河南省干旱特點(diǎn)及水資源開(kāi)發(fā)利用的研究

.40.水科學(xué)與工程技術(shù)2008年增刊河南省干旱特點(diǎn)及水資源開(kāi)發(fā)利用的研究楊寶中,徐君冉,雷霞,張艷芹(華北水利水電學(xué)院，鄭州450011)摘要:該文結合河南省干旱特點(diǎn),對河南省水資源開(kāi)發(fā)利用中出現的干旱年水資源嚴重短缺、地下水大量超采、環(huán)境惡化,而一般年份地表水利用率不高等問(wèn)題,從地下水、地表水聯(lián)合優(yōu)化運用、防洪與興利、地下水利用.水資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境、雨水匯集利用、污水資源化等方面進(jìn)行了研究分析,并提出了相應的建議與解決途徑。關(guān)鍵詞:干旱;水資源;聯(lián)合運用;防洪與興利;雨水匯集;污水資源化中圖分類(lèi)號:TV211文獻標識碼:A文獻編號:1672- 90200)50000-030Drought characteristics and research on water resourcesdevelopment and utilization in Henan provinceYANG Bao- -zhong,XU Jun- ran,LEI Xia , ZHANG Yan-qin(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelecric Power , Zhenghou 450011 ,China)Abstract:According to the drought characteristics of Henan province , the paper presents the problems on water resourcesdevelopment and utilization in Henan province such as serious water shortage ,over pumping of ground water,environmentworsening in dry years and low uilization rate of surface water in normal years. It also researches somne isues such 8conjunctive use of surface water and ground water ,flood control and water supply . groundwater use , water sourcesdevelopment and environment ,rain water collection use , sewage converting into resources ,and gives the relevant suggestionsand solutions.Key words:drought;water resources;conjunctive use ;lood control and water supply ;rainwaler cllection;sewage convertinginto resources河南省位于南北氣候過(guò)渡地帶,受季風(fēng)影響,降水年際變究與之相關(guān)的水資源開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題,具有十分重要的意義?；?降水季節分配不均,一年中干早時(shí)間長(cháng),降水區城分布差異大,因而在歷史上旱災十分嚴重。不僅影響了作物生長(cháng)，1河南省干旱特點(diǎn)造成作物減產(chǎn),而且還會(huì )引起城鄉缺水,影響工農業(yè)生產(chǎn),造成城鄉人畜飲水困難。