（水文学及水资源专业论文）白城地区洪水资源利用效益路径分析及定量计算.pdf

大连理工大学硕士研究生学位论文 摘要 根据我国的国情，受制于目前的一些防洪要求与规则，汛期大部分水量往往被溢弃， 而汛末又无水可蓄，造成人与洪涝、干旱灾害的不和谐。通过洪水资源化调度，不仅强调 防洪风险，也着重于防范干旱风险，尤其对于北方地区，在一定的可接受风险水平内能提高 水库汛末蓄满率，可有效地缓解北方城市严重缺水的状况，具有重大的实际意义与经济价 值。洪水资源利用不仅有供水效益、发电效益、农业灌溉增产、渔业养殖增收、湿地芦 苇增收等显而易见的直接经济效益，还能有效的改善生态环境、补充地下水以及实现经 济社会可持续发展等间接效益。本文以嫩江中下游的白城市为研究背景，该地区年平均 降雨量仅4 0 5 m m ，年平均蒸发量是年平均降雨量的4 倍多，而从本市北部流过的嫩江 多年平均过境水量达2 0 0 多亿m 3 ，洪水资源利用条件优越。 鉴于洪水资源利用时机、数量和效果的随机性，每一次洪水资源利用的效益过程具 有很大的差异。为此，本文引用了洪水资源利用效益识别的功能与需求耦合法。该方法 以涉水系统为对象，一方面从洪水资源所具备的功能属性进行识别，比如水量、水质、 水能等；另一方面从河流、区域对洪水资源的接纳和需求能力进行识别；然后功能与需 求、供给与需量、主动与被动进行对接和耦合，识别出具体效益。对识别出的效益进行 层次结构分析后，合并归类。将洪水资源利用的效益分为经济效益、生态环境效益和社 会效益三大类。对可量化的经济效益和生态环境效益用货币化的形式表示，并进行国民 经济评估；对不易定量化的社会效益，采取有无利用对比分析法和分度测评的方法，构 建了洪水资源利用社会效益定量评估模型。为了明确白城市洪水资源利用的整体效果， 本文构建了多目标综合分析评价模型，建立了系统完整的可选指标体系，评价模型选择 a h p 和模糊模式识别。 通过效益识别和评估分析发现，该地区洪水资源利用的经济效益突出，生态环境效 益和社会效益也十分显著。洪水水资源利用在该地区的可持续发展中具有重要支配作 用，需要给予足够的重视。 关键词：洪水资源利用；功能与需求耦合法；效益识别；定量评估 大连理工大学硕士研究生学位论文 b e n e f i tp a t ha n a l y s i sa n dq u a n t i t a t i v ec a l c u l a t i o no f r e g i o n a lf l o o dr e s o u r c e su t i l i z a t i o no fb a i c h e n gc i t y a b s t r a c t a c c o r d i n g t ot h es i t u a t i o no fo u r c o u n t r y b e i n ge n s l a v e dt os o m ec e n t r e lf l o o dr e q u i r e s a n dr u l e s ，m o s tw a t e ri ss p i l l e da w a y i nf l o o ds e a s o n , a n df e ww a t e ri ss t o r e d eu pi nt h ee n do f f l o o d ，t h e yr e s u l ti ns o m ed i s h a r m o n yo fp e o p l e ，f l o o da n dd r o u g h t v i af l o o dr e s o u r c e a t t e m p e r ，w en o to n l ye m p h a s i z ep r e v e n t i n gf l o o dr i s k ，b u ta l s os t r e s sk e e p i n ga w a yd r o u g h t r i s k e s p e c i a l l yt on o r t hr e g i o n ，i nag i v e na c c e p t a b l er i s kl e v e l ，t h ee l e v a t i o no fw a t e ro ft h e r e s e r v o i r sc a l la v a i l a b l ym i t i g a t es e r i o u sw a t e rs h o r t a g ei nn o r t hr e g i o n ，w h i c ht a k eo ng r e a t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n de c o n o m i cv a l u e f l o o dr e s o u r c eu t i l i z a t i o nn o to n l yh a ss o m e o b v i o u sa n dd i r e c