湘江流域水资源安全N课件

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1、湘江流域水资源安全研究报告长沙理工大学二00七年十二月1湘江流域水资源安全N 1 1 1 1 研究的背景研究的背景研究的背景研究的背景 水资源与人们生活和国民经济各部门息息相关。水资源状况如水资源与人们生活和国民经济各部门息息相关。水资源状况如何，不仅关系到工农业的发展，而且关系到整个国民经济和社何，不仅关系到工农业的发展，而且关系到整个国民经济和社会的可持续发展。会的可持续发展。2020世纪末，不满足可持续水资源利用的水资世纪末，不满足可持续水资源利用的水资源开发利用模式和环境问题导致严重的水资源安全问题，业已源开发利用模式和环境问题导致严重的水资源安全问题，业已引起各国政府的高度重视。引起

2、各国政府的高度重视。 水资源安全问题关系到人类及其生存环境对水资源的基本水资源安全问题关系到人类及其生存环境对水资源的基本需求、生态环境的需水、国家粮食安全、水的价值以及水的科需求、生态环境的需水、国家粮食安全、水的价值以及水的科学管理问题。世界水委员会估计在未来学管理问题。世界水委员会估计在未来3030年中，可能将有年中，可能将有5555亿亿人口生活在遭受中等到严重程度的水资源压力的地区。美国学人口生活在遭受中等到严重程度的水资源压力的地区。美国学者李斯特者李斯特. .布朗提出中国的水短缺可能会动摇世界粮食安全。布朗提出中国的水短缺可能会动摇世界粮食安全。2121世纪水安全面临世纪水安全面临

3、7 7个主要挑战：满足基本需求，保护生态，食品个主要挑战：满足基本需求，保护生态，食品安全，水资源共享，处理灾害，水的价值，科学管水。目前，安全，水资源共享，处理灾害，水的价值，科学管水。目前，人类活动开发和影响剧烈地区的水资源安全研究，已成为人类活动开发和影响剧烈地区的水资源安全研究，已成为2121世世纪国际国内资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。纪国际国内资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。 2湘江流域水资源安全N 湘江是长江七大支流之一，也是洞庭湖水系最大的河流。湘江是长江七大支流之一，也是洞庭湖水系最大的河流。流域面积流域面积94660km94660km2 2（省内（省内8

4、5383km85383km2 2）。流域土地肥沃，物产）。流域土地肥沃，物产丰富，是湖南省最重要的经济带丰富，是湖南省最重要的经济带; ;交通发达，人口密集交通发达，人口密集, ,达达30803080万人，占全省总人口的万人，占全省总人口的47.4%47.4%，是湖南省工业化水平最，是湖南省工业化水平最高、城市化发展最快的区域。其中仅长沙、株洲、湘潭的经高、城市化发展最快的区域。其中仅长沙、株洲、湘潭的经济总量就占湖南省经济总量的济总量就占湖南省经济总量的1/31/3以上。以上。2 2 2 2 问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出 湘江流域目前存在三个十分突出的水资源安全问题湘江流域目前存

5、在三个十分突出的水资源安全问题: : 一是受湘江流域所处地理气候特殊性和人类活动频繁的一是受湘江流域所处地理气候特殊性和人类活动频繁的影响，流域不同程度的洪水灾害年年发生，而且呈现出洪水影响，流域不同程度的洪水灾害年年发生，而且呈现出洪水灾害繁次高和灾情日趋严重的特征。在灾害繁次高和灾情日趋严重的特征。在1949-19981949-1998年间，流域年间，流域性洪水灾害共发生性洪水灾害共发生9 9次，平均次，平均5.55.5年发生一次，这年发生一次，这9 9次洪灾造成次洪灾造成的直接经济损失值达的直接经济损失值达261.5261.5亿元。亿元。3湘江流域水资源安全N 二是受气候和地形等特殊的自

6、然环境影响，降水的时空分二是受气候和地形等特殊的自然环境影响，降水的时空分布不均，加之水利工程的不配套和老化失修，造成旱灾频繁发布不均，加之水利工程的不配套和老化失修，造成旱灾频繁发生，季节性缺水严重。在生，季节性缺水严重。在1950-20001950-2000年的年的5151年间，全省年均受年间，全省年均受旱灾面积达旱灾面积达67.661067.66104 4hmhm2 2，年均成灾面积，年均成灾面积31.661031.66104 4hmhm2 2，累计，累计减产粮食减产粮食394.5910394.59108 8kgkg，而属于湘江流域的湘南山区和衡阳盆，而属于湘江流域的湘南山区和衡阳盆地是

7、湖南省干旱灾害的多发区和重灾区。据湖南省地是湖南省干旱灾害的多发区和重灾区。据湖南省1313座大中城座大中城市供需水量平衡计算，湘江流域的市供需水量平衡计算，湘江流域的7 7座城市中仅湘潭市和衡阳座城市中仅湘潭市和衡阳市能够满足现状（市能够满足现状（19991999年）用水要求，年）用水要求，5 5座城市存在不同程度座城市存在不同程度的缺水，缺水率的缺水，缺水率7.6%7.6%33.7%33.7%，长沙市和株洲市日缺水量大于，长沙市和株洲市日缺水量大于151015104 4m m3 3。 三是水质污染严重，局部水域水环境恶化，由于水污染而三是水质污染严重，局部水域水环境恶化，由于水污染而产生的

8、水质型缺水日益显现。据调查统计，湘江流域共有产生的水质型缺水日益显现。据调查统计，湘江流域共有15751575个排污口。调查监测的个排污口。调查监测的3131个入河排污口中，达标排放的只有个入河排污口中，达标排放的只有1010个，达标率个，达标率32.3%32.3%。对湘江。对湘江4343个河段进行监测中，只有个河段进行监测中，只有1111个河个河段水质在三类标准以内，达标率仅为段水质在三类标准以内，达标率仅为25.6%25.6%，3232个河段水质为个河段水质为4 4类，属已污染水体。其中湘江干流有两个河段水质为类，属已污染水体。其中湘江干流有两个河段水质为5 5类，已类，已根本无法饮用。而

9、湘江沿岸城市供水水源地的水质达标率很根本无法饮用。而湘江沿岸城市供水水源地的水质达标率很4湘江流域水资源安全N 低，根据对衡阳、衡山、株洲、湘潭、长沙低，根据对衡阳、衡山、株洲、湘潭、长沙4 4市市1 1县共县共5 5个城市饮个城市饮用水水源地的水质监测结果表明，达标的只有衡山的饮用水水用水水源地的水质监测结果表明，达标的只有衡山的饮用水水源地。而长沙、株州、衡阳、湘潭供水水源地水质为四、五类。源地。而长沙、株州、衡阳、湘潭供水水源地水质为四、五类。n n 综上所述，洪水灾害、水资源短缺和日趋严重的水污染这三综上所述，洪水灾害、水资源短缺和日趋严重的水污染这三个突出的水资源安全问题，已经严重影

10、响着湘江流域的社会经个突出的水资源安全问题，已经严重影响着湘江流域的社会经济持续发展，并且成为济持续发展，并且成为2121世纪湘江流域社会经济发展的严重制世纪湘江流域社会经济发展的严重制约因素。而关于湘江流域水资源安全方面目前仍然缺乏系统全约因素。而关于湘江流域水资源安全方面目前仍然缺乏系统全面的研究。面的研究。3 3 3 3 研究的意义研究的意义研究的意义研究的意义 项目以湘江流域为研究区域，通过研究区域的检测资料，项目以湘江流域为研究区域，通过研究区域的检测资料，全面、系统和深入地对水资源安全系统进行分析，比较分析影全面、系统和深入地对水资源安全系统进行分析，比较分析影响水资源安全的各因子