由此而派生的蝗災,干熱風(fēng)、沙暴、水質(zhì)1.1 頻率高,面積大,旱澇交錯發(fā)生惡化、地下水位大幅度下降、地面塌陷等惡果,更會(huì )給國計民生造成難以挽回的損失。因此,正確認識河南省干旱特點(diǎn),研據1450~1949年的資料統計,500a間發(fā)生全省性的旱年共[收稿日期]2008- -04-18[作者簡(jiǎn)介]楊寶中(1958-),男(漢族),河南三門(mén)峽盧氏人,教授級高工,主要從事水資源評價(jià)方面的研究工作,(Te)15903659531。[2]萬(wàn)敬敏,趙毅,王椒娜,等某高校中水回用工程[J].工業(yè)用水與廢4結語(yǔ)水,2006,1(37):56.[3]萬(wàn)金保,湯愛(ài)萍校區生活污水處理與中水回用可行性研究[J].江建立中水回用系統能夠最大限度的利用現有的水資源，西科學(xué),2006,4(24):231.不但減少了自來(lái)水用量，在一-定程度上減輕了城市污水處理[4]劉米囡.王波.高等院校中水回用的可行性[J].環(huán)境衛生工程,2004,2.廠(chǎng)的壓力,而且提高了水資源利用率,對于其他高校中水系統[5]范永亮城市中水回用的探討[].山西建筑,2006,18(32):180.的規劃、設計建設及運行管理都有很好的借鑒意義。中水回用項目的建成會(huì )很大程度上改善西南大學(xué)校[6]吳俊森,李恒軍城市污水處理及再生利用[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005 ,20(3):69-71.園的生態(tài)環(huán)境,并能帶來(lái)可觀(guān)的環(huán)境效益。比如中水用于沖廁和綠地澆灌,使校園的綠化環(huán)境優(yōu)良。7]蔡鉀中國煤化工t分析[].工業(yè)與安全,總之,中水回用項目遵循了可持續發(fā)展理念,此中水回用[8]喻MHC N M H G用研兗[J]安徽農業(yè)科項目的建成會(huì )帶動(dòng)越來(lái)越多的高校校園、生活小區和區域性學(xué),206.的中水回用,推動(dòng)整個(gè)社會(huì )向循環(huán)型節約型社會(huì )轉變。[9]王俊,肖波,魏群.中水回用現狀及研究進(jìn)展[].廣東化工,06833.參考文獻:[10]黃劍.結合南寧市情況談中水回用及存在問(wèn)題[].廣西城鎮建[1]李呈英,淺論中水回用[J].江西化工,2005,(3):41-42.設,006,7.2008 年增刊楊寶中,徐君冉,雷霞,等:河南省千旱特點(diǎn)及水資源開(kāi)發(fā)利 用的研究.41.199a,其中大早37a,待大早6a。一般早災約2-3a出現一次;大之一。對于榘灌區,發(fā)展淺機井,合理開(kāi)發(fā)利用淺層地下水,可旱特大旱災約10~20a出現一次;特大旱災約50~100a出現一在早季補榘水之不足;在引黃灌區下游的純井灌區,由于連年次"。根據1950- 1990年水利統計資料,41a中旱災面積小于干旱,加大了地下水的開(kāi)采強度,破壞了生態(tài)平衡,通過(guò)引水66.7萬(wàn)hm2的有16a;大于66.7萬(wàn)hm2的有25a,即不足兩年就會(huì )補源,蓄地面水于地下水庫,可滿(mǎn)足灌溉需要。河南地表水、地發(fā)生一次受災面積大于66.7萬(wàn)hm2的旱災。河南受季風(fēng)氣候的下水聯(lián)合運用方面主要有3種形式:影響,年內降水時(shí)空分布不均,一年之中千旱的天數多,降水(1)同-塊灌溉土地上有井.有渠,井繁結合;的日子少。又由于各地自然條件的差異,往往呈現南澇北旱、(2)引黃自流灌區和井灌補源灌區分片布置;北澇南旱、先旱后澇、旱澇交錯的情況。(3)排葛灌相結合的大閘.深渠、淺井體系?