te c o n o m i cb e n e f i t s ，s u c ha sw a t e rs u p p l y ，g e n e r a t ee l e c t r i c i t y , p r o d u c t i o n i n c r e a s i n go fa g r i c u l t u r ei r r i g a t i o n ，r e v e n u ei n c r e a s i n go ff i s h e r ya n dr e v e n u ei n c r e a s i n go f w e t l a n dr e e d ，b u ta l s oh a ss o m ei n d i r e c tb e n e f i t s ，s u c h 嬲 e f f e c t i v e l yi m p r o v i n g e c o e n v i r o n m e n t ，r e p l e n i s h i n gg r o u n dw a t e ra n dc o m i n gt r u es u s t a i n a b i l i t yo fe c o - s o c i e t y t m sp a p e rb a s eo nb a j c h e n gc i t yo nt h el o w e r - m i d d l er e a c h e so fn e n j i a n g a v e r a g ea n n u a l r a i n f a l lo ft k i sa r e ai s4 0 5i n l n ，a v e r a g ea n n u a la m o u n to ft h ee v a p o r a t i o ni sa s4m u c ht i m e s a sa v e r a g ea n n u a lr a i n f a l l t h ea v e r a g ea n n a ln e n j i a n gw a t e rt h a tf l o w st h r o u g hn o r t ho f b a i c h e n gc i t yi s2 0b i l l i o nm 3 ，a n dt h ec o n d i t i o no ff l o o dr e s o u r c eu t i l i z a t i o ni sp r e d o m i n a n t i nv i e wo ft h ef a c tt h a tt h e r ei sr a n d o m i c i t yo nt h eo p p o r t u n i t y ，q u a n t i t ya n de f f e c tf o r t h ep r a c t i c a la c t i v i t i e so ff l o o dr e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，t h eu t i l i z a t i o nb e n e f i t sm a yb ed i f f e r e n t f r o me a c ho t h e r t h e r e f o r e ，t h eb e n e f i ti d e n t i f i c a t i o nm e t h o dw i t hf u n c t i o n d e m a n dc o u p l i n g i sq u o t e di nt h ep a p e r t a k i n gt h ew h o l ew a t e rs y s t e ma st h er e s e a r c ho b j e c t ，i te s t a b l i s h e sa f u n c t i o n a li n d e xs y s t e mi nt e r m so ft h ef u n c t i o na n de f f e c t ，w h i c hm a i n l yi n c l u d ew a t e r s u p p l y ，w a t e rp u r i f i c a t i o n , h y d r o p o w e rg e n e r a t i o n ；a n di ta l s oe s t a b l i s h e sad e m a n di n d e x s y s t e mw i t hr e s p e c tt ot h er e c e p t i v i t ya n dt h ed e m a n do fw a t e rs u p p l ya r e a s t h e n ，b y c o u p l i n gs u p p l ya n dd e m a n d ，u t i l i z a