11、，从水资源安全的最本质含义出发，定响水资源安全的各因子，从水资源安全的最本质含义出发，定义最有代表性和便于计算应用的水资源安全度量指标，建立具义最有代表性和便于计算应用的水资源安全度量指标，建立具有普适意义的水资源安全度量方法，对湘江流域水资源安全优有普适意义的水资源安全度量方法，对湘江流域水资源安全优劣进行分析评价，为湘江水资源安全保障提供科学依据。劣进行分析评价，为湘江水资源安全保障提供科学依据。5湘江流域水资源安全N4 4 4 4 研究的内容研究的内容研究的内容研究的内容 水资源安全系统是一个复杂的大系统，涉及到社会、经济水资源安全系统是一个复杂的大系统，涉及到社会、经济和生态等多个层面

12、和受很多因子的影响。本研究基于水资源安和生态等多个层面和受很多因子的影响。本研究基于水资源安全的最本质含义，确定最有代表性和便于计算应用的因子作为全的最本质含义，确定最有代表性和便于计算应用的因子作为水资源安全度量指标。主要有以下几个方面：基于水量的湘江水资源安全度量指标。主要有以下几个方面：基于水量的湘江流域水资源安全度量研究；基于水质的湘江流域水资源安全度流域水资源安全度量研究；基于水质的湘江流域水资源安全度量研究；湘江流域农村饮用水安全评价；湘江流域防洪安全研量研究；湘江流域农村饮用水安全评价；湘江流域防洪安全研究。究。5 5 5 5 湘江流域水资源量状况湘江流域水资源量状况湘江流域水资

13、源量状况湘江流域水资源量状况 降水量：降水是湘江流域水资源的主要来源。据湖南省水资降水量：降水是湘江流域水资源的主要来源。据湖南省水资源公报，全省多年降雨量变化在源公报，全省多年降雨量变化在1006.51006.51714.51714.5亿亿m m3 3之间，年之间，年际变化较大，最大值为际变化较大，最大值为20022002年的年的1714.51714.5亿亿m m3 3，最小值为，最小值为20032003年年的的1006.51006.5亿亿 m m3 3。 地表水资源量：地表水资源量年际变化比较大，这主要是由地表水资源量：地表水资源量年际变化比较大，这主要是由于降水的年际变化引起的。于降水的

14、年际变化引起的。6湘江流域水资源安全N地下水资源量地下水资源量 如下图：单位（亿如下图：单位（亿m m3 3）水资源总量水资源总量 水资源总量指当地降水形成的可供开发利用的地表、地水资源总量指当地降水形成的可供开发利用的地表、地下产水量，不包括过境水量。用分区计算的地表水资源量、下产水量，不包括过境水量。用分区计算的地表水资源量、地下水资源量之和，再扣除两者之间的重复计算量即为分区地下水资源量之和，再扣除两者之间的重复计算量即为分区水资源总量。湘江流域的水资源见下表：水资源总量。湘江流域的水资源见下表：7湘江流域水资源安全N1994-20061994-20061994-20061994-200

15、6年湘江流域水资源总量年湘江流域水资源总量年湘江流域水资源总量年湘江流域水资源总量年份年份年降水量年降水量( (亿亿m m3 3) )地表水地表水资源量资源量( (亿亿m m3 3) )地下水地下水资源量资源量( (亿亿m m3 3) )重复计算量重复计算量( (亿亿m m3 3) )总水资源量总水资源量( (亿亿m m3 3) )产水系数产水系数1994 1994 1707.06 1707.06 914.60 914.60 255.70 255.70 255.70 255.70 914.60 914.60 0.54 0.54 1995 1995 1318.30 1318.30 629.70

16、629.70 221.40 221.40 221.40 221.40 629.70 629.70 0.48 0.48 1996 1996 1247.60 1247.60 577.60 577.60 202.40 202.40 202.40 202.40 577.60 577.60 0.46 0.46 1997 1997 1612.00 1612.00 948.20 948.20 206.80 206.80 206.80 206.80 948.20 948.20 0.59 0.59 1998 1998 1266.00 1266.00 955.70 955.70 218.90 218.90 218

17、.90 218.90 955.70 955.70 0.75 0.75 1999 1999 1353.10 1353.10 752.30 752.30 183.30 183.30 183.30 183.30 752.30 752.30 0.56 0.56 2000 2000 1341.46 1341.46 771.75 771.75 199.30 199.30 199.30 199.30 771.75 771.75 0.58 0.58 2001 2001 1268.20 1268.20 737.92 737.92 189.00 189.00 189.00 189.00 737.92 737.92

18、 0.58 0.58 2002 2002 1714.50 1714.50 1059.60 1059.60 236.30 236.30 236.30 236.30 1059.60 1059.60 0.62 0.62 2003 2003 1006.50 1006.50 640.20 640.20 163.70 163.70 163.70 163.70 640.20 640.20 0.64 0.64 2004 2004 1261.40 1261.40 608.40 608.40 158.30 158.30 158.30 158.30 608.40 608.40 0.48 0.48 2005 2005

19、 1249.70 1249.70 748.80 748.80 194.80 194.80 194.80 194.80 748.80 748.80 0.60 0.60 2006 2006 1430.00 1430.00 874.90 874.90 192.40 192.40 192.40 192.40 874.90 874.90 0.61 0.61 8湘江流域水资源安全N6 6 6 6 湘江流域水资源利用现状湘江流域水资源利用现状湘江流域水资源利用现状湘江流域水资源利用现状n n 农业用水：湘江流域的农业用水以水田灌溉用水为主，旱地农业用水：湘江流域的农业用水以水田灌溉用水为主，旱地灌溉、林牧灌

20、溉及商品菜田灌溉也需用一定量的水。灌溉、林牧灌溉及商品菜田灌溉也需用一定量的水。1991-1991-20062006年湘江流域农业用水量变化如下图：单位（亿年湘江流域农业用水量变化如下图：单位（亿mm3 3）。）。n n工业用水：工业用水的多少不仅与工业发展速度有关，而且工业用水：工业用水的多少不仅与工业发展速度有关，而且还与工业的结构、工业生产的水平、用水管理水平、节约用还与工业的结构、工业生产的水平、用水管理水平、节约用水的程度有关。湘江流域工业用水量逐年递增见下图单位水的程度有关。湘江流域工业用水量逐年递增见下图单位（亿（亿mm3 3）。）。9湘江流域水资源安全N 生活用水：生活用水又分

21、城镇生活用水和农村生活用水。生活用水：生活用水又分城镇生活用水和农村生活用水。城镇生活用水包括城镇居民日常生活用水和公共设施用水两部城镇生活用水包括城镇居民日常生活用水和公共设施用水两部分。湘江流域城镇生活用水、农村生活用水及总生活用水历年分。湘江流域城镇生活用水、农村生活用水及总生活用水历年变化如下图所示：单位（亿变化如下图所示：单位（亿mm3 3）。）。 10湘江流域水资源安全N 湘江流域总用水量变化：湘江流域总用水量变化如下图所湘江流域总用水量变化：湘江流域总用水量变化如下图所示：单位（亿示：单位（亿mm3 3）。）。7 7 7 7 主要研究方法和成果主要研究方法和成果主要研究方法和成果

22、主要研究方法和成果 7.1 7.1 湘江流域水资源演变规律湘江流域水资源演变规律 运用运用Mann-KendallMann-Kendall非参数秩次相关检验法对湘江流非参数秩次相关检验法对湘江流域的降水和径流进行了趋势变化分析；采用小波变换方法中域的降水和径流进行了趋势变化分析；采用小波变换方法中的的MorletMorlet小波分别对湘江流域的降水和径流进行了周期变化小波分别对湘江流域的降水和径流进行了周期变化分析。分析。 研究方法：研究方法：11湘江流域水资源安全N（1 1）KendallKendall非参数秩次相关检验法非参数秩次相关检验法 Kendall Kendall非参数秩次相关检验