，F在鄭州、許昌、安陽(yáng)、商丘等地由于地下水大量開(kāi)采,已,1.2 季節性經(jīng)出現了地下水位降落漏斗。因此,這些城市應積極實(shí)施地表冬春季節,雨水最少,秋季次之,夏季降雨最多。但是,就水、地下水聯(lián)合優(yōu)化運用。是在汛期降雨也往往集中在--次或幾次暴雨或大暴雨之中。沿黃城市如鄭州開(kāi)封、新鄉、濮陽(yáng)、三門(mén)峽、商丘等利用河南省夏季主要作物為冬小麥.關(guān)鍵需水期在4~5月,此時(shí)降黃河水，許昌市利用白龜山水庫的水,安陽(yáng)市利用彰武水庫雨一般滿(mǎn)足不了小麥同期的需水要求;秋季主要作物為玉米，的水。關(guān)鍵需水期在7-8月,而7-8月雖進(jìn)人汛期，總的降水量大于同搞好地下水的聯(lián)合優(yōu)化運用，首先應實(shí)現水資源的統一期作物需水量,但由于降雨集中,有效利用率較低,而且在此管理,其次搞好以流域為單元的水資源規劃。在規劃中應用系期間,氣溫高,蒸發(fā)量大,往往容易出現于旱。因此,季早出現統工程理論和方法,綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、社會(huì )目標,提高水資的幾率順序是:夏旱>春旱>秋旱>冬旱。源綜合利用率,使規劃更加科學(xué)合理;根據規劃結果,調整地表水、地下水在不同供水目標中的構成,并逐步調整改造現有13持續性供水系統。據1450-1949年500a的統計,在全省199a旱災年中,出現2.2防洪與 興利連年旱38次,共145a,占全部干早年的73%。其中連早2a的16次,3a的7次,4a的5次,5a的2次,6a的3次,7a的2次,8a的1次,河南省大中型水庫主要是為防洪而興建的，為保證工程10a的1次,12u的1次。1959-1961年與1986-1988年是河南最大安全,汛期限制水位普遍較低。汛限水位是水庫在汛期允許興的兩次大旱災,受災面積分別占全國的7.4%和14.8%。1997~利蓄水的上限水位,為了防御可能發(fā)生的極值洪水事件,通常2001年河南連續5a發(fā)生嚴重早災,其中1997年和2001年遭受在汛期到來(lái)時(shí)將水位下降至固定的汛限水位。從防洪角度講,了春夏秋連旱的特大早災。汛限水位越低,防洪效益越大,但對于發(fā)電、灌溉.航運等則效益越小。因此,汛限水位是協(xié)調水庫防洪與興利效益矛盾的關(guān)1.4地城性鍵。在汛期洪水到來(lái)時(shí)將水位下降至固定的汛限水位,這種運全省分為豫西、豫北豫南、豫東和唐白丹5個(gè)區,南北氣用方式過(guò)多地考慮了小概率洪水事件,減小了汛期的興利效候差異較大,年降水量相差達1倍。不論是一般旱災或是大旱益。事實(shí)上,在汛期對水庫安全有威脅的來(lái)水一般相對集中，災、特大旱災,出現的幾率都是豫北、豫西最大,豫東次之,豫這就為其余時(shí)期抬高汛限水位提供了可能。對于動(dòng)態(tài)汛限水南和唐白丹區域最小。位的研究,現已有相當的研究成果。周慶義等I在音河水庫的汛期運用中將汛期劃分為3段,并對每一段洪水 分別進(jìn)行典1.5 流域性型設計反推出分段時(shí)期的汛限水位。吳澤寧P)根據黃河中下河南地跨淮河、黃河海河長(cháng)江4大流域,從統計資料看,游水庫(三門(mén)峽、小浪底、陸渾和故縣水庫)及中下游防洪工程全省多年平均受災率為18.5%,而海河流域為23.1%,黃河流域體系的運行規則考慮設計洪水典型選擇、洪水預報誤差和水為22% ,分別高出全省均值的25%、19% ;淮河流域為17.9%,長(cháng)庫運用滯時(shí)的不確定性影響,利用蒙托卡羅法模擬洪水過(guò)程,江流城為13.6%,都低于全省均值。從受災的不同早級發(fā)生的年分別計算了前、后汛期8種汛限水位方案下的黃河中下游水庫數來(lái)看,海河黃河流域早災最重,淮河次之，長(cháng)江又次之。