t i o nb e n e f i to ff l o o dr e s o u r c em a yb ei d e n t i f i e d t h ef l o o d r e s o u r c eu t i l i z a t i o nb e n e f i ti sc l a s s i f l e di n t oe c o n o m i c e c o e n v i r o n m e n t a la n ds o c i a l b e n e f i t t h ep a p e re x p r e s s e se c o n o m i ca n de c o e n v i r o n m e n t a lb e n e f i t sw h i c ha r eq u a n t i f i a b l e i nt h em o n e yf o r ma n de v a l u a t e st h en a t i o n a le c o n o m y a n dt os o c i a lb e n e f tw h i c hi s u n q u a n t i f i a b l e ，t h ep a p e rb u i l d saq u a n t i f i c a t i o n a le v a l u a t i o nm o d e lo fs o c i e t a lb e n e f i to f f l o o dr e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，b ya d o p t i n gt h ec o n t r a s t i v ea n a l y s i so fu s ea n d1 1 0 u s ea n dt h e a n a l y s i sa n da p p r a i s e m e n to fe s t i m a t em e t h o d f o rd e f m i t u d i n gt h eo v e r a l le f f e c to ff l o o d r e s o u r c eu t i l i z a t i o no fb a i c h e n gc i t y ，t h ep a p e rb u i l d sam u l t i p l eo b j e c t i v ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm o d e la n de s t a b l i s h e sac o m p l e t ei n d e xs y s t e mb yc h o o s e i n ga h pa n df u z z y i i - 大连理工大学硕士研究生学位论文 r e c o g n i t i o na s s e s s m e n tm o d e l f r o mt h er e s u l to fb e n e f i ti d e n t i f i c a t i o na n de v a l u a t i o n , i ti sk n o w nt h a tt h e r ei s r e m a r k a b l ee c o n o m i c ，e c o - e n v i r o n m e n t a la n ds o c i a lb e n e f i to ff l o o dr e s o u r c eu t i l i z a t i o n c o n s e q u e n t l y ，f l o o d r e s o u r c eu t i l i z a t i o np l a y sad o m i n a n tr o l ei nt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t p r o c e s so f t h ec i t y k e yw o r d s ：f l o o dr e s o u r c e su t i l i z a t i o n ；f u n c t i o n d e m a n dc o u p l i n gm e t h o d ： b e n e f i ti d e n t f i c a t i o n ：q u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o n i i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：五趔丞涟幽剿牮赵捡丝窿啦邋祥 作者签名： 赴纷立日期：2 翌2 址向三l 日 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 五蚴必丝蝉埽塑盗煌蚴鱼虞虹缉 作者签名：必盘日期：型址月卫日 导师签名 ：j 趁手皇址日期：珥年互月耳日 大连理工大学硕士学位论文 1绪论 1 1选题背景及研究意义 我国是严重干旱缺水的国家，也是洪涝灾害频发的国家【l j 。