23、法已经广泛用于检验水文气象非参数秩次相关检验法已经广泛用于检验水文气象资料的趋势成分，包括水质、流量、气温和降雨序列等，究其资料的趋势成分，包括水质、流量、气温和降雨序列等，究其原因主要是，与参数统计检验法相比，非参数检验法更适用于原因主要是，与参数统计检验法相比，非参数检验法更适用于非正态分布或经过删检（删去低于或高于某水平的观测值）的非正态分布或经过删检（删去低于或高于某水平的观测值）的资料，而这些情况在时间序列分析中常常会遇到。过去资料，而这些情况在时间序列分析中常常会遇到。过去2020年里，年里，国际上关于国际上关于MKMK方法应用研究的实例非常之多。在时间序列随机方法应用研究的实例非

24、常之多。在时间序列随机独立的假定条件下，设定统计量：独立的假定条件下，设定统计量： 是一个标准正态分布样本，给定一个显著性水平的临界值是一个标准正态分布样本，给定一个显著性水平的临界值 ，当当 时，表明序列存在一个明显的增加或减少趋势，将所有时，表明序列存在一个明显的增加或减少趋势，将所有的绘成一条曲线，通过信度检验可知是否具有某种趋势。的绘成一条曲线，通过信度检验可知是否具有某种趋势。12湘江流域水资源安全N（2 2）小波分析方法）小波分析方法 与与FourierFourier（傅立叶）分析理论相比，小波分析具有两大优（傅立叶）分析理论相比，小波分析具有两大优点：其一，它是一种时频联合分析方

25、法，能够根据信号不同点：其一，它是一种时频联合分析方法，能够根据信号不同的频率成分和时间域采样的疏密，自适应地调节时频窗口，的频率成分和时间域采样的疏密，自适应地调节时频窗口，同时具有时频域局部化的性能；其二，小波函数可作为许多同时具有时频域局部化的性能；其二，小波函数可作为许多经典函数空间的无条件基，通过快速离散小波变换能够实现经典函数空间的无条件基，通过快速离散小波变换能够实现这些空间中的函数逼近。从这些空间中的函数逼近。从19931993年年KumarKumar和和Foufoular Foufoular GegiousGegious将将WTWT介绍到水文中以来，介绍到水文中以来，WTWT

26、在水科学中己取得了在水科学中己取得了一定研究成果，主要表现在水文多时间尺度分析、水文时间一定研究成果，主要表现在水文多时间尺度分析、水文时间序列变化特性分析、序列变化特性分析、 水文预测预报和随机模拟方面。将小波水文预测预报和随机模拟方面。将小波分析引入水科学应用研究中，并与现代科学理论和方法结合，分析引入水科学应用研究中，并与现代科学理论和方法结合，从多方面揭示水科学的内在规律，为水资源合理开发利用和从多方面揭示水科学的内在规律，为水资源合理开发利用和有效配置提供更多的依据。有效配置提供更多的依据。 由于由于MorletMorlet小波是复小波小波变换系数具有虚部和实部两小波是复小波小波变换

27、系数具有虚部和实部两部分。由小波变换理论可知，小波变换模部的平方，同函数部分。由小波变换理论可知，小波变换模部的平方，同函数在其小波变换域中能量的大小成正比。因此为分析方便和直在其小波变换域中能量的大小成正比。因此为分析方便和直13湘江流域水资源安全N观把变化域中波动的能量曲面，以等值线的形式投影到以尺度观把变化域中波动的能量曲面，以等值线的形式投影到以尺度a a为纵坐标，时移为纵坐标，时移b b为横坐标的为横坐标的(a(a，b)b)平面上，等值线上的每一点平面上，等值线上的每一点值，都对应与曲面上点的值，而曲面上能量集中的顶点是其极值，都对应与曲面上点的值，而曲面上能量集中的顶点是其极值点，

28、它在值点，它在(a(a，b)b)平面上的投影为一点，此点称为能量中心点，平面上的投影为一点，此点称为能量中心点，其强弱用小波变换系数模部的平方值来反映。反映水文要素长其强弱用小波变换系数模部的平方值来反映。反映水文要素长期时间序列的变化周期，其关键是用小波系数图和小波方差图期时间序列的变化周期，其关键是用小波系数图和小波方差图进行多时间尺度分析，揭示其变化特征。进行多时间尺度分析，揭示其变化特征。n n 研究成果：研究成果： （1 1）湘江流域降水量演变趋势分析）湘江流域降水量演变趋势分析 选用湘江流域的选用湘江流域的2222个气象站近个气象站近5050年的降水观测资料，利用年的降水观测资料，

29、利用KendallKendall非参数秩次相关检验法对数据进行趋势分析，结果表明，非参数秩次相关检验法对数据进行趋势分析，结果表明，总体上，湘江流域降水量的整个升降趋势都不明显，除个别年总体上，湘江流域降水量的整个升降趋势都不明显，除个别年份呈现明显上升或下降趋势外，其余都仅有微弱变动。进一步份呈现明显上升或下降趋势外，其余都仅有微弱变动。进一步选择湘江流域具有代表性的四个站，上游的永州站、中游的衡选择湘江流域具有代表性的四个站，上游的永州站、中游的衡阳站和郴州站以及下游的湘潭站的降水量阳站和郴州站以及下游的湘潭站的降水量M-KM-K检验结果进行图象检验结果进行图象描述，结果见图描述，结果见图

30、5.1-5.1-图图5.45.4。14湘江流域水资源安全N15湘江流域水资源安全N 从上面的计算结果图中可以看出，四个站的降水量波动趋从上面的计算结果图中可以看出，四个站的降水量波动趋势都不是绝对的，都是以横轴为中心起伏不定，时正时负，但势都不是绝对的，都是以横轴为中心起伏不定，时正时负，但是数值都相对较小，只有个别年份的波动较大，通过了显著性是数值都相对较小，只有个别年份的波动较大，通过了显著性水平水平a=0.1a=0.1的检验。这四个站在湘江流域是具有代表性的控制的检验。这四个站在湘江流域是具有代表性的控制站，所以很能代表湘江流域的整体状况，因此，据此可认为湘站，所以很能代表湘江流域的整体

31、状况，因此，据此可认为湘江流域的降水量波动起伏不大，变化并不明显。这四个站的降江流域的降水量波动起伏不大，变化并不明显。这四个站的降水量都是围绕中心轴有小的波动，在水量都是围绕中心轴有小的波动，在2020世纪世纪9090年代，主要是年代，主要是增高的趋势，增高的趋势，2121世纪初期，整个湘江流域的降水量有所增加，世纪初期，整个湘江流域的降水量有所增加，这和实际资料相符合。这和实际资料相符合。 （2 2）湘江流域降水量变化周期性分析）湘江流域降水量变化周期性分析 选取上游的永州站、中游的衡阳站和郴州站以及下游的湘选取上游的永州站、中游的衡阳站和郴州站以及下游的湘潭站，利用潭站，利用Morlet

32、Morlet小波方法对湘江流域的降水量变化周期性进小波方法对湘江流域的降水量变化周期性进行分析，具体结果见图行分析，具体结果见图5.5-5.5-图图5.125.12。16湘江流域水资源安全N17湘江流域水资源安全N18湘江流域水资源安全N 通过对湘江流域降水量小波功率进行分析，可以得出降水通过对湘江流域降水量小波功率进行分析，可以得出降水量变化在不同尺度周期信号的强度，由小波功方差图可以得出，量变化在不同尺度周期信号的强度，由小波功方差图可以得出，湘江流域降水量在湘江流域降水量在2525年和年和2828年左右的周期振荡最为显著，强年左右的周期振荡最为显著，强度最大，其次为度最大，其次为2.52

