．9%，有效降水利用量增加1．3%，广义水资源量略微增加。从各个分区来看，2000 年现状条件下人工取用水对于渭河流域水资源演变的影响与在历史条件下基本一致，只是因为取用水更多，后效更加明显一些。渭河咸阳至潼关区间2000 年农业用水与系列年差不多，而工业用水大幅增长，同时因为工业取水点比较集中，工业用水增加导致潜水蒸发量减少不多，而开采净消耗增加量比较多，所以该区间不重复地下水增加。
表6-20 2000年现状有、无取用水情景下的水资源评价对比 单位：亿m3
从对比结果可以看到，人工取用水改变了产水条件，影响了水资源量的构成，主要表现在：
1）改变狭义水资源的构成。人工取用水通过袭夺基流减少了地下水的河川排泄量，从而使得河川径流量有明显减少。开采地下水导致包气带加厚，地表水不容易补给地下水，则会减少地下水资源量，减少潜水蒸发。如果集中开采地下水，由于影响范围不大，潜水蒸发减少的幅度小于开采净消耗增加的幅度，导致不重复地下水增加。
2）改变广义水资源的构成，主要表现在有效降水利用量的增加上。人工取用水造成地下水位下降，包气带增厚，一定程度上增加了有效的土壤水资源量，有利于降雨的就地利用。虽然总的广义水资源量没有太大变化，但水资源的构成变化带来一系列生态环境后效，包括河流生态系统的维护以及地下水超采负面生态环境后效等问题。
（2）控制断面水资源演变。
以1956～2000年气象系列、历史系列过程下垫面条件为基础，渭河流域有、无取用水两种情景下的45 年系列各主要控制断面站水资源评价结果见表6-21。
表6-21 历史下垫面条件下的断面水资源评价结果 单位：亿m3
(www.chuimin.cn)
从表6-21 可以看出，华县断面有取用水情景下天然径流量为69．0亿m3，比无取用水情景下减少了14．8%；地下水不重复量为20．76 亿m3，比无取用水情景下减少2．1%；狭义水资源总量为89．76 亿m3，比无取用水情景减少了12．2%。在有取用水情景下，其他各个断面的天然径流量都有不同程度减少，不重复地下水都有所增加，狭义水资源量有增有减。
以1956～2000年气象系列、2000年现状垫面条件为基础，渭河流域有、无取用水两种情景下的45 年系列各主要控制断面水资源评价结果见表6-22。
表6-22 现状下垫面条件下的断面水资源评价结果 单位：亿m3
从表6-22 可以看出，华县断面有取用水情景下天然径流量为67．1 亿m3，比无取用水情景下减少了17．5%；地下水不重复量为22．88亿m3，比无取用水情景下增加9．0%；狭义水资源总量为89．98亿m3，比无取用水情景减少了12．0%。在有取用水情景下，其他各个断面的天然径流量都有不同程度减少，不重复地下水都有所增加，狭义水资源量减少。
3.水保措施对水资源的影响
水保措施对流域水资源演变的定量影响，可以在模拟试验中，保持其他输入因子不变，对“屏蔽”和“解屏蔽”水保因子两种情景分别进行模拟，然后对比其结果，即可获得水保措施对流域水资源演变的定量结果。
（1）分区“片水”资源演变。
以1956～2000年气象系列、2000 年现状下垫面和分离用水条件为基础，渭河流域有、无水保措施两种情景下的45 年系列水资源评价结果见表6-23。
表6-23 现状下垫面有、无水保措施情景下的水资源评价对比 单位：亿m3
从表6-23 可以看出，水保措施对于渭河流域水资源演变发生重要影响，有水保措施和无水保措施相比，地表水资源量减少6．1%、不重复的地下水资源量增加5．4%、地下水资源量增加3．5%，狭义水资源总量减少4．1%，有效降水利用量增加1．8%。水保措施通过改变局部地形、地表糙度、拦截沟道水量减少水分的水平运动，同时增加垂直入渗和蒸发，在水资源构成上表现为地表水资源量减少、地下水资源量增加，虽然狭义水资源量减少，但是为生态系统和农作物直接利用的水量增加。
（2）控制断面水资源演变。
以1956～2000年气象系列、2000 年现状下垫面和分离用水条件为基础，渭河流域有、无水保措施两种情景下的45 年系列各主要控制断面站水资源评价结果见表6-24。
表6-24 现状下垫面有、无水保措施情景下的断面水资源评价结果 单位：亿m3
从表6-24可以看出，华县断面有水保情景下天然径流量为81．3 亿m3，比无水保情景下减少了8．0%；地下水不重复量为21．0 亿m3，比无水保措施情景下增加5．0%；狭义水资源总量为102．3 亿m3，比无水保措施情景减少了5．6%。在有水保措施情景下，其他各个断面的天然径流量都不同程度减少，不重复地下水都有所增加，狭义水资源量减少。
4.下垫面变化对流域水资源演变影响
下垫面对流域水资源演变的定量考察，可以在模拟试验中，保持其他输入因子不变（如气象、用水等），而对不同时期下垫面情景分别进行模拟，然后对比其结果，即可获得下垫面对流域水资源演变的定量影响。
（1）分区“片水”资源演变。
为对比下垫面变化对流域水资源演变影响，本次研究以1956～2000 年气象系列和2000年无人工取用水为背景，分别对1980s和2000 年现状两期下垫面条件下的水资源进行评价。不同下垫面情景下的“片水”资源评价结果对比情况分别见表6-25。
表6-25 1980s和2000年下垫面水资源评价结果对比 单位：亿m3
续表
从表6-25 可以看出，2000 年下垫面与1980s 下垫面相比，地表水资源量减少2．1%，不重复量增加1．8%，狭义水资源总量减少1．4%，地下水资源量增加1．1%，有效蒸散发增加0．6%，广义水资源量增加0．2%。
（2）控制断面水资源演变。
以1956～2000年气象系列和2000 年无人工取用水为背景，1980s 下垫面和2000 年下垫面条件下的45 年系列各主要控制断面水资源评价结果见表6-26。
表6-26 1980s和2000年下垫面条件下的断面水资源评价结果 单位：亿m3
从表6-26 可以看出，华县断面2000年现状下垫面情景下天然径流量为81．3 亿m3，比1980s下垫面情景下减少了2．0%；地下水不重复量为21．0 亿m3，比1980s下垫面情景下增加1．4%；狭义水资源总量为102．3 亿m3，比1980s下垫面情景减少了1．3%。在2000年下垫面情景下，其他各个断面的增减趋势大致一致。
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