在党中央治水方针和部 党组治水思路的指引下，坚持防汛抗旱并举，开发利用洪水资源，减害增利，以更好促 进人与自然和谐，为全面建设小康社会提供防洪抗旱安全保障，成为各方关注的热门话 题。为此，水利部将洪水资源利用列为2 0 0 3 年重点调研课题，国家防办成立了专题调 研小组，通过资料收集、整理、分析、实地调研、召开座谈会，形成了调研报告。报告 力求全面阐述对洪水及洪水资源化的认识，总结近几年洪水资源化工作的实践经验，分 析存在的问题，并就开展洪水资源化工作提出建议。 洪水资源化具有崭新的时代性，是治水理念更新的产物，是经济社会发展的客观需 要，是新时期治水理论指导下的实践，是与时俱进、开拓创新的结果，是针对传统水利、 传统做法而提出的，是兴利与除害结合、防洪与抗旱并举在新时期的一个具体体现吲。 洪水资源化就是从我国实际情况出发，按照新时期治水思路和理念，全过程、全方位、 多角度地转变“入海为安”的思想，统筹防洪减灾和兴利，综合运用系统论、风险管理、 信息技术等现代理论、管理方法、科技手段和利用工程措施，实施有效洪水管理，对洪 水资源进行合理配置，在保障防洪安全的同时，努力增加水资源的有效供给，维系良好 生态，为全面建设小康社会提供有力的防洪抗旱支撑。 今天提出洪水资源化不是偶然的，有其历史的必然。一是干旱缺水十分严重，据统 计我国年缺水量3 0 0 4 0 0 亿立方米，每年农田受旱面积2 0 0 0 万公顷，全国6 6 8 座城市 中有4 0 0 座供水不足，1 1 0 座严重缺水，2 0 0 0 多万农村人口饮水困难。干旱缺水不仅影 响农业、而且影响工业，不仅影响农村、而且影响城市，不仅影响生产、而且影响生活， 甚至造成河道断流、湖泊于涸、地面沉降，一些地区生态环境的恶化，威胁人类生存， 已成为国民经济发展和社会进步的重要制约因素。二是经济社会可持续发展对水的需求 是全面的提升，不仅是量的增加，更是供水的保证率、均衡性以及符合要求的水质的提 高。经济社会发展与良好生态环境要协调发展。据预测，2 0 3 0 年我国城乡用水总量将达 7 0 0 0 8 0 0 0 亿立方米，接近实际可能利用的水资源量( 约8 0 0 0 9 5 0 0 亿立方米) ，供需 矛盾突出并将长期存在。用传统的思路、办法解决不了我国水资源短缺问题。三是开发 利用洪水资源是有潜力的，据统计分析，全国江河平均每年入海水量约为1 6 0 0 0 亿立方 米，1 9 9 8 年全国入海水量为2 1 3 2 1 亿立方米，且主要集中在汛期以洪水形式入海，如 白城地区洪水资源利用的效益路径分析与定量计算 1 9 9 8 年长江大通站最大3 0 天洪水量2 2 3 1 亿立方米流入东海。四是经济实力的增强、科 学技术的进步、人员素质的提高、治水理念的变化等，使洪水资源化成为可能。 总之，洪水资源化是经济社会发展所需要的，也是有潜力的、可能的，而且在水利 为全面建设小康社会提供支撑中，具有一定的方向性，从这个角度看，洪水资源化比洪 水资源利用更确切【3 1 。要通过开展洪水资源化，把理论意义上的资源更多地变为实际可 利用的资源。河流洪水资源利用效益分析是针对洪水的特性进行效益识别与定量的综合 评估和效益分析。此项研究可提高洪水资源利用的安全性，激励河流沿岸地区和群众利 用洪水资源的积极性，为管理部门做出决策提供技术支持。使各项洪水资源利用措施可 以有计划的得以实施，使湿地、泡沼有效利用洪水资源，区域内与区域间的洪水资源得 到合理配置，从而增加可用水资源量，可取得巨大的经济效益。合理利用洪水可以使多 年缺水的湿地、泡沼、蓄滞洪区也可得到满足其恢复或维持生态环境的水量，地下水资 源也可得到补充，为野生动植物提供栖息和生存的环境，维持正常的生态循环，从而得 到巨大的生态环境效益。经济效益与生态环境效益本身就是一种社会效益，而且洪水资 源利用可以降低洪水风险，灾害事件得到有效避免。总之，本文的研究通过对效益识别、 定量评估和综合评价，为洪水资源利用提供有利的科学依据和技术支持，使得洪水资源 利用措施得以顺利实施，从而带来了巨大的经济、社会与环境效益。 1 2 研究综述 1 2 1国内外洪水资源利用现状分析 我国水资源供需形势紧张已成为突出的社会问题。一方面，水资源总体上匮乏；另一 方面，在来水时，为确保河流和大坝安全，又不得不全力以赴地护送洪水下泄入海，使大量 没有得到充分利用的宝贵水资源白白流失1 4 1 。进入新世纪，水资源短缺已经成为我国水 问题的主要矛盾。面对持续增加的生产生活和生态用水需求，面对日益严峻的干旱缺水 形势，如何为经济社会发展提供足量稳定的淡水资源作为一个重大而紧迫的课题提上议 事日程，雨洪资源利用作为一种最具潜力的开源手段被当代水利人加以实践和探索。 流域洪水资源利用是发挥洪水资源特性、缓解水资源短缺、减少水旱灾害损失、实 现水资源可持续开发利用的重要措施。