33、.5年和年和7 7年左右的周期较显著，年左右的周期较显著，3030年以上尺年以上尺度的变化周期信号急速减弱，可忽略。其中度的变化周期信号急速减弱，可忽略。其中2.52.5年、年、7 7年、年、2525年的周期振荡对近年的周期振荡对近5050年来湘江流域的降水量变化贡献较大，在年来湘江流域的降水量变化贡献较大，在降水量的变化中起主要作用。各不同尺度相互作用的综合结果降水量的变化中起主要作用。各不同尺度相互作用的综合结果使得湘江流域的降水量在使得湘江流域的降水量在2020世纪世纪6060年代初期呈下降趋势，在年代初期呈下降趋势，在2020世纪世纪7070年代初期略有上升，在年代初期略有上升，在20

34、20世纪世纪7070年代中期至年代中期至2020世纪世纪8080年代初期降水量在正常值附近波动变化，但在年代初期降水量在正常值附近波动变化，但在2020世纪世纪8080年年代中期，存在微弱下降的趋势，而后在代中期，存在微弱下降的趋势，而后在2020世纪世纪9090年代开始上年代开始上升，并导致在升，并导致在2020世纪世纪9090年代末发生特大洪水。年代末发生特大洪水。（3 3）湘江流域径流量演变趋势分析）湘江流域径流量演变趋势分析 在湘江干流上选取上游的老埠头站、中游的衡阳站和下游在湘江干流上选取上游的老埠头站、中游的衡阳站和下游的湘潭站，在支流上选取流域面积大于的湘潭站，在支流上选取流域面

35、积大于5000km5000km2 2的的6 6条支流的条支流的控制站，分别是潇水双牌站、舂陵水欧阳海站、耒水耒阳控制站，分别是潇水双牌站、舂陵水欧阳海站、耒水耒阳19湘江流域水资源安全N站、洣水甘溪站、渌水大西滩站和涟水湘乡站，利用站、洣水甘溪站、渌水大西滩站和涟水湘乡站，利用KendallKendall非非参数秩次相关检验法对年径流量资料进行趋势分析，结果表明从参数秩次相关检验法对年径流量资料进行趋势分析，结果表明从19501950年到年到20062006年，湘江流域总体上看，在年，湘江流域总体上看，在2020世纪世纪6060年代中期年代中期年径流量普遍较少，到后期有回升趋势；在年径流量普遍

36、较少，到后期有回升趋势；在2020世纪世纪7070年代初期年代初期比较稳定，但是于比较稳定，但是于2020世纪世纪7070年代中期相对较高，出现了年代中期相对较高，出现了19751975年年的特大暴雨，并在的特大暴雨，并在2020世纪世纪7070年代后期又恢复到稳定状态；年代后期又恢复到稳定状态；2020世世纪纪8080年代径流量普遍比较稳定；年代径流量普遍比较稳定；2020世纪世纪9090年代初、中期持续上年代初、中期持续上升，并造成了升，并造成了19981998年暴雨，但是，局部依然有严重干旱现象；年暴雨，但是，局部依然有严重干旱现象； 2121世纪初期年径流量也比较稳定，没有特大的上升或

37、下降趋势。世纪初期年径流量也比较稳定，没有特大的上升或下降趋势。进一步对上述进一步对上述8 8个干、支流水文站的径流量个干、支流水文站的径流量Mann-KendallMann-Kendall检验检验结果进行图象描述，结果见图结果进行图象描述，结果见图5.13-5.13-图图5.205.20。 20湘江流域水资源安全N21湘江流域水资源安全N 这这8 8个水文站径流量的个水文站径流量的Mann-KendallMann-Kendall检验图波动在近检验图波动在近几十年起伏状况具有极大的相似性，特别是几十年起伏状况具有极大的相似性，特别是2020世纪世纪6060年代年代以来，以来，8 8个站的波动趋

38、势极为相似，都是围绕中心轴有较小个站的波动趋势极为相似，都是围绕中心轴有较小的波动。总体上看，最近几年，各测站略微偏向正方向，在的波动。总体上看，最近几年，各测站略微偏向正方向，在2020世纪世纪8080年代，年径流量主要呈现减少的趋势，而在年代，年径流量主要呈现减少的趋势，而在2121世世纪初期，整个湘江流域的年径流量相对增加，但是局部干旱纪初期，整个湘江流域的年径流量相对增加，但是局部干旱严重，年径流量增幅不大。严重，年径流量增幅不大。22湘江流域水资源安全N（4 4）湘江流域径流量演变趋势分析）湘江流域径流量演变趋势分析 选取湘江干流上游的老埠头站、中游的衡阳站和下游的湘选取湘江干流上游

39、的老埠头站、中游的衡阳站和下游的湘潭站以及支流的潇水双牌站、舂陵水欧阳海站、耒水耒阳站、潭站以及支流的潇水双牌站、舂陵水欧阳海站、耒水耒阳站、洣水甘溪站、渌水大西滩站和涟水湘乡站，利用洣水甘溪站、渌水大西滩站和涟水湘乡站，利用MorletMorlet小波方小波方法进行年径流量周期性分析，结果见图法进行年径流量周期性分析，结果见图5.21-5.21-图图5.385.38。23湘江流域水资源安全N24湘江流域水资源安全N25湘江流域水资源安全N 通过对湘江流域径流量的小波功率进行分析，可以得出年径通过对湘江流域径流量的小波功率进行分析，可以得出年径流量变化不同尺度周期信号的强度。从各个控制站的小波

40、方差流量变化不同尺度周期信号的强度。从各个控制站的小波方差图可以看出，湘江流域年径流量变化以图可以看出，湘江流域年径流量变化以2020年左右的周期振荡最年左右的周期振荡最为显著，强度最大，除衡阳站年径流量变化周期为为显著，强度最大，除衡阳站年径流量变化周期为3232年和大西年和大西滩站由于数据量不足年径流量变化主周期为滩站由于数据量不足年径流量变化主周期为7 7年外，其它各测站年外，其它各测站的年径流量变化周期都为的年径流量变化周期都为2020年左右。其中年左右。其中1919年、年、2020年、年、3232年年的周期振荡对近的周期振荡对近5050年来湘江流域年径流量变化贡献较大，在年年来湘江流

41、域年径流量变化贡献较大，在年径流量的变化中起主要作用。径流量的变化中起主要作用。7.2 7.2 基于水量的水资源安全评价基于水量的水资源安全评价n n 研究方法研究方法 （1 1）基本公式及指标）基本公式及指标26湘江流域水资源安全N指标：需水量与可供水量，分别预测指标：需水量与可供水量，分别预测20102010年与年与20302030年的需水年的需水量与可供水量。定义量与可供水量。定义0 0度以上为安全，度以上为安全，-1-1度度-9-9度为基本不安度为基本不安全，全，-10-10度度-19-19度为中等不安全，度为中等不安全，-20-20度以下为严重不安全。度以下为严重不安全。 （2 2）

42、预测方法）预测方法 运用了社会经济发展主要指标的灰色预测方法运用了社会经济发展主要指标的灰色预测方法GMGM（1 1，1 1）预测模型，即把流域社会经济发展主要指标看作是众多因）预测模型，即把流域社会经济发展主要指标看作是众多因子耦合的结果，利用近期多年的流域社会经济发展主要指标数子耦合的结果，利用近期多年的流域社会经济发展主要指标数据的实际值（已知信息），通过数据到数据，时间序列到时间据的实际值（已知信息），通过数据到数据，时间序列到时间序列的序列的“ “映射映射” ”，建立灰色预测模型，从而达到预测（未知信，建立灰色预测模型，从而达到预测（未知信息）的目的。息）的目的。 研究结果研究结果

43、（1 1）可供水量结果）可供水量结果 供水预测要充分考虑技术经济因素、水质状况及对生态环境供水预测要充分考虑技术经济因素、水质状况及对生态环境的影响，预测不同水资源开发模式下的可供水量，可供水量是的影响，预测不同水资源开发模式下的可供水量，可供水量是指不同水平年、不同保证率情况下，通过各项工程措施，根据指不同水平年、不同保证率情况下，通过各项工程措施，根据用水的需求所能提供的水量。预测结果如下表。用水的需求所能提供的水量。预测结果如下表。27湘江流域水资源安全N 不同水平年地下水可供水量预测不同水平年地下水可供水量预测 单位（亿单位（亿m m3 3） （2 2）需水量预测结果）需水量预测结果

