□蔡二儉(周口水文水資源勘測局)
河南省地處中原,分屬黃河、淮河、海河、長江4 大流域,氣候?qū)儆趤啛釒蚺瘻貛н^渡地區(qū),大陸性季風(fēng)氣候特征明顯。全省國土面積16.70 萬km2,地勢西高東低,北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大別山沿省界呈半環(huán)形分布;中、東部為黃淮海沖積平原;西南部為南陽盆地。平原和盆地、山地、丘陵分別占總面積的55.70%、26.60%、17.70%,擁有耕地資源8110.30hm2×103hm2。河南省水資源主要來自于大氣降水,大氣降水是地表水資源的直接來源,地表水量豐枯取決于降水量的多少;大氣降水通過地表入滲、地表水體入滲成為地下水的主要補給來源,降水大小直接影響地下水補給量的多少。根據(jù)1956-2000年系列資料評價成果,全省多年平均年降水量771mm;多年平均地表水資源量304 億m3,多年平均地表徑流深為195.70mm,地表徑流系數(shù)為0.25;地下水資源量196 億m3;扣除重復(fù)計算量,水資源總量404 億m3,產(chǎn)水模數(shù)24.50 萬m3/km2,產(chǎn)水系數(shù)0.32。
在現(xiàn)狀條件下,通過對2001-2013年系列資料統(tǒng)計分析,全省多年平均降水量752.70mm;多年平均地表水資源量273.80 億m3,多年平均地表徑流深為165.40mm,地表徑流系數(shù)為0.22;地下水資源量191.40 億m3;扣除重復(fù)計算量,水資源總量386.60 億m3,產(chǎn)水模數(shù)23.40 萬m3/km2,產(chǎn)水系數(shù)0.30。河南省現(xiàn)狀條件下(2001-2013年)水資源量均值計算成果詳見表1。
另外,根據(jù)河南省2001-2013年水資源開發(fā)利用情況統(tǒng)計分析,將統(tǒng)計時段末2013年與統(tǒng)計時段初2001年進行比較,2013年、2001年降水量分別為576.60mm、540.30mm,均屬偏枯年份,但2001年比2013年降水量更枯。然而全省年供用水量2013年比2001年增加約9.30 億m3,其中農(nóng)業(yè)用水量由于受計算年份的氣候條件影響,用水量減少約23.80 億m3,減幅14.90%;而工業(yè)用水量增加18.70 億m3,增幅45.80%;城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量增加14.40 億m3,增幅46.70%。
將現(xiàn)狀條件下2001-2013年全省、各地市多年平均年降水量、地表水資源量、地下水資源量、水資源總量與1956-2000年均值進行對比分析可以看出:現(xiàn)狀條件下2001-2013年年降水量均值較1956-2000年均值減少10.50mm,偏小2.40%,兩系列均值基本接近;現(xiàn)狀條件下地表水資源量均值較1956-2000年系列均值減少30 億m3,偏少9.50%,均值減少較多;地下水資源量均值較1956-2000年系列均值減少約5 億m3,偏少2.40%,與降水量均值變化一致,兩系列均值變化不大;水資源總量均值較1956-2000年系列均值減少約17 億m3,偏少4.20%,均值也有所減少。但各地市年降水量、地表水資源量、地下水資源量、水資源總量兩系列均值差異較大,降水量、徑流量差異也不同步,其中年降水量差值相對較小,最大相對誤差13.80%;地表水資源量均值差值較大,最大相對誤差40%以上。
分析其主要原因,一是受人類活動影響,區(qū)域內(nèi)原有產(chǎn)生水資源的下墊面條件發(fā)生了改變,造成地表徑流量減少;二是在現(xiàn)狀條件下還原計算項目增多,還原水量比重加大,而還原項目不全,水量調(diào)查成果精度差,造成還原水量計算誤差較大,進而影響區(qū)域水資源評價計算成果精度。