研究表明，近5 0 年来中国六大江河的实测径流 量均呈下降趋势【5 】，进入2 0 世纪9 0 年代以后，水资源供需矛盾进一步突出，越来越多 的学者开始关注洪水资源利用问题，向立云等【6 】对国内外洪水资源利用的历史进行了阐 述，陶国芳等【7 】对我国洪水资源利用存在的问题进行了分析。一些研究者对洪水资源利 用的实施方法进行了深入探讨，如通过引洪冲湖水、蓄洪调水和直接引洪北调的方式来 实现长江洪水资源化的利用1 8 】；在滦河流域潘家口水库，采用常用的6 种聚类分析方法 大连理工大学硕士学位论文 进行定量汛期分期研究，为实现洪水资源化制定和调整分期汛限水位提供了重要的前提 条件1 9 1 。 洪水资源化也是维系和保护湿地的重要依据和保障，利用蓄滞洪区主动分蓄水库弃 掉的多余洪水来恢复湿地或回补地下水是其中的重要手段【l o 】。在淮河流域，通过采取行 蓄洪区洼地蓄水的方案，减少了蚌埠闸总弃水，增加调节库容多年平均利用率达 5 0 西o ；2 0 0 3 年哈尔滨闸开闸引蓄嫩江洪水总共4 1 7 亿m 3 ，并通过月亮泡向其连通 的它拉红泡、新荒泡引水5 0 0 0 万m 3 ，缓解了白城市的用水紧张局面，部分实现了嫩江 洪水资源化【1 1 】。 由于全球范围内水资源紧缺和暴雨洪水灾害频繁，国内外许多国家在城市和农村 开展了不同规模的洪水利用研究，特别是国外很多经济比较发达的国家，近2 0 年来美 国、加拿大、意大利、法国、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰国、苏丹、也 门、澳大利亚、德国等五大洲约4 0 多个国家和地区在城市和农村开展了不同规模的雨 洪利用研究，并召开过1 0 届国际雨洪利用大会。其中，美国和日本等经济发达、城市化 进程发展较早的国家，城市雨洪利用发展较快。 ( 1 ) 美国 随着人们对洪水及其环境及生态作用认识的不断加深，美国1 9 9 3 年大水之后，在 人烟稀少、资产密度较低的高风险区没有对水毁堤防加固或重建，让洪水迂回滞留于曾 经被堤防保护的土地中，既利用了洪水的生态环境功能，同时减轻了其它重要地区的防 洪压力。1 9 9 5 出台的全国洪泛区综合管理计划中更将恢复洪水高风险区的生态环境功能 作为未来3 0 年洪泛区管理的四大目标之一。 ( 2 ) 日本 自6 0 年代起，日本力图实现“安全确保”的防洪方略，经过3 0 多年的经营，建立起 了较高标准的防洪工程体系，近来认识到通过防洪工程确保安全既不可能也不经济，防 洪观念转变为以一定防洪标准下的“风险选择”策略。在利用洪水方面采取了雨洪就地消 化，洪水资源化利用，在原渠道化的河道上人为造滩、营造湿地、培育水生物种以求形 成类似于自然状态的“多自然河川”等措施。 以上这些国内外雨水洪水资源利用的技术发展和实践积累，都为课题要求的研究具 有有普适性的洪水资源利用风险、效益以及控制风险等问题奠定了坚实的基础。 1 2 2 洪水资源利用效益的研究现状 一些学者对雨洪水资源利用效益分析进行了研究。周维博、李佩成【1 2 】在研究干旱 半干旱地域灌区水资源综合效益评价体系时，建立了灌区水资源综合效益评价的数学模 白城地区洪水资源利用的效益路径分析与定量计算 型，并应用层次分析法( a h p ) 原理，对构建的模型进行了研究。殷峻暹、侯召成【l j j 以大连市碧流河水库为例，根据大连市供水系统的风险及其变化过程，通过分析引蓄洪水 资源的利用情况，建立洪水资源效益分析模型，并对碧流河水库开展的洪水资源利用情况 进行了定量分析。陈洁、许长新【1 4 】从经济学的角度对洪水资源化利用进行了成本收益分 析，认为将防备性投入变为积极性经济循环，在发展经济的同时保护了环境，实现了人 与环境共同发展，洪水利用的收益远远大于其成本。万亮婷等【l5 】对地下水人工回灌工程 经济效益进行科学评价，并针对各种效益提出了相应的计算方法，完善了地下水人工回 灌经济效益分析理论与计算方法。黄初龙、邓伟【1 6 】等利用s u a a w r 灰色聚类法对我国 东北地区的水资源利用进行评价，构建了东北地区的s u a a w r 评价指标体系。邵东国 【1 7 1 、李玮【1 8 】对洪水资源利用的潜力进行了分析，提出了缺水损失法、分摊系数法用来计 算工业供水效益，用水价法计算城市供水效益，对平原地区洪水资源化地下水回灌效益 分为增产、节支、环境效益三部分，并提出了相应的计算公式。y u t a k at a k a h a s i l l 9 等对 日本的河流管理的进程进行了回顾，从以往的集中在经济效益转变为现在的综合性管 理。j i a n gm i n g 2 0 】等以莫莫格国家自然保护区为研究实例，分析和计算了湿地的减缓洪 水效益。j a nj a a pb o u m a 2 l 】等研究了荷兰的水管理与风险之间的关系。r o yb r o u w e r 田j 等对荷兰的洪水管理替代政策进行了综合生态、经济和社会方面的效益评估研究。 总的来说，目前我国对洪水资源利用的途径和措施有了较为深入的研究，但是对 于洪水资源利用效益识别方法、定量分析模型、风险效益综合评价模型等方面，还和国 外特别是一些发达国家有一定的差距。