44、预测方法采用用水定额法，即：需水量预测方法采用用水定额法，即：需水量= =与水相关的经济社会与水相关的经济社会指标指标定额。因为该方法比较直观，简单易行，便于考虑各种影定额。因为该方法比较直观，简单易行，便于考虑各种影响因素的变化及政策性调整。该方法可以充分考虑每年的用水特响因素的变化及政策性调整。该方法可以充分考虑每年的用水特点，根据发展的实际需要，按照决策者的意图制定用水定额，最点，根据发展的实际需要，按照决策者的意图制定用水定额，最后得到用水量预测值。预测结果如下表。后得到用水量预测值。预测结果如下表。 保保证证率率水平年水平年20102010年年20302030年年P=50%P=50%

45、8.78.79.69.6P=75%P=75%8.58.59.39.3P=90%P=90%8.18.19.09.028湘江流域水资源安全N2010年及2030年度各部门用水量预测年份年份2010201020302030保保证证率率50%50%75%75%90%90%50%50%75%75%90%90%需水量需水量（亿亿mm3 3）农业农业109109120120131131101101111111122122工工业业404040404040545454545454城城镇镇生活生活141414141414252525252525农农村生活村生活7 77 77 75 55 55 5总计总计17017

46、0182182192192185185195195206206（3）水量安全度 利用上述公式，预测湘江流域利用上述公式，预测湘江流域20102010年及年及20302030年水量安年水量安全度如下表所示，在全度如下表所示，在75%75%保证率下，湘江流域保证率下，湘江流域20102010年水量安年水量安全度达全度达-2-2，属于基本不安全，在，属于基本不安全，在90%90%保证率下湘江流域保证率下湘江流域20102010年水量安全度达年水量安全度达-15-15，属于中度不安全，属于中度不安全，20302030年达年达-14-14，属，属于中度不安全。于中度不安全。29湘江流域水资源安全N湘江流

47、域2010年及2030年水量安全度 年份年份2010201020302030保保证证率率50%50%75%75%90%90%50%50%75%75%90%90%可供水量可供水量( (亿亿mm3 3) )193193180180163163209209196196177177需水量需水量( (亿亿mm3 3) )170170182182192192185185195195206206缺水量（缺水量（亿亿mm3 3）0 0-2-2-29-290 00 0-29-29水量安全度水量安全度0 0-2-2-15-150 00 0-14-147.3 7.3 湘江流域水质演变趋势分析湘江流域水质演变趋势分析

48、 研究方法研究方法 季节性季节性KendallKendall检验的原理是将历年相同月或季的水质资料检验的原理是将历年相同月或季的水质资料进行比较，如果后面的值（在时间上）高于前面的值记为进行比较，如果后面的值（在时间上）高于前面的值记为“+”“+”号，否则记作号，否则记作“-”“-”号。如加号的个数比减号的多，则可能为上号。如加号的个数比减号的多，则可能为上升趋势；反之，如果减号的个数比加号多，则可能为下降趋势。升趋势；反之，如果减号的个数比加号多，则可能为下降趋势。如果水质资料不存在上升或下降趋势，则正、负号的个数分别如果水质资料不存在上升或下降趋势，则正、负号的个数分别为为50% 50%

49、。30湘江流域水资源安全N研究结果研究结果 (1) (1)湘江流域污染物演变趋势分析湘江流域污染物演变趋势分析 选取挥发酚、砷、汞、镉、石油类、总磷、氨氮进行趋势选取挥发酚、砷、汞、镉、石油类、总磷、氨氮进行趋势分析，选用评价参数年均值进行分析湘江主要污染物的变化趋分析，选用评价参数年均值进行分析湘江主要污染物的变化趋势如下图。势如下图。湘江水系主要监测项目变化状况图湘江水系主要监测项目变化状况图 对这些污染物的趋势性进行分析，着重了解下湘江流域主要对这些污染物的趋势性进行分析，着重了解下湘江流域主要污染物的变化趋势。具体计算结果见下表。采用污染物的变化趋势。具体计算结果见下表。采用Danie

50、lDaniel趋势检趋势检验的验的SpearmanSpearman秩相关系数法对湘江流域主要污染物的年均值秩相关系数法对湘江流域主要污染物的年均值31湘江流域水资源安全N变化趋势进行定量分析的结果。在此取显著性水平为变化趋势进行定量分析的结果。在此取显著性水平为0.50.5。根据。根据秩相关系数的定义，秩相关系数的绝对值越大则变化趋势越明秩相关系数的定义，秩相关系数的绝对值越大则变化趋势越明显，负值表示呈下降趋势，正值表示呈增加的趋势。由下表可显，负值表示呈下降趋势，正值表示呈增加的趋势。由下表可知：近十年间湘江流域除总镉呈上升趋势外，其余的都呈下降知：近十年间湘江流域除总镉呈上升趋势外，其余

51、的都呈下降趋势。其中总汞和石油类下降趋势显著，秩相关系数分别达到趋势。其中总汞和石油类下降趋势显著，秩相关系数分别达到- -0.770.77和和-0.879-0.879。而挥发酚、总砷、总磷、氨氮尽管也呈下降趋。而挥发酚、总砷、总磷、氨氮尽管也呈下降趋势，但是并不显著，秩相关系数都在势，但是并不显著，秩相关系数都在-0.4-0.4以下。以下。湘江流域监测项目趋势分析计算结果湘江流域监测项目趋势分析计算结果污染物污染物秩相关系数秩相关系数rsrs结论结论( (临界值临界值WpWp为为0.564)0.564)挥发酚挥发酚-0.176-0.176下降趋势下降趋势总砷总砷-0.297-0.297下降趋

52、势下降趋势总汞总汞-0.77-0.77下降趋势显著下降趋势显著总镉总镉0.5150.515上升趋势上升趋势石油类石油类-0.879-0.879下降趋势显著下降趋势显著总磷总磷-0.079-0.079下降趋势下降趋势氨氮氨氮-0.321-0.321下降趋势下降趋势32湘江流域水资源安全N（2 2）湘江干支流污染物演变趋势分析）湘江干支流污染物演变趋势分析 选取高锰酸钾指数、挥发酚、石油类、汞、镉、氨氮、总磷、选取高锰酸钾指数、挥发酚、石油类、汞、镉、氨氮、总磷、砷、铅等砷、铅等9 9项污染物指标的平均分指数进行统计，并作项污染物指标的平均分指数进行统计，并作SpermanSperman秩相关检验

53、，计算结果表明秩相关检验，计算结果表明1996-20051996-2005年十年期间，湘江干流污年十年期间，湘江干流污染程度趋向减轻的污染指标有高锰酸钾指数、石油类、汞、铅、染程度趋向减轻的污染指标有高锰酸钾指数、石油类、汞、铅、磷、氨氮；污染程度趋向加重的为挥发酚、镉、砷。其中，氨氮磷、氨氮；污染程度趋向加重的为挥发酚、镉、砷。其中，氨氮做为湘江干流最主要的污染物，它的趋势没有太大波动，说明湘做为湘江干流最主要的污染物，它的趋势没有太大波动，说明湘江干支流的治理效果并不明显，没有从根本上解决问题。从近十江干支流的治理效果并不明显，没有从根本上解决问题。从近十年来看，湘江污染指数有所下降，但从

54、近五年来看，污染指数没年来看，湘江污染指数有所下降，但从近五年来看，污染指数没有太大变化，基本保持在有太大变化，基本保持在0.30.3上下。从水质断面达标率来看，湘江上下。从水质断面达标率来看，湘江水质变好，优于水质变好，优于类以上的水质断面数日益增多，多数水质指标类以上的水质断面数日益增多，多数水质指标可达到地表水可达到地表水、类标准，湘江流域水质状况所好转；而从湘类标准，湘江流域水质状况所好转；而从湘江流域监测河长来看，湘江流域水质总体呈现下降的趋势。总体江流域监测河长来看，湘江流域水质总体呈现下降的趋势。总体上来说，湘江水环境状况并没有得到明显好转，污染状况尽管有上来说，湘江水环境状况并