及中下游的防洪風(fēng)險指標值,推薦了小浪底水庫、陸渾水庫和故縣水庫前、后汛期相對合理的汛限水位方案。研究結果表明2水資源開(kāi)發(fā)利用前汛期對于千年一遇的洪水，黃河中下游各水庫的風(fēng)險率均為零,陸渾故縣水庫汛限水位可以拾高至318.5m和532m。后針對河南省干旱特點(diǎn),就水資源開(kāi)發(fā)利用地表水、地下水汛期小浪底水庫的汛限水位可以抬高至265m。聯(lián)合運用、防洪與興利、地下水利用、水資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境、中國煤化工發(fā)利用,社會(huì )經(jīng)濟快速雨水匯集利用、污水資源化作初步研究。發(fā)展IYHCNMH G也發(fā)生了巨大變化,這些因素極大地影啊」水庫采水符性。因此.應根據水庫來(lái)水2.1地表水與地下 水聯(lián)合運用特性的改變,修正現有水庫運用方案,以更好的發(fā)揮其供水地表水和地下水聯(lián)合運用是緩解水資源短缺的有效手段功能。.42●楊寶中,徐君冉,雷霞,等:河南省干旱特點(diǎn)及水資源 開(kāi)發(fā)利用的研究2008年增刊2.3地下水2.6污水資源化從地下水人滲補給規律來(lái)看,在同等降水條件下,當地下污水資源化是解決農業(yè)灌溉水源不足的一項重要而有效水位較淺時(shí),補給系數較小，隨著(zhù)埋深的逐漸增大,補給系數的措施。污水用于農業(yè)灌溉，總結起來(lái)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):也隨之增大,當埋深增大到-定深度時(shí),補給系數有一個(gè)最大(1)水量較穩定,受季節、雨量、豐水枯水年的影響小;值,隨著(zhù)埋深的增加,補給系數反而會(huì )下降。黃河浸潤地區淺(2)不必去除污水中N、P、K.Ca、Mg等污染物;層地下水受黃河側滲及引黃灌溉影響，一般埋深在4m以下，(3)需水量大,能夠形成規模效益;局部地區在2m以下,地下水開(kāi)發(fā)利用具有較大的潛力,應加(4)經(jīng)過(guò)土壤-植物的過(guò)濾 吸收吸附、生物凈化作用,大地下水開(kāi)采,使地下水埋深降至3~4m,防止由于地下水埋可去除污水中的有害物質(zhì),也是城市污水經(jīng)處理后用于農田深過(guò)淺土壤再度發(fā)生次生鹽堿化。豫東、豫南和南陽(yáng)盆地現狀灌溉的最佳出路4)。目前,污水灌溉中存在的首要問(wèn)題是灌溉年平均埋深3~5m,對于這些地區,地下水開(kāi)發(fā)利用布局應該水質(zhì)嚴重超標。為了控制污水灌溉引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題的進(jìn)考慮當地淺層地下水的補給條件,開(kāi)采量應控制在可開(kāi)采量一步惡化,制定污水灌溉用水水質(zhì)標準是十分必要的。在制范圍內,達到以豐補歉采補平衡。定灌溉水質(zhì)標準時(shí),應從灌水后對土壤.作物及環(huán)境衛生的影響3大方面去考慮,還要同時(shí)考慮作物種類(lèi)、土壤類(lèi)型、氣2.4水資源開(kāi)發(fā)利用 與環(huán)境候條件灌溉水量、灌溉方式等因素。另外,污灌區應根據污河南省由于水資源短缺及利用不當，已經(jīng)產(chǎn)生了許多不灌水質(zhì)狀況,大力推行-些簡(jiǎn)便易行經(jīng)濟可靠的污水預處良的環(huán)境效應,如地面沉降地面塌陷水質(zhì)污染、土地鹽漬化理技術(shù)。等。應當指出,有些不良效應是很難避免的,尤其是對河南省目前在我國污水處理水平較低的情況下，應多利用氧化這樣一個(gè)水資源嚴重短缺的省份更是如此。特別是在特大干塘代替污水的二級處理，經(jīng)氧化塘處理以后的污水才能用于旱年份,由于地表徑流大量減少,會(huì )使河流污染加劇。