Part_2_流域水需求与水利用评价指南

《Part_2_流域水需求与水利用评价指南》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Part_2_流域水需求与水利用评价指南（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1 流域水需求与水利用评价 Handbook for the Assessment of Catchment Water Demand and Use http:/www.hrwallingford.co.uk/downloads/projects /handbook_catchment_water.doc 从水源与水 需求利用的 关系，可以 认为 一个流域由 三大部分组 成： 水源如河流 ， 水库和含水 层 ； 需求成分： 包 括河道外（Off-stream ，如 灌 溉制度，市 政 和工业用户 ） 和河道内（In- stream ， 如水 力发电，环 境 ）两大类； 中间成分, 如处 理工

2、厂和分 布 系统 序 本指南提供 了水需求与 水利用评价 与预 测的实用方 法，包括以 下几个部分 ： 环境 农业 农村生活 城镇 工业 每个部分以 单独章节说 明。 1 . 1 纲要 第一章：叙 述 了本指南涉 及 的范围、重 要 的定 义，以及对 研 究地区水资 源 和需求的回 顾 ； 第二章：流 域 水管理要素 的 介绍； 第三章：河 道 内环境水需 求 估算的详细 方 法； 第四章：利 用 联合国粮食 与 农业组织推 荐 的技 术，估算农 业 水需求和利 用 ； 第五章：评 价 农村生活水 需 求和水利用 的 方法 框架 第六章：评 价 工业水需求 和 利用的方法 框 架； 第七章：评

3、 价 城镇水需求 和 水利用（不 包 括工 业）的详细 方 法； 第八章：水 需 求预测的详 细 方法； 1 . 2 涉及范围 本指南的宗 旨是使流域 和水资源管 理者 能够用简单 实用的 方法 去估算某个 流域 的水需求和 水利用。这 对于水短缺 日益 严重的干旱 和半干旱地 区，尤为重 要。 为了有效地 管理水资源 ，当前与未 来的 各种水需求 和水利用应 该有尽量精 确的 估算结果。 指南涉及的 研究范围（ 如下图）：2 1 . 3 水需求和水 利用的定义 “ 水需求（Water Demand)” 与“ 水利用(Water Use)” 常被 混淆 使用，但是 它 们的内涵是 不 同的。

4、1.3.1 水利用 水利用可分 成 河道内用水 与 河道外用水 两 部分： 河道外用水 ， 指从地表或 地 下水源取水 ， 部分 水分在使用 后 回归到自然 水 体中，这部 分 水对 下游用户尤 其 重要；部分 水 分在使用中 被 消 耗，如蒸发 、 产品的组成 、 生命的延伸 等 。 河道内用水 ， 指发生于河 流 现场的航运 、 环境 需求、娱乐 、 排放物净化 （ 冲污）、发 电 等用 水，这部分 用 水没有被消 耗 。 1.3.2 水需 求 指满足用户 需 要的水量。 这里需要注 意 的是：水需 求 有一个合理 性 问 题其最低 的限度常被认为与水利用中不能 回归自然的那部分消耗水量相

5、等。 在强调环境 与 生态保护的 今 天，尽管河 道 内用 水被认为是 没 有消耗的水 ， 其必要的水量也应 作为水需求的一部分 。 然而，理论 上 的水需求远 远 大于实际水 利 用中 的消耗部分 。 2. 流域水管理的原理 2 . 1 背景 水管理的一 个重要目标 是 在 可 利用范 围 内配置 或平 衡水需 求 。 需要考虑的 水用途包括 ： 灌溉；城镇 生 活；农村生 活 ；牲畜；工 业 ； 环境（如水 生 生物和野生 生 物需要的河 道 内 流量）；公 共 机构（如学 校 ，医院）； 水 电 站；冷却（ 如 火力发电） ； 废物和废水 冲 洗；渔业； 娱 乐；航运。 2 . 2 流域

6、管理 者的作用与 职责 流域规划者 通常考虑流 域的经济、 社会 发展，而不 直接涉及水 管理。 但是，在流 域发展规划 中，水利用 和水 需求以及水 资源的可能 变化是必须 考虑 的，同时也 要考虑土地 利用对水分 布的 可能影响。 水越来越成 为一个地区 或国家发展 的制 约因素。由 于流域规划 者不直接涉 及或 不熟悉水管 理，因而需 要信息支持 以制 定发展决策 。 流域规划需 要的水信息 包括： 流域水资源 水需求预测 水分配策略 需求的可靠 性 供水成本与 返 还 发展规划的 水 文影响 环境考虑 采用信息的 来 源与质量 水许可3 供需平衡 3. 环境水需求与利用 3 . 1 引

7、言 当今世界上 ， 环境逐渐被 认 为是合法的 水 用户。 因此，环境 的 水需求是应 该 估算的。 然而，这个 数 量又往往是 社 会的决策， 某 种程 度上甚至是 武 断的结果。 分 配给环境的 水 量常 小于自然环 境 理想的水需 求 。 作为社会， 在 考虑与不考 虑 环境用水方 面 ，应 该权衡环境 带 给其它用水 户 的成本与利 益 。 环境流量（或河道内流量）需求 常被定义 为： 为维持河流 生 态系统处于 某 个目标状态 （ 如一 般，良好， 满 意），河流 中 应该保证的 流 量范 围。 然而，环境 流 量通常应具 备 一些不同的 功 能， 包括： 其它用水 户的权 利保护；