55、没有得到明显好转，污染状况尽管有所缓解，但部分污染物依然严重，存在着显著加重的趋势所缓解，但部分污染物依然严重，存在着显著加重的趋势 。33湘江流域水资源安全N7.4 7.4 基于水质的水资源安全评价基于水质的水资源安全评价n n 研究方法研究方法 利用下面公式来计算用于反映水质安全状况的水质安全度。利用下面公式来计算用于反映水质安全状况的水质安全度。 式中式中I I为所监测河段总的水质安全度；为所监测河段总的水质安全度； 表示第表示第i i段河段所段河段所需水质类别；需水质类别； 表示第表示第i i段河段现状水质类别；段河段现状水质类别； 表示第表示第i i段河段河段的河长；段的河长； 表示

56、第表示第i i段河段的平均宽度；段河段的平均宽度；S S表示河流总的监测表示河流总的监测面积；面积； 是自定义系数，可以根据需要自己设定。在本次计算是自定义系数，可以根据需要自己设定。在本次计算中中 取值为取值为100100，并且由于没有河段宽度数据，我们用所监测，并且由于没有河段宽度数据，我们用所监测断面的总长度的倒数来表示断面的总长度的倒数来表示Bi/SBi/S。34湘江流域水资源安全N 研究结果通过上述公式计算的湘江流域近十几年的一、二级水功能分区和各行政分区水质安全度结果见下三表。湘江流域水功能一级区水质安全度计算表 单位（度）年份年份1991199119921992199319931

57、9971997199819981999199920002000200120012002200220032003200420042005200520062006安全度安全度0 00 00 0-45-450 0-62-620 0-32-32-77-77-89-890 0-89-89-89-89利用上式所得计算结果中，零值表示达到当地用水需求，负值表示未能达到当地用水要求，定义-1度-99度为基本不安全，-100度-199度为中度不安全，-200度以下为严重不安全。35湘江流域水资源安全N湘江流域水功能二级区水质安全度计算表湘江流域水功能二级区水质安全度计算表 单位（度）单位（度）年份年份19911

58、991199219921993199319971997199819981999199920002000200120012002200220032003200420042005200520062006安全度安全度-9 -9 0 0 -69 -69 -52 -52 -25 -25 -65 -65 -16 -16 -76 -76 -100 -100 -256 -256 -19 -19 -165 -165 -154 -154 湘江流域各市湘江流域各市1991-20061991-2006年水质安全度年水质安全度 单位（度）单位（度） 市市199119911992199219931993199719971

59、99819981999199920002000200120012002200220032003200420042005200520062006永州永州-3 -3 -1 -1 -12 -12 -47 -47 -4 -4 -62 -62 0 0 -1 -1 -4 -4 -4 -4 -7 -7 -78 -78 -82 -82 衡阳衡阳0 0 0 0 -23 -23 -72 -72 -35 -35 -55 -55 -23 -23 -16 -16 -33 -33 -52 -52 -7 -7 -15 -15 -72 -72 株洲株洲-13 -13 -28 -28 -24 -24 -11 -11 -3 -3

60、 -3 -3 -3 -3 -55 -55 -59 -59 -75 -75 -6 -6 -133 -133 -137 -137 长长沙沙-8 -8 -55 -55 -75 -75 -11 -11 -22 -22 -26 -26 -34 -34 -74 -74 -38 -38 -172 -172 -1 -1 -223 -223 -220 -220 湘潭湘潭-3 -3 -88 -88 -101 -101 -16 -16 -55 -55 -130 -130 -117 -117 -148 -148 -130 -130 -201 -201 -10 -10 -47 -47 -87 -87 郴州郴州0 0 0

61、 0 0 0 -39 -39 -20 -20 -1 -1 -1 -1 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -5 -5 -24 -24 娄底娄底-28 -28 -60 -60 -42 -42 -31 -31 -40 -40 -13 -13 -27 -27 -26 -26 -13 -13 -37 -37 -26 -26 -111 -111 -158 -158 36湘江流域水资源安全N从上述三表中，湘江水质状况非常严峻，水质达标率很从上述三表中，湘江水质状况非常严峻，水质达标率很低。对于湘江流域来说，一级水功能区的低。对于湘江流域来说，一级水功能区的1313年中有年中有7

62、 7年水质年水质不安全，占不安全，占54%54%；二级水功能区；二级水功能区1313年中有年中有1212年水质不安全，年水质不安全，占占92%92%。湘江流域一级水功能区水质从。湘江流域一级水功能区水质从19971997开始出现不安全开始出现不安全状况，并且安全度呈下降趋势；而二级水功能水质安全度于状况，并且安全度呈下降趋势；而二级水功能水质安全度于20032003年达到最低值年达到最低值-256-256度，属于严重不安全；度，属于严重不安全；20052005年及年及20062006年均为年均为-100-100度以下，属于中度不安全。度以下，属于中度不安全。各行政区的水质状况不容乐观，流域内各

63、行政区的水质状况不容乐观，流域内7 7个市均出现过不个市均出现过不安全，遇到干旱年更是严重；湘潭、长沙、株洲和娄底均出安全，遇到干旱年更是严重；湘潭、长沙、株洲和娄底均出现过水质安全度低于现过水质安全度低于-100-100度的情况，达到中度不安全，其中度的情况，达到中度不安全，其中长沙与湘潭均出现水质安全度低于长沙与湘潭均出现水质安全度低于-200-200度的情况，达到严重度的情况，达到严重不安全。常年为负值的行政区有长沙、株洲、湘潭、娄底，不安全。常年为负值的行政区有长沙、株洲、湘潭、娄底，这与这些城市工业的大力发展所带来的负面效应是分不开的。这与这些城市工业的大力发展所带来的负面效应是分不

64、开的。37湘江流域水资源安全N7.5 7.5 水环境健康风险评价水环境健康风险评价 研究方法研究方法 本研究选取湘江干流具有代表性的本研究选取湘江干流具有代表性的8 8个断面个断面20002000年的水质年的水质监测资料，采用美国环保局推荐的健康风险评价模型，对湘监测资料，采用美国环保局推荐的健康风险评价模型，对湘江干流水环境健康风险进行评价。水环境总的健康危害的风江干流水环境健康风险进行评价。水环境总的健康危害的风险可表示为基因毒物质风险和躯体毒物质风险之和。险可表示为基因毒物质风险和躯体毒物质风险之和。 研究结果研究结果为了研究湘江干流水环境对人体健康的影响，选取较有为了研究湘江干流水环境

65、对人体健康的影响，选取较有代表性的代表性的8 8个断面进行风险评价。水质监测项目包括个断面进行风险评价。水质监测项目包括pHpH、DODO、氨氮、氨氮、CODMnCODMn、BODBOD、AsAs、HgHg、CdCd、PbPb、六价铬、挥发酚、氰、六价铬、挥发酚、氰化物、总硬度、总碱度等。计算出化物、总硬度、总碱度等。计算出20002000年湘江所选代表性断年湘江所选代表性断面通过饮水途径化学致癌物质和非致癌物质所造成的平均个面通过饮水途径化学致癌物质和非致癌物质所造成的平均个人年风险及总风险。计算结果见下三表。人年风险及总风险。计算结果见下三表。38湘江流域水资源安全N化学致癌物质饮水途径健