同時(shí),由農田灌溉。改良灌溉水質(zhì)的方法就是將兩種不同的灌溉水混于大量超采地下水,造成地下水位大幅下降,導致土壤水的匱合使用,在有淡水水源的地方盡量避免純污灌,而采用清污混缺、土地沙化。對于重要的、過(guò)量開(kāi)采可能造成地面塌陷等不灌或清污輪灌,減少對土壤和作物的污染[5]。良后果的水源地,應考慮避免在此區域進(jìn)行重大項目建設。對于特大千旱年因引用水質(zhì)嚴重超標的河道污水濫溉而對地下3結語(yǔ)水造成污染的問(wèn)題，應在對省內各主要河段不同時(shí)期環(huán)境容量深人研究的基礎上確定各企業(yè)的排污標準,加大污染治理河南省的干旱具有發(fā)生頻率高,受災面積大,持續性長(cháng)等特點(diǎn),防旱減災任務(wù)艱巨。結合河南省于旱特點(diǎn),從水資源的力度,保證達標排放。開(kāi)發(fā)利用方面闡述了抵抗旱災的途徑和方法,通過(guò)采取地表2.5雨水匯集利用水與地下水聯(lián)合運用,水庫防洪與興利,集雨水窖等措施來(lái)河南省水資源總量為437.13億m',人均水量和畝均水量緩解干旱危機,并對這些措施進(jìn)行了初步分析研究。只相當全國的1/5和1/6。而且時(shí)空分布不均,地表徑流年際年河南省水利工程建設盡管取得了很大成績(jì)，但是應該看內變化大。而在汛期降水利用率低,往往造成水土流失。因此,到其抵御干早的能力有限,有待進(jìn)- -步提高。除了積極推動(dòng)跨利用集雨水窖把雨水收集起來(lái)能夠有效解央干旱地區缺水的流域調水工程的實(shí)施，厲行節約用水等一些重大的開(kāi)源節流問(wèn)題。根據國內經(jīng)驗,降雨在250- -500mm的農業(yè)地區為雨水利措施外，還應加強研究和解決省水資源開(kāi)發(fā)利用深層次的問(wèn)用高效地帶。因此,凡有效降雨在250mm以上的地區都可開(kāi)發(fā)題和矛盾,提高水資源管理水平,才能使河南省抵抗干旱的能雨水資源。力有較大的提高,促進(jìn)社會(huì )、經(jīng)濟與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展,為我國集雨水窖工程技術(shù)相對比較成熟，但是目前仍然存河南省實(shí)現由經(jīng)濟大省向經(jīng)濟強省的跨越提供保障。在著(zhù)一些問(wèn)題,如工程建設中缺乏科學(xué)、詳細的規劃設計,缺參考文獻:乏對新材料的應用,結構不夠科學(xué)合理等。另外,在集雨水窖[1]河南省水利廳水早災害專(zhuān)著(zhù)編輯委員會(huì ).河南水旱災害[M].鄭州:水處理模式確定的工作中,方案的選擇是最為重要的環(huán)節,涉黃河水利出社, 1998:181-182.及到工程建設的規模、標準、投資等,直接影響到處理效果的[2]周慶義, ,皇甫溆賢,馬友春.音河水庫汛期分時(shí)段控制運用研究好壞、操作管理的難易、基建投資及運行費用的高低。[J].黑龍江水利科技,1995, 23(3):69-74.通常將雨水收集系統分為屋頂庭院收集系統、山丘坡地[3]吳澤寧胡彩虹字玉筆黃河申下滋水庫汛限水位與防洪體系收集系統、路面收集系統。其中,應用最廣泛的是屋頂庭院雨中國煤化工水收集系統。這種收集系統主要適用于較為獨立的住宅或公[4]宰梅YHC N M H G與展量[].土壤(Sll),共建筑,集水通過(guò)管道流入水窖。特點(diǎn)是集水效率高,集水系數可達0.9以上,收集的雨水污染程度輕.雨水的pH星中性,含2006 ,38(6):805-813.鹽量很少,硬度很低,集水水質(zhì)較好,所需處理工藝簡(jiǎn)單,可大[5]曾德付,朱維斌我國污水灌溉存在問(wèn)題和對策探討[J].千旱地區大降低雨水處理的成本。農業(yè)研究200.22(4).221-224.