黄河水资源情势分析

黄河水资源情势分析*贺伟程中国水利水电科学研究院水资源所1. 引言黄河流域地处我国半干旱、半湿润地区，多年平均降水量在200～600mm之间，水资源先天不足。

随着国民经济和社会迅速发展，人类活动加剧，流域内的水资源情势发生了很大的变化，水供需矛盾突出，生态环境恶化，下游断流日趋严重。

黄河水问题的严重性，已经引起中央领导、有关政府部门的重视以及社会各界的关注。

人类活动对黄河流域水资源的影响表现在两个方面：一是流域内耗水量和流域外引水量不断增加，直接造成各控制断面实测径流的减少，其减少量可以通过还原计算来处理。

二是因工程措施和生物措施改变了流域内的下垫面条件（或许还有气温升高的影响），导致天然产水量的衰减，因其定量困难，在以往的水资源评价工作中没有考虑。

90年代，我国北方河流断流现象严重，引起了水文水利工作者对径流衰减的关注。

最近，河北省水文水资源勘测局采用1956～1997年水文系列，并考虑产水量衰减因素对河＊参加本项工作的有黄永泽、马滇珍、张象明、卢琼和姚念念。

北省水资源量进行了核算，其结果与第一次评价相比，全省降水量只减少2.7％，而地表水资源量减少25％，水资源总量减少14％。

这说明下垫面条件剧变的今天，系列一致性对成果的影响超过了系列代表性的影响。

这次，在以往水资源评价工作的基础上，结合新增的水文数据和水资源公报材料，对黄河流域的水资源量和可利用量重新进行估价；重点分析了天然径流量衰减和河道损失水量增加情况，揭示了黄河断流日益严重的根本原因，供有关部门及关心黄河问题的专家参考。

2 黄河天然年径流衰减分析选择黄河干流兰州站和花园口站作为分析对象。

兰州站控制全流域水量的59％，花园口站控制全流域面积的97％，其分析结果基本上能反映黄河径流的衰减情况。

2.1 分析方法(1) 采用兰州站和花园口站1950～1998年的面降水量和天然径流量数据，分别点绘其年降水径流关系图（图1、图2）。

从图上可以看出，在同量级雨量情况下，80～90年代的点据大多数位于左边，50～60年代点据大多数位于右边，年径流衰减趋势明显。

(2) 将49年系列划分为1950～1974年和1975～1998年两个年段，分别通过点群中间绘制出降水径流关系曲线，右边虚线代表50～60年代的降水径流关系，左边实线代表80～90年代的降水径流关系。

两根曲线之间的横坐标距离即为径流衰减值。

(3) 以50～60年代的降水径流关系曲线为基准，查算出不同雨量级的径流衰减率（见表1）。

结果表明，平水、枯水年衰减程度较大，达15％～20％；丰水年衰减程度较小，为3％～6％。

表1 不同雨量级的径流衰减率2.2 成果修正根据兰州站和花园口站历年的面雨量数据，结合表1所列径流衰减率对1950～1979年的天然年径流系列进行修正，然后计算年径流均值，并与修正前的成果进行比较（表2）。

表2 修正后与修正前的年径流计算成果对比兰州站：1956～1979年（全国第一次水资源评价采用系列）平均面降水量为408.3mm，修正后的平均天然年径流量为295.3亿m3，比修正前减少13.8％。

1950～1998年平均面降水量为420.9mm，修正后的平均天然年径流量为307.1亿m3，比修正前减少8.8％。

花园口站：1956～1979年平均面降水量为453.9mm，修正后的平均天然年径流量为534.4亿m3，比修正前减少11.8％。

1950～1998年平均面降水量为446.5亿m3，修正后的平均天然年径流量为529.3亿m3，比修正前减少7.9％。

3 黄河河道损失水量分析河道损失水量包括汇流过程中的蒸发渗漏损失及地下水开采对河水的夺取量，采用地表水量平衡法进行估算。

这次选择流域平均降水量相近的两个年段棗1970～1974年和1994～1998年，对兰州～河口镇、河口镇～花园口、花园口～利津等三个区间的河道损失水量进行了分析。

水量平衡方程式如下：Q损=Q上＋Q区－Q耗－Q引－Q下式中Q损棗河道年损失水量；Q上棗上游站实测年径流量；Q区棗区间天然年径流量；Q耗棗区间地表水利用的年消耗量；Q引棗外流域年引黄水量；Q下棗下游站实测年径流量。

计算结果（表3）表明，90年代的河道年损失水量与70年代相比较，兰州～河口镇变化不大，河口镇～花园口增加了约21亿m3，花园口～利津增加了约34亿m3。

初步分析，河口镇～花园口区间河道损失量增加的主要原因是：80年代以来渭河、汾河流域大量开采地下水，目前年开采量达到75～80亿m3，其中山丘区开采量约20亿m3，夺取的主要是河川基流量，在河川径流还原量中没有计入。

花园口～利津区间河道损失量增加的主要原因有：一是80年代中期以来黄河主槽淤积严重，汛期水位抬高，使得金堤河、天然文岩渠和大汶河的产流量难以排入干流，在当地利用、消耗掉；二是近10年来花园口断面实际来水大量减少，下游断流严重，河床时干时湿，填洼、浸润蒸发损失增加。

表3 河道损失量分析计算结果4 黄河流域产水条件变化后的水资源量4.1 地表水资源量地表水资源指河流、湖泊、冰川等水体的动态水量，其数量为用水还原后的天然河川径流量。