66、康危害的风险化学致癌物质饮水途径健康危害的风险( (个人年风险个人年风险,a-1) ,a-1) 断面名称断面名称CdCdAsAs总计总计老埠老埠头头0 01.346E-051.346E-051.346E-051.346E-05松松 柏柏2.463E-052.463E-054.246E-044.246E-044.492E-044.492E-04枣枣子坪子坪1.369E-051.369E-059.331E-059.331E-051.070E-041.070E-04枫枫 溪溪2.739E-062.739E-064.707E-054.707E-054.980E-054.980E-05霞霞 湾湾1.36

67、9E-051.369E-058.059E-058.059E-059.428E-059.428E-05五五 星星8.214E-068.214E-061.207E-041.207E-041.289E-041.289E-04三叉三叉矶矶8.214E-068.214E-061.007E-041.007E-041.089E-041.089E-04自来水厂自来水厂2.739E-062.739E-062.691E-052.691E-052.965E-052.965E-05总计总计7.391E-057.391E-059.073E-049.073E-049.813E-049.813E-0439湘江流域水资源安全

68、N非致癌物质饮水途径健康危害的风险非致癌物质饮水途径健康危害的风险( (个人年风险个人年风险,a-1),a-1)断面名称断面名称NHNH3 3酚酚HgHgPbPb总计总计老埠老埠头头3.703E-113.703E-118.980E-128.980E-122.993E-112.993E-116.414E-106.414E-107.173E-107.173E-10松松 柏柏7.869E-117.869E-114.490E-124.490E-121.048E-101.048E-104.810E-094.810E-094.998E-094.998E-09枣枣子坪子坪1.435E-101.435E-10

69、4.490E-124.490E-128.980E-118.980E-112.245E-092.245E-092.483E-092.483E-09枫枫 溪溪4.629E-124.629E-124.490E-124.490E-124.490E-114.490E-111.924E-091.924E-091.978E-091.978E-09霞霞 湾湾6.48E-116.48E-111.347E-111.347E-116.286E-106.286E-103.207E-093.207E-093.914E-093.914E-09五五 星星2.175E-102.175E-108.980E-128.980E-1

70、21.946E-101.946E-103.848E-093.848E-094.269E-094.269E-09三叉三叉矶矶2.268E-102.268E-104.490E-124.490E-121.796E-101.796E-103.848E-093.848E-094.259E-094.259E-09自来水厂自来水厂1.203E-101.203E-104.490E-124.490E-127.483E-117.483E-111.603E-091.603E-091.803E-091.803E-09总计总计8.933E-108.933E-105.388E-115.388E-111.347E-091.

71、347E-092.213E-082.213E-082.442E-082.442E-08各有毒污染物所致健康危害的总风险(个人年风险,a-1) 断面名称断面名称化学致癌化学致癌质质非致癌物非致癌物质质总计总计老埠老埠头头1.346E-051.346E-057.173E-107.173E-101.346E-051.346E-05松松 柏柏4.492E-044.492E-044.998E-094.998E-094.492E-044.492E-04枣枣子坪子坪1.070E-041.070E-042.483E-092.483E-091.070E-041.070E-04枫枫 溪溪4.980E-054.98

72、0E-051.978E-091.978E-094.981E-054.981E-05霞霞 湾湾9.428E-059.428E-053.914E-093.914E-099.428E-059.428E-05五五 星星1.289E-041.289E-044.269E-094.269E-091.289E-041.289E-04三叉三叉矶矶1.089E-041.089E-044.259E-094.259E-091.089E-041.089E-04自来水厂自来水厂2.965E-052.965E-051.803E-091.803E-092.965E-052.965E-05总计总计9.813E-049.813E

73、-042.442E-082.442E-089.813E-049.813E-0440湘江流域水资源安全N从上三表中可以看出，化学致癌物质由饮水途径所致健康从上三表中可以看出，化学致癌物质由饮水途径所致健康危害的个人年风险最大的为砷危害的个人年风险最大的为砷, ,其次为镉。其中其次为镉。其中, ,在松柏下游河在松柏下游河段，砷的个人年风险最大达到段，砷的个人年风险最大达到4.24610-4a-1, 4.24610-4a-1, 大大国际辐射大大国际辐射防护委员会防护委员会(ICRP)(ICRP)推荐的最大可接受风险水平推荐的最大可接受风险水平5.010-5 a-15.010-5 a-1。镉的最大个人

74、年风险也是在松柏断面，达到镉的最大个人年风险也是在松柏断面，达到2.46310-5a-1,2.46310-5a-1,但但低于国际辐射防护委员会低于国际辐射防护委员会(ICRP)(ICRP)推荐的标准；非致癌物质由饮推荐的标准；非致癌物质由饮水途径所致健康危害的个人年风险以水途径所致健康危害的个人年风险以PbPb为最大，其次是为最大，其次是HgHg。但。但它们对人体健康危害的个人年风险均小于它们对人体健康危害的个人年风险均小于10-8 a-1,10-8 a-1,也就是说也就是说, ,每千万人口中因饮用水水质的非致癌污染物而受到健康危害每千万人口中因饮用水水质的非致癌污染物而受到健康危害( (或或

75、死亡死亡) )的人数不到的人数不到1 1人；人； 湘江干流各断面中，处于水口山工业区湘江干流各断面中，处于水口山工业区下游的衡阳松柏断面各有毒污染物所致健康危害的年总风险最下游的衡阳松柏断面各有毒污染物所致健康危害的年总风险最大，其次是湘潭五星断面、长沙三叉矶断面和衡阳枣子坪断面。大，其次是湘潭五星断面、长沙三叉矶断面和衡阳枣子坪断面。化学致癌物质对人体健康危害的年总风险为化学致癌物质对人体健康危害的年总风险为9.81310-4a-1,9.81310-4a-1,而而非致癌物对人体健康危害的年风险仅为非致癌物对人体健康危害的年风险仅为2.44210-8 a-1,2.44210-8 a-1,几乎几

76、乎可以忽略不计。可以忽略不计。41湘江流域水资源安全N7.6 7.6 农村生活饮水安全评价农村生活饮水安全评价 研究方法研究方法饮水不安全度定义为评价区域饮水不安全人口数占该地饮水不安全度定义为评价区域饮水不安全人口数占该地区总人口数的百分比，计算公式为：区总人口数的百分比，计算公式为： 将饮水不安全度百分比转换用度表示，即：将饮水不安全度百分比转换用度表示，即：0%1.0%0%1.0%为为1 1度，度，1.1%2.0%1.1%2.0%为为2 2度，度，2.1%3.0%2.1%3.0%为为3 3度，依次类推，度，依次类推，99.0%100%99.0%100%为为100100度。度。 研究结果研

77、究结果流域内饮水安全状况不容乐观，湘江流域总的不安全度流域内饮水安全状况不容乐观，湘江流域总的不安全度属于属于2727度，其中水质为度，其中水质为1717度；水量为度；水量为9 9度；血吸虫疫区不安全度度；血吸虫疫区不安全度1 1度。水质方度。水质方面面，氟超标不安全度为，氟超标不安全度为3 3度；砷超标不安全度为度；砷超标不安全度为2 2度；度；苦咸水不安全度为苦咸水不安全度为1 1度；未经处理的度；未经处理的类及超类及超类地表水不类地表水不42湘江流域水资源安全N安全度为安全度为3 3度；砷超标不安全度为度；砷超标不安全度为2 2度；苦咸水不安全度为度；苦咸水不安全度为1 1度；度；未经处

78、理的未经处理的类及超类及超类地表水不安全度为类地表水不安全度为3 3度，细菌超标的不度，细菌超标的不安全度为安全度为2 2度，污染严重未经处理的地表水不安全度为度，污染严重未经处理的地表水不安全度为4 4度，其度，其它饮水质量超标问题不安全度为它饮水质量超标问题不安全度为2 2度。水量方面，水量不达标的、度。水量方面，水量不达标的、用水方便程度不达标的不安全度均为用水方便程度不达标的不安全度均为3 3度，水源保证率不达标的度，水源保证率不达标的不安全度为不安全度为4 4度。度。 从各行政分区的情况来看，总的不安全度最高的是娄底市从各行政分区的情况来看，总的不安全度最高的是娄底市3636度；水质

