CN107704940A - 一种雨洪资源尚可利用量评估模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雨洪资源尚可利用量评估模型,评估模型为:雨洪资源尚可利用量其中,是评估河道出境水量,即实际流入海洋或除评估河道外的区域水量;是评估河道最小生态需水量,采用Tennant法进行计算,评估河道最小生态需水按年平均径流量的15%确定;

Description

一种雨洪资源尚可利用量评估模型
技术领域
本发明涉及水利建设领域,具体是一种雨洪资源尚可利用量评估模型。
背景技术
雨洪是指具有足量的数量,但不能或不可能在某一地点为满足某种用途而被直接利用的雨水及由降雨产生的洪水;雨洪资源则是指通过条件的改变,由不能或不可能被利用而变为可以被利用、能造福于人类的雨洪;雨洪资源利用是在不破坏河流健康和生态环境的前提下,对现有水利工程和非工程措施尚未能控制的那一部分洪水或雨水实施开发利用,同时在保障防洪安全的前提下提高现有工程控制利用雨洪资源的能力。
我国是个缺水的国家,人均水资源量为2300立方米仅占世界人均的1/4,到本世纪末将降到1750立方米。干旱缺水与洪涝灾害和水环境恶化一起成为了新世纪我国面临的三大水问题,并较大程度地制约了经济增长和社会的可持续发展,雨洪利用作为开源和节流并举的一项措施,是缓解或解决上述水问题的一项重要措施,它具有节水、防洪、生态环境三个方面的效益。雨洪资源利用的措施总体上可分为工程措施和非工程措施,在具体实施雨洪资源利用的途径方面,又各式各样。如可以利用预测预报手段和水库优化调度技术,提高水库拦蓄洪水的能力;可以通过对平原河道进行层层拦蓄,河系互联,增加洪水蓄滞时间,增加洪水对地下水的补给,达到洪水资源化的目的;可以通过增加城市透水面积和集流,迟滞洪峰,增加补给等进行城市雨洪资源利用。
目前雨洪资源尚可利用量评估有以下问题:雨洪资源利用措施的评价是单项的,没有针对区域整体评价。单项措施可利用量的计算,对于具体措施效益评价,是十分有用的。但在不同措施之间,在同一措施不同区域之间,这些具体措施可能因总资源量的不足而产生竞争,计算出的洪水资源可利用量就可能重叠。例如,在资源性短缺的区域里,通过提高汛限水位超额拦蓄洪水与合理运用河道槽蓄能力回补地下水将产生资源本身的矛盾,这两项措施在资源上是竞争的。只有当发生超标洪水时,这两项措施分别计算的可利用量才可能有效发挥。因此,用单项措施计算得到的洪水资源可利用量是很难评价流域整体雨洪资源可利用量的,必须要进行综合估算。
针对以上措施,现在没有一个综合性的评价措施去精确评价雨洪资源的尚可利用量,单项措施评价叠加起来是有重复或数据不准确的情况,所以需要建立一个综合性的评价模型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雨洪资源尚可利用量评估模型,可以准确得到一个省或一个区域内的雨洪资源尚可利用量,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种雨洪资源尚可利用量评估模型,评估模型为:
其中,是评估河道出境水量,即实际流入海洋或除评估河道外的区域水量,X为单个河道出境水量,n是有n个河道,n≥1,i是第i个河道;采用以下方法计算:将水文控制站实测的年径流量加上水文控制站至评估河道边界之间未控区的入海出境水量,作为评估河道出境水量;
是评估河道最小生态需水量,Y为单个河道最小生态需水量,m是有m个河道,m≥1,j是第j个河道;采用Tennant法进行计算,评估河道最小生态需水按年平均径流量的15%确定,当年非汛期河道实际流量小于年平均径流量15%的阈值时,评估河道最小生态需水量按阈值计算;当年非汛期河道实际流量大于年平均径流量15%的阈值时,将当年非汛期出境水量与最小生态需水量阈值平均后作为当年河道内最小生态用水量:
是不可控制洪水量,是评估河道受灾临界状态的洪水资源实际利用量,Z为单个河道的不可控制洪水量,p是有p个河道,p≥1,t是第t个河道。
m、n、p可以相等,也可以不相等。i、j、t为变量,代表从1到总数,没有实际业务含义。
作为本发明进一步的方案:未控区的入海出境水量等于未控区天然年径流量减去未控区的还原水量。
作为本发明进一步的方案:还原水量包括未控区内工农业耗水量、水库闸坝蓄水变量及跨流域引水量。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明就是提供一种评估一个区域的雨洪资源尚可利用量的模型,来解决单项逐个评估时造成的数据重叠和竞争问题以及单个水利措施评价导致不能看到全貌的问题,和无法准确计算一个区域的雨洪资源尚可利用量的问题。应用于这个评估方法后,可以准确得到一个省或一个区域内的雨洪资源尚可利用量,建立了评估模型,给出了模型具体算法。为后续的雨洪资源利用工程措施进行指导和参考。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中,雨洪资源尚可利用量是从洪水资源化的内涵出发,即一切未被利用的水资源,均可看做是洪水资源,未被利用的水资源,也就是相对于水资源开发利用评价的弃水,无论它是否为一般意义下的洪水,也无论发生弃水的原因,在资源性短缺的区域,均应被纳入“想方设法”开发利用的范畴,所以说,雨洪资源尚可利用量等价于“弃水”。本发明主要是定义了这个“弃水”的评估方法。结合下列公式,详细说明下本发明的主要内容:
一种雨洪资源尚可利用量评估模型,公式为:
雨洪资源可利用量受三方面因素影响,一是水资源条件,即评价区域内天然气象水文条件所可能产生的洪水资源量;二是能力条件,即评价区域对洪水资源的利用能力,包括工程的和非工程的;三是生态条件,雨洪资源利用不能破坏生态环境,应保证河道最小生态需水。这三个条件所构成的最不利边界,在保证条件三的前提下,条件一和条件二的最小值,即区域或流域的洪水资源可利用量。
对一个区域而言,作为资源潜力的“弃水”就是从区域内出境的水量,包括两个部分:或流向邻近区域,或流入海洋,可见,只要针对出境水量进一步分析,就可以从天然资源的角度估算洪水资源潜力。所以将历年出境水量,为了保持生态条件,不能破坏生态环境,所以需要扣除计算的当年评估河道最小生态需水量,另外扣除不可控制的洪水量,以为这些不可控制的洪水量无法利用,得到的结果即当年洪水资源尚可利用量,也就是雨洪资源可利用量的整体评价。
1:评估河道出境水量
评估河道出境水量是指实际流入海洋或流入其他区域的水量,采用以下方法计算:将水文控制站实测年径流量加上水文控制站至评估河道边界之间未控区的入海出境水量,作为评估河道出境水量。未控区的入海出境水量等于未控区天然年径流量减去未控区的还原水量。还原水量包括未控区内工农业耗水量、水库闸坝蓄水变量及跨流域引水量等。当水文控制站集水面积占整个流域面积的比例较大时,可根据水文控制站实测年径流量用面积比放大法推求入海、出境水量(如水文控制站上、下游降水量差别较大而下垫面条件变化不大时,可据降水进行修正)。
2:评估河道最小生态需水量
生态需水量是指维护生态系统和水环境所必需的水资源量,其中河道需水主要用于河流生物、防凌、减淤、输沙、冲污等。河道内生态需水量指维持河流生态系统一定形态和一定功能所需要保留的水(流)量,主要包括维持河道基本功能的需水量(包括生态基流量、冲沙输沙水量、水生生物保护水量等)、通河湖泊湿地需水量及河口生态环境需水量(包括冲淤保港、防潮压碱及河口生物需水等)。生态需水量一般可分为两大类来进行计算,即河道外生态需水量及河道内生态需水量。此处仅指河道内生态需水量。