8、 航运； 海水入侵 的阻止 ； 排泄物的 稀释； 河槽洪水 输送容 量的维持 ； 文化与社 会原因 ； 外来植物 物种入 侵的阻止 ； 河槽多样 性的维 持。 3 . 2 环境流量 评价方法 常用的方法 包括： 简单的水文 指 标法； 水文模拟法 ； 基于研究的 专 家打分法； 历史数据分 析 法； 生物响应模 拟 方法（生境 模 拟法）。 http:/www.lk.iwmi.org/ehdb/EFM/visitors/ ViewAllMethodology.asp 3 . 3 水文指标 法 水文指标法 是最简单的 环境流量评 价方 法，依赖于 运用历史水 文数据作出 的流 量推荐结果 。最常

9、用的 水文指标法 又分 为： The Tennant (or Montana) method; Texas method; Flow duration curve analysis; Aquatic base flow method. 3.3.1 The Tennant method Tennant 法基于 流量统计与 历 史流量。河 流 的最 小流量要求 用 某水文站的 年 均还原流量 （mean annual naturalised flow) 百分数 表示。 实测流量序 列 需要经过去 除 人类影响（ 如 提水、 城市化影响 ） 的还原，形 成 还原流量序 列 。 该方法应用 于 美国中

10、西部 ， 用年均还原 流 量百 分数表示了 河 流生境的状 态 ，如 1 0 ， 生 存流量 3 0 ，生 态系统 处于健康 满意的 状态 6 0 100 ，生境 接近于原 始状态 与Tennant 方法 也叫Montana 方法4 该方法的优 点 ： 简单 一旦流量 与水生 环境关系 确定后 ，要求的 数据较 少 该方法的缺 点 ： 该方法仅 提出了 最小的环 境流量 基值，当 考虑日 流 量或年流 量的变 化时，它 无法反 映河流的 自然变 化； 必须进行 流量序 列还原， 反映无 人类影响 前的状 态； 不产生零 流量推 荐值，然 后在半 干旱地区 河流连 续 干旱是经 常的事 ； 该方

11、法基 于美国 境内的野 外调查 ，不适用 于半干 旱 地区，具 有场地 特殊性； 流量于水 生态系 统之间的 关系没 有得到很 好反映 。 3.3.2 The Texas method 该方法运用 可 变的月流量 中 值的百分比 ， 来 推荐不同月 份 的环境流量 值 ，反映水文 月 变 化情况下河 流 环境用水需 求 。 比以年均流 量 为依据的方 法 前进了一步 。 3.3.3 Flow duration curve analysis 根据流量历 时 曲线，分析 还 原或实测的 流 量 记录，来确 定 某个保证率 下 的流量值， 作 为 环境流量需 求 的推荐值。 如 某些地区使 用 90

12、% 保证率 下 的流量最为 环 境流量推荐 值 。 当然，该方 法 需要水文流 量 资料。 3.3.4 Aquatic base flow method 基流量方法 是建立在最 枯月流量中 值满 足渔业要求 的基础上的 。 当然该方法 不适用于干 旱半干旱地 区的 河流，否则 会产生零流 量推荐值。 3.3.5 水文 指 标法的优缺 点 优点： 应用时相对 简单； 适用于初步 的估计； 需要的场地 资料相对较 少，有时仅 是历 史流量记录 。 缺点： 需要大量的 野外工作去 制定不同的 标 准； 这些方法还 有待进一步 优化。5 3 . 4 水力方法 （Hydraulic method) 水力

13、方法体 现了河流物 理性质与流 量的 关系参数， 最常用的水 力方法是湿 周技 术（wetted perimeter technique ）。 3 . 4 . 1 湿周技 术 湿周技术是 一个最简单 的野外调查 技 术，通过建 立湿周与流 量的关系， 计算 河流的最小 环境流量。 河流的湿周 被定义为：the length of the line of intersection of the channel wetted surface with a crosssectional plane normal to the direction of the flow. 确定湿周与 流量关系， 需要

14、选择浅 滩存在 的横断面或 者鱼类通过 受阻的断面 。如下 图： 该方法假设 有足够的流 量通过选择 断 面，以保障 水生生物利 用。 具体方法步 骤如下： 确定浅滩或 鱼 类畅游受阻 断 面的湿周与 流 量 关系； 绘制一个无 量 纲的湿周与 流 量关系图， 变 量 的值用占最 大 值的比例表 示 ； 确定曲线的 极 限点（断点 ） ，该点表示 流 量 微小降低能 够 导致湿周大 幅 度减少。在 关 系 图上，极限 点 位于续弦曲 率 为45度 的 地方。 需要说明的 是 不可能用肉 眼 去判断断点 ， 断 点处曲线的 斜 率是1（dy/dx=1 ）。 一旦断点确 定 后，最小的 环 境流量

15、需求 值 就 产生了。 一个重要的 考 虑是：断面 的 选择也要保 证 容易 测量或换算 流 量。通过浅 滩 的流量测量 相 对困 难，通常是 测 量邻近断面 的 流量，或进 行 必要 的换算。 同样需要注 意 的是，断面 应 尽量选择在 没 有分 叉的位置。 否 则，可能出 现 多个断点， 这 时最 低的断点应 为 目标点。 数据要求： 合 适断面如浅 滩 的几何测量 ； 调查 断面流量的 测 量，产生流 量 曲线。如下 图 例子。 该方法的优 点 是简单，数 据 需要量少； 不 足之 处是仅提供 了 环境流量最 小 值，二是需 要 现场 调查。6 3 . 5 综合方法 （Holistic methods) 最为广泛应 用的综合方 法是积木方 法 （Builiding Block Methodolody,BBM ）。 3.5.1 积 木方法 （http:/www.wrc.org.za) 积木法在南 非水利用与 水需求研究 得到 了进一步发 展。该方法 具有以下要 求： 四个流量组 成 ：枯水流量 ； 生境维持洪 水 ； 河槽冲刷/ 维持 洪水；产卵 迁 移流量。 四个流量的 月 分布； 生态现状（AF ）以及 未 来