79、不安全度最高的的是娄底市度；水质不安全度最高的的是娄底市2727度；水量不安全度最度；水量不安全度最高的是湘潭市高的是湘潭市1515度。水质方面，氟超标不安全度最高的是娄底度。水质方面，氟超标不安全度最高的是娄底市市1313度；砷超标不安全度最高的是永州市度；砷超标不安全度最高的是永州市5 5度；苦咸水不安全度度；苦咸水不安全度最高的衡阳市为最高的衡阳市为5 5度；未经处理的度；未经处理的类及超类及超类地表水不安全度类地表水不安全度最高的为衡阳市最高的为衡阳市6 6度；细菌超标的不安全度最高的为株洲市度；细菌超标的不安全度最高的为株洲市6 6度；度；饮用污染严重未经处理的地表水不安全度最高的为

80、株州市和娄饮用污染严重未经处理的地表水不安全度最高的为株州市和娄底市均为底市均为6 6度；饮用其它饮水水质超标不安全度最高的为湘潭市度；饮用其它饮水水质超标不安全度最高的为湘潭市5 5度。水量方面，水量不达标不安全度最高的为株洲市、由高分度。水量方面，水量不达标不安全度最高的为株洲市、由高分别为：湘潭市别为：湘潭市3 3度，长沙市度，长沙市2 2度。郴州市和娄底市，均为度。郴州市和娄底市，均为4 443湘江流域水资源安全N度，其他度，其他4 4个市均为个市均为3 3度；用水方便程度不达标不安全度最高的度；用水方便程度不达标不安全度最高的为湘潭市为湘潭市5 5度；水源保证率不达标不安全度最高的为

81、湘潭市度；水源保证率不达标不安全度最高的为湘潭市8 8度。度。湘潭与长沙均存在血吸虫疫区，不安全度分别为：湘潭市湘潭与长沙均存在血吸虫疫区，不安全度分别为：湘潭市3 3度，度，长沙市长沙市2 2度。度。7.7 7.7 湘江流域防洪安全研究湘江流域防洪安全研究n n 研究方法研究方法 以湘江流域衡阳、湘潭、株洲、长沙、老埠头站以湘江流域衡阳、湘潭、株洲、长沙、老埠头站1950195020002000年逐月汛期（年逐月汛期（4 46 6月）降雨量资料为基础，对每站的资料进行月）降雨量资料为基础，对每站的资料进行整理，获取其汛期降雨量特征系列及汛期降雨量累积距平特征整理，获取其汛期降雨量特征系列及汛

82、期降雨量累积距平特征系列。采用线性倾向估计、累积距平等对降雨量变化趋势进行系列。采用线性倾向估计、累积距平等对降雨量变化趋势进行判别。引入降雨趋势系数和降雨倾向率来研究汛期降雨量的变判别。引入降雨趋势系数和降雨倾向率来研究汛期降雨量的变化特征。化特征。n n 研究结果研究结果44湘江流域水资源安全N（1 1 1 1）湘江流域汛期降雨量的变化趋势）湘江流域汛期降雨量的变化趋势）湘江流域汛期降雨量的变化趋势）湘江流域汛期降雨量的变化趋势 各站汛期降雨量的逐年变化和汛期逐年累积距平变化见各站汛期降雨量的逐年变化和汛期逐年累积距平变化见图图11.1-11.1-图图11.511.5。 45湘江流域水资源

83、安全N46湘江流域水资源安全N47湘江流域水资源安全N48湘江流域水资源安全N 由上述4个图种，由（a）图可以看出，从1950年至2000年湘江流域各站汛期降水量略有增加，但变化基本不大。由（b）图逐年累积距平变化曲线可以看出，1990年为主要的转折年，从1950年至1980年汛期降水量累积距平为零。1981年至2000年累积距平为零。在主要转折点以前，汛期降雨量下降，主要转折点后汛期降雨量又开始回升。从降雨趋向率来看，湘江流域每10年的变化具有规律，即50-59年代相对较大，60-69年相对较小，70-79年相对较大，80-90年相对较小，90-99年相对较大。（2）湘江流域发生洪涝灾害的原

84、因 在研究中分析了湘江流域发生洪涝灾害的原因主要有以下几个方面：多雨的气候因素、易灾的地理特征和恶化的生态环境。49湘江流域水资源安全N（3 3）湘江流域洪水周期分析）湘江流域洪水周期分析 取湘潭站取湘潭站1953195320062006年历年最大流量作为研究对象，年年历年最大流量作为研究对象，年历年最大流量进行连续小波变换。湘江小波变化系数和小波历年最大流量进行连续小波变换。湘江小波变化系数和小波方差图如以下两图。方差图如以下两图。50湘江流域水资源安全N 由上图可以看出，尺度中心在由上图可以看出，尺度中心在1818年左右的波动能量最大，年左右的波动能量最大，还有在四年处的周期波动也很大，说

85、明湘潭站最大流量趋势还有在四年处的周期波动也很大，说明湘潭站最大流量趋势的可持续性不超过四年，湘潭站的最大流量一直持续增加和的可持续性不超过四年，湘潭站的最大流量一直持续增加和减少的可能性都不大。其它年份的周期也有起伏，但是和减少的可能性都不大。其它年份的周期也有起伏，但是和1818年的波动能量相差很大，可以不予以考虑，另外，周期为年的波动能量相差很大，可以不予以考虑，另外，周期为3030年以上的波动很小，可以忽略不计。总体上可以认为，湘潭年以上的波动很小，可以忽略不计。总体上可以认为，湘潭站最大流量周期为站最大流量周期为1818年。年。51湘江流域水资源安全N8 8 总结总结 湘江流域水资源

86、相对较丰富，但水资源总量是有限的，我湘江流域水资源相对较丰富，但水资源总量是有限的，我湘江流域水资源相对较丰富，但水资源总量是有限的，我湘江流域水资源相对较丰富，但水资源总量是有限的，我们不能总是依靠寻找新的水源，而要靠利用好有限的水资源，们不能总是依靠寻找新的水源，而要靠利用好有限的水资源，们不能总是依靠寻找新的水源，而要靠利用好有限的水资源，们不能总是依靠寻找新的水源，而要靠利用好有限的水资源，实现水资源的可持续利用，必须坚持节约与保护优先的原则，实现水资源的可持续利用，必须坚持节约与保护优先的原则，实现水资源的可持续利用，必须坚持节约与保护优先的原则，实现水资源的可持续利用，必须坚持节约

87、与保护优先的原则，合理开发水资源，需做到以下：坚持节约用水，建设节水型社合理开发水资源，需做到以下：坚持节约用水，建设节水型社合理开发水资源，需做到以下：坚持节约用水，建设节水型社合理开发水资源，需做到以下：坚持节约用水，建设节水型社会、加大水利工程建设力度、优化水资源配置、强化水资源管会、加大水利工程建设力度、优化水资源配置、强化水资源管会、加大水利工程建设力度、优化水资源配置、强化水资源管会、加大水利工程建设力度、优化水资源配置、强化水资源管理、加强水资源保护和用经济手段保护水资源和防治水灾的对理、加强水资源保护和用经济手段保护水资源和防治水灾的对理、加强水资源保护和用经济手段保护水资源和防治水灾的对理、加强水资源保护和用经济手段保护水资源和防治水灾的对策高效利用水资源等几个方面。达到优化配置水资源，管理和策高效利用水资源等几个方面。达到优化配置水资源，管理和策高效利用水资源等几个方面。达到优化配置水资源，管理和策高效利用水资源等几个方面。达到优化配置水资源，管理和保护好水资源的目的。保护好水资源的目的。保护好水资源的目的。保护好水资源的目的。52湘江流域水资源安全N汇报结束敬请各位批评指正 谢谢大家！53湘江流域水资源安全N