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外经济社会之间的用水矛盾,以及经济社会内部的用水矛盾。人口、耕地、产业规模等的增长造成河
道外经济社会需水增加,导致经济社会系统内部供需失衡,进而加剧河道内生态用水挤占问题,引发
河道内生态与河道外经济社会用水配置失衡。同时,社会侧可调节人类活动直接改善特定层次的水资
源平衡状态,并通过反馈机制影响其他层次。例如,推广节水技术、优化配水方案等措施可缓解经济
社会内部供需矛盾,进而协调河道内生态与河道外经济社会用水关系;修建跨流域调水工程可直接增
加受水流域水资源收入项,进而减少河道内生态与河道外经济社会之间及经济社会内部的用水矛盾。
3 流域水资源紧平衡识别方法
3.1 水资源收支平衡分析方法 水资源收支平衡是指在特定流域以及特定时间尺度下,水资源的总收
入(包括降水、径流补给、流域外调入水量等)与总支出(包括蒸散发、径流流出、流域调出水量等)之
间的差值,等于该时段内流域水储量的变化量:
(1)
W ini - W outi = C i
(2)
C i = A i - A i - 1
(3)
W ini = P i + R sin i + R gini + q ini
(4)
W outi = ET i + R souti + R gouti + q outi
式中:W 和 W outi 分别为时段 i 流域总收入和总支出的水量;C 为时段 i 的水储量变化量;A 为时段 i 的
i
i
ini
陆地水储量;P 和 ET 分别为时段 i 流域内降水量和蒸散发量;R 和 R gini 分别为时段 i 流域外从地表和
i
i
sini
地下流入水量;R souti 和 R gouti 分别为时段 i 流域内地表和地下流出水量;q 和 q 分别为时段 i 跨流域的调
ini
outi
入和调出水量。
对于闭合流域,在天然来水条件下,水储量变化量等于降水量减去蒸散发量和径流流出量:
(5)
C i = P i - ET i - R souti
当流域水循环过程保持良性健康时,水储量变化 C 在长系列时间尺度上的平均值趋于 0。降水与
i
蒸散发的变化是造成流域水储量变化的最主要因素。因此,本文采用(P -ET)P 作为流域水储量变化
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i
i
i
特征的量化表征。根据式(5),构建 C 与(P -ET)P 的函数关系式:
/
i
i
i
i
C i = f ( ) ( ) - R souti (6)
P i - ET i
P i - ET i
= P i
P i
P i
从两方面对水资源收支平衡状态进行判别。首先,采用 Mann-kandall 趋势检验等方法,识别流域
陆地水储量 A 的长期变化趋势。如果 A 呈显著下降趋势,则表明流域水资源支出项持续大于收入项,
i
i
水资源面临趋向失衡的风险。在这种情况下,需要进一步结合 C 来判断水资源平衡状态。当 C ≥ 0 时,
i
i
表示时段 i 内水资源处于紧平衡状态;反之,则判定为失衡状态。通过回归分析等方法确定 C = 0 时对
i
应的(P -ET)P 值,作为判别流域水资源是否处于紧平衡状态的阈值 V 。
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i
i
i
0
综上,水资源收支平衡的表征指标 I 包括两个部分。其一是 A 的长期变化趋势,如果 A 没有呈现
1 i i
显著下降趋势,则认为水资源收支处于平衡状态。如果 A 呈现显著下降趋势,则需进一步依据(P -
i
i
ET)P 进行判别。当(P -ET)P ≥ V 时,判定为紧平衡状态;否则为失衡状态。
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i
i
i
i
i
0
3.2 河道内生态与河道外经济社会用水配置平衡分析方法 河道内生态与河道外经济社会用水配置平
衡的表征指标包括河道内生态水量保证率 I 和河道内生态流量保证率 I ,分别反映对河道内生态需水
2 3
总量和流量过程的保障程度:
(7)
I 2 = W EOi /D EOi
(8)
I 3 = N EOi /N i
式中:W 、D EOi 分别为时段 i 控制断面的河道内生态供水量和河道内生态需水量,亿 m³;N 、N 分别
EOi
EOi
i
为时段 i 控制断面的河道内生态流量达标天数和总天数,d。
对于指标 I ,其阈值设定主要参考了以下研究成果:Liu 等 [29] 将生态水量保证率 50% 作为区分中
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