这次以实测水文资料为基础，综合考虑系列的代表性和一致性，采用修正后的49年（1950～1998）天然径流系列作为计算多年平均地表水资源量的依据。

理由如下：(1) 新中国成立以来，已经有近50年的实测水文资料可以作为分析计算的基础，没有必要再沿用以前的插补延长资料。

(2) 将49年径流系列与78年（1919～1997，水文年）径流系列相比（均未作径流衰减修正），多年平均天然年径流量仅偏大2％（12.7亿m3），说明49年系列有很好的系列代表性。

(3) 采用“向后还原”的思路，考虑80年代以来流域下垫面条件变化对产流的影响，将1950～1979年径流系列进行了修正，改善了系列一致性，使计算成果更为符合当前流域实际情况。

计算结果，黄河流域（不含鄂尔多斯内流区，下同）地表水资源量为558亿m3，其中花园口以上流域为529亿m3。

分区成果见表4。

表4 黄河流域分区多年平均降水量和地表水资源量注：花园口以下流域采用1994～1998年水资源公报成果，这5年平均年降水量比49年均值偏小3％。

4.2 地下水资源量地下水资源是降水和地表水入渗对地下含水层的补给量。

在自然状态下，平原区地下水的主要补给源为大气降水和地表水体，主要排泄方式为潜水蒸发和河道排泄；山丘区地下水的主要补给源为大气降水，通过河川基流、山前侧向潜流和泉水出露等形式排泄。

平原浅层地下水开采主要是夺取潜水蒸发量，对河川径流的影响不大；山丘区地下水开采多为傍河取水或岩溶水，实际上是夺取了河川基流量和河床潜流量，对地表水资源量影响很大。

深层承压水的补给量很小，大量开采会造成地下水位迅速下降，发生环境地质问题。

随着人类活动的加剧及水资源的大量开发利用，改变了地下水的补给、径流、排泄条件，使地下水补给量相应发生变化。

因此每隔一个时期，应对地下水资源重新进行评价。

为了使地下水资源量计算结果符合当前流域实际情况，这次采用最近5年（1994～1998）水资源公报中的成果。

这5年花园口以上流域平均年降水量423mm，比49年均值只偏小5％，有较好的代表性。

黄河流域地下水资源量为363亿m3，其中平原区为181亿m3。

平原区地下水资源量的组成为：降水入渗补给量67.5亿m3，占37.3％；山前侧渗补给量19.5亿m3，占10.8％；地表水入渗补给量93.8亿m3，占51.9％。

各分区的地下水资源量见表5。

4.3 水资源总量水资源总量是指评价区内降水所形成的地表、地下产水总量，不包括区外来水。

其数量为地表水资源量与地下水资源量之和，扣除两者之间的重复计算水量。

计算结果，黄河流域水资源总量为660亿m3，其中花园口以上为619亿m3，详见表5。

表5 黄河流域分区地下水资源量和水资源总量单位：亿m3这次分析结果显示，地下水资源与地表水资源不重复计算量为103亿m3，比第一次水资源评价成果增加约20亿m3。

这主要是由于80年代以来大量开采地下水，将部分河川基流转化为地下水开采量。

4.4 历次水资源成果比较本次成果（以下简称成果③）与第一次评价成果（以下简称成果①）相比（表6），黄河流域地表水资源量减少了100亿m3，水资源总量减少了74亿m3。

地表水资源量减少的原因如下：第一，采用的资料系列长短不一样。

成果①采用系列为24年（1956～1979），成果③采用系列为49年（1950～1998），后者的代表性比前者好。

第二，计算方法有差别。

成果①的地表水资源量由二级流域分区计算结果相加求得，从概念上没有扣除干流河道的渗漏蒸发损失量；而成果③则是采用干流控制站的计算成果（下游支流除外），已自动扣除干流河道的渗漏蒸发损失量。

第三，产流下垫面条件不同。

成果③考虑了近20年来下垫面条件变化对产流的影响，对1950～1979年的天然年径流系列进行了修正，基本上可以反映现状下垫面条件下的产流量；而成果①采用1956～1979年系列计算，如不修正，只能代表50年代至70年代下垫面条件下的产流量。

采用单因子法分析比较，上述三个因素对天然年径流均值的影响程度是：下垫面条件影响最大，修正与未修正的计算结果相比，均值减少13％；其次为计算方法的影响，干流控制站计算与分区相加结果相比，减少9％；系列长短的影响较小，49年系列与24年系列的计算结果相比，减少5％。

由此可见，一心追求系列的长度，而不考虑下垫面条件和干流河道渗漏蒸发损失对径流的影响，则不能对地表水资源量作出正确的评价。

表6 历次水资源成果比较单位：亿m3成果③与《黄河重大问题及其对策》附件2中采用的成果（以下简称成果②）相比（表6），全流域地表水资源量减少22亿m3（其中花园口以上减少30亿m3），水资源总量减少47亿m3。

成果②采用的系列为56年（1919～1975，水文年），系列虽长，但当时的下垫面条件与现代相比有很大的差异，其计算结果不能反映现状条件下的产流量。

另外，地下水资源量采用“八五”国家重点公关项目《黄河治理与水资源开发利用》的研究成果，地表水与地下水计算不是在相同的基础上。

5 黄河流域水资源利用现状及开发潜力分析5.1 水资源利用现状根据1994～1998年水资源公报材料统计（表7），黄河流域内用水总量为395亿m3(五年平均，下同)，其中利用地表水268亿m3, 开采地下水127亿m3；流域内耗水总量（指用水消耗）为236亿m3 ,其中消耗地表水157亿m3, 消耗地下水79亿m3。

海河、淮河流域从黄河调出水量90亿m3, 其中从花园口以下调出83亿m3。

在127亿m3地下水开采量中，平原区浅层地下水60亿m3, 山丘区地下水20亿m3,深层地下水47亿m3。