Tennant法是美国目前使用确定河道生态环境用水量的一种方法,河道流量推荐值以预先确定的年平均流量的百分数为基础,Tennant法确定的河道生态需水量是以测站的年平均天然流量百分率表示,分两个时段(10~3月,4~9月)设定不同标准,如表1所示。
表1 Tennant法推荐的河流生态需水流量标准
流量状况描述 推荐的基流(10~3月)(%平均流量) 推荐的基流(4~9月)(%平均流量)
泛滥或最大 200(48~72h)
最佳范围 60~100 60~100
很好 40 60
30 50
良好 20 40
一般或较差 10 30
差或最小 10 10
极差 0~10 0~10
考虑到中国处于半湿润半干旱气候带内,径流量的年际年内变化较大,河道常见断流现象;区域内水资源的控制调节难度相对较大;河流枯水期含沙量较小等因素,最小河道内生态需水按年平均径流量的15%确定。河道最小生态需水计算中考虑生物进化因素,将历年非汛期实际河道流量作为最小生态用水的参照指标,用以校正按河川总径流的15%量值。在长系列计算时,将当年非汛期出境水量作为河道内最小生态需水量的实际值,当年非汛期河道实际流量小于年平均径流量15%的阈值时,最小生态需水量按阈值考虑;当年非汛期河道实际流量大于年平均径流量15%的阈值时,将当年非汛期出境水量与最小生态需水量阈值平均后作为当年河道内最小生态用水量的建议值。
3:不可控制洪水量
不可控制的洪水量,其实就是采用相应于评估河道受灾临界状态的洪水资源实际利用量,超过这个,代表对应流域可能进入洪水灾害状态,灾害状态期间的洪水相当于不可控制洪水,所以超过这个数值的洪水量其中,山东省可控制利用的最大洪水量采用5年滑动平均后山东省最大地表水资源实际利用量,即102亿m3,当计算的当年洪水资源尚可利用量超过102亿m3时,按102亿m3计算。
本发明提出了一个区域的整体雨洪资源尚可利用量评估模型,此体系可以准确评估一个区域内的雨洪资源尚可利用量,其他评估模型一般为单个水利措施的评价方法,无法获取全貌数据。所以说,本发明的意义在于得到了较为准确的雨洪资源尚可利用量,可以用来评价指导水利设施建设,也为后续的发展提供了数据依据。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种雨洪资源尚可利用量评估模型,其特征在于,评估模型为:雨洪资源尚可利用
其中,是评估河道出境水量,即实际流入海洋或除评估河道外的区域水量,X为单个河道出境水量,n是有n个河道,n≥1,i是第i个河道;采用以下方法计算:将水文控制站实测的年径流量加上水文控制站至评估河道边界之间未控区的入海出境水量,作为评估河道出境水量;
是评估河道最小生态需水量,Y为单个河道最小生态需水量,m是有m个河道,m≥1,j是第j个河道;采用Tennant法进行计算,评估河道最小生态需水按年平均径流量的15%确定,当年非汛期河道实际流量小于年平均径流量15%的阈值时,评估河道最小生态需水量按阈值计算;当年非汛期河道实际流量大于年平均径流量15%的阈值时,将当年非汛期出境水量与最小生态需水量阈值平均后作为当年河道内最小生态用水量;
是不可控制洪水量,是评估河道受灾临界状态的洪水资源实际利用量,Z为单个河道的不可控制洪水量,p是有p个河道,p≥1,t是第t个河道。
2.根据权利要求1所述的雨洪资源尚可利用量评估模型,其特征在于未控区的入海出境水量等于未控区天然年径流量减去未控区的还原水量。
3.根据权利要求2所述的雨洪资源尚可利用量评估模型,其特征在于还原水量包括未控区内工农业耗水量、水库闸坝蓄水变量及跨流域引水量。
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