河道逐級修建橡膠壩和平原河道節(jié)節(jié)建閘進行攔河蓄水,營造河道、人工湖泊水面景觀、增加蓄水工程水面蒸發(fā)損失;同時,抬高河道水位,使河道與其兩側(cè)地下水位形成水位差,增加了河道水體向兩側(cè)地下水的側(cè)滲補給量。如伊洛河洛陽市境內(nèi)從洛河宜陽縣城、伊河伊川縣城到偃師市區(qū)段,修建有21 座橡膠壩,正常蓄水量約4800 萬m3,特別是洛陽市區(qū)段,伊洛河上營造15 座橡膠壩水域景觀,正常蓄水量3580 萬m3,打造“兩湖一河”(洛河?xùn)|湖、伊河?xùn)|湖、伊洛河連通)水生態(tài)建設(shè)工程。一方面增加水面面積,加大了河道水面降水直接徑流和水面蒸發(fā)損失;另一方面抬高河道水位,造成對伊洛河兩側(cè)地下水明顯補給和兩側(cè)地下水潛水蒸發(fā)增大;同時,在伊洛河河谷地帶設(shè)置有洛陽李樓、偃師首陽山電廠等大型地下水供水水源地,旁河人工開采地下水,激發(fā)襲奪河道地表徑流,加速河道地表水向地下水轉(zhuǎn)化,造成河道地表徑流減少和城市生活和工業(yè)退水增加。這些影響因素使水資源評價計算變得非常復(fù)雜。
城鎮(zhèn)工業(yè)和城鄉(xiāng)生活用水大量開采深層、超深層地下水,煤礦采煤疏干開采地下水,加大了降雨向中深層地下水的入滲補給,減小了向河道的基流排泄。如潁河白沙上游登封市境內(nèi),現(xiàn)建有鄭煤集團告成、新玉、白坪等10 多座大型煤礦,礦井疏干排水量合計達3000m3/h 以上;并建有華潤登封大型火電廠,其一期工程供水水源開采白沙水庫周邊石羊關(guān)水源地地下水;還有登封市城市生活、工業(yè)企業(yè)大部分開采地下水。依據(jù)有關(guān)分析成果,白沙水庫入庫徑流量90年代開始出現(xiàn)急劇減少趨勢。1970-1979年流域平均年降水量632mm,平均年入庫徑流量11289 萬m3;2000-2010年平均年降水量652mm,平均年入庫徑流量僅5586 萬m3,降水量較1970-1979年增加了21mm,但入庫徑流量減少5700 萬m3,減幅達50%。可以看出,1990年以后,由于人類活動影響改變了流域下墊面產(chǎn)流條件,導(dǎo)致地面入滲、河川地表徑流等水平衡要素發(fā)生較大變化,從而造成入庫徑流減少。
目前天然徑流計算仍采用實測地表徑流加還原水量的方法。在現(xiàn)狀條件下還原計算項目增多,還原項目水量調(diào)查數(shù)據(jù)精度差,造成還原水量計算誤差加大,進而影響著地表水資源評價計算成果。例如:豫北濮陽市馬頰河流域南樂水文站,2005-2014年平均年實測徑流量僅708 萬m3,年天然徑流量達5475 萬m3,還原項目中平均年引出水量7710 萬m3、引入水量25015 萬m3,引出、引入水量之和達32725 萬m3,是年天然徑流量的6 倍,是年實測徑流量的46 倍。又如鄭州市境內(nèi)賈魯河中牟水文站,2005-2014年平均年天然徑流量11868 萬m3,平均年實測徑流量達54254 萬m3,還原項目中平均年引入水量38285萬m3,估算城市地下水利用后退入水量8188 萬m3,受工程影響水量達45574 萬m3,年實測徑流量是年天然徑流量的4.60 倍,受工程影響水量是年天然徑流量的3.80 倍。若還原項目中調(diào)查水量按誤差5%計算,則相應(yīng)南樂水文站、中牟水文站年天然徑流量計算誤差分別達29.50%和19.20%,由此造成的區(qū)域地表水資源計算誤差不可小視。
由于人類對水資源過度開發(fā)利用,受人類活動影響水資源側(cè)支循環(huán)加大、增多且變得更加復(fù)雜,致使下墊面產(chǎn)流條件發(fā)生變化,改變了天然地表產(chǎn)流條件和地下水補排關(guān)系,打破了原來狀況下河流、地下水含水層的水體自然平衡狀態(tài);實測地表徑流加還原的天然徑流計算方法,在現(xiàn)狀條件下還原計算項目增多,如對徑流計算的影響因素分析不夠,水量調(diào)查還原項目不全,或水量調(diào)查成果精度差,往往會造成天然水量計算誤差,進而影響水資源評價計算的成果精度。因此,應(yīng)加強對人類活動影響下的水資源評價計算方法的研究,增加必要的水量調(diào)查經(jīng)費投入,提高水量調(diào)查數(shù)據(jù)精度等。