而且到目前为止还没有具体的研究成果和可供推 广的模型。这些现实情况一方面极大的限制了地区、河流利用洪水资源解决水资源短缺 问题的进度和发展水平，另一方面也抑制了区域、流域或群众利用洪水资源的积极性。 使一部分宝贵的淡水资源被浪费，所以加快这些问题的研究，是促进广泛利用、提高节 约意识、珍惜资源的基本前提，也是利用雨洪水资源的科学支持和技术保证。 1 3 研究内容与技术路线 洪水资源利用要坚持整体利益最大化原则，讲求投入与产出、效益与损失的合理 化，坚持趋利避害，利益均衡的原则。洪水资源利用不仅可以在一定程度上缓解区域水 资源紧缺，改善区域生态环境，同时还能有效地减轻排洪压力，减少洪灾损失。不仅能 够产生直接的经济效益，更重要的是具有生态环境效益和社会效益。本文从洪水资源所 具备的功能和量级出发，与河流、区域对水资源的需求对接耦合进行效益识别，对识别 出的效益进行层次结构分析后，归入包含经济效益、生态环境效益、社会效益的综合效 益体系，并建立综合效益定量评估模型和总体评价模型，对洪水资源利用的综合效益进 大连理工大学硕士学位论文 行定量评估和总体评价。本专题拟从以下8 个方面开展研究：( 1 ) 效益识别：利用功能与 需求耦合法对河流洪水资源利用效益进行识别；( 2 ) 效益层次结构分析：对识别出的效益 进行层次结构分析，列入相应的综合效益体系；( 3 ) 定量技术整合：确定经济效益与生态 环境效益的定量评估方法和参数；( 4 ) 社会效益定量评价模型：构建社会效益模糊定量 评价模型；( 5 ) 综合效益定量评估模型：构建综合效益定量评估模型；( 6 ) 指标体系建立： 构建综合效益的多层次半结构指标体系；( 7 ) 多目标综合分析评价模型：构建综合效益的 多目标综合总体评价模型；( 8 ) 实例分析和验证：利用典型的河流、区域进行计算分析和 论证调整。 河流洪水资源利用综合效益评价研究技术路线主要包括“系统分析”、“资料搜集”、 “效益识别方法的确定”、“效益层次结构分析”、“定量技术选择”、“评价指标的选择”、“指 标体系构建”、“评价方法选择”和“综合评价”等阶段。由于综合效益的分析和计算与所研 究区域当地的社会经济情况密切相关的，因此需要大量翔实的实际调查工作，了解掌握 研究区域的相关数据资料。其过程及思路如下图所示。 白城地区洪水资源利用的效益路径分析与定量计算 2区域洪水资源利用措施的研究 2 1 研究区域概况 2 1 1 自然地理概况 白城市位于吉林省西部，东经1 2 1 0 3 8 - 1 2 4 0 2 3 、北纬4 4 0 1 3 4 6 0 1 8 之间。全市东 西长2 1 0 公里，南北宽2 2 9 公里，总幅员面积2 5 7 万平方公里，仅在西北部有1 7 3 2 平 方公里的低山丘陵区，其余均为平原。 由于新构造运动及第四纪地质作用，奠定形成了白城市目前呈现的地形、地貌：由 西北向东南倾斜。区内主要地貌有：堆积高台地，为剥蚀堆积地形。分布在洮北区北 部、镇赉县诬部地区，区内地表起伏较大，后缘高程2 4 0 - 2 8 0 米，前缘高程2 0 0 米左 右；冲积洪积平原，为堆积地形。分布在洮儿河、蛟流河出口，向东南呈扇形散开的 扇形地；通榆县西7 5 公里，面积5 0 0 平方公里左右的霍林河扇形地前缘；镇赉县西北 部，面积仅有9 0 - - 1 0 0 平方公里左右的绰儿河冲积扇前缘；冲积湖积平原，为堆积地 形。分布在我市的中部、东部和南部，占平原区绝大部分，地面呈微波状起伏凸凹不平， 黄土状岗地、湖泡洼地或沼泽湿地在本区相间分布；冲积风积平原，为堆积地形。分 布在通榆县包拉温都乡一带，面积在2 0 0 平方公里左右，高程1 4 0 - 1 4 5 米左右；低 山丘陵，为剥蚀地形。分布在我市的西北部，镇西、好田、东升一带，相对高差为5 0 - 1 4 0 米。 2 1 2 社会经济状况 全市辖洮北区、洮南市、大安市、镇赉县、通榆县，总人口1 9 9 4 7 万人，其中农业 人口1 2 0 7 2 万人，非农业人口7 8 7 5 万人，人口增长率为4 1 。 全市国内生产总值约1 8 4 亿元，其中一、二、三产业所占比例分别为3 8 5 8 、2 5 0 9 、 3 6 4 1 。第一、第三，特别是第三产业在g d p 中比例有逐年上升趋势。2 0 0 3 年全市人 均g d p 为3 8 0 7 元、农村人均纯收入2 8 4 5 元。 2 1 3 水文气象特征 白城市属温带大陆季风气候，春季干旱多风，夏季温热多雨，秋季昼夜温差大， 冬季寒冷少雪。多年平均气温4 7 ，日照时数为2 9 3 9 5 小时。全市多年平均降水量为 4 0 6 3 毫米，但年内分布不均，主要集中在六月、七月、八月三个月中。全区年蒸发量 1 8 4 6 毫米左右，是降水量的5 倍。干旱是这里的主要气候特征，据建国以来资料统计， 大连理工大学硕士学位论文 春旱发生频率为9 1 4 ，夏旱为7 7 9 ，秋旱为7 9 。干旱严重的困扰全市的生产、生活 和生态，制约了白城经济的发展。 白城市有一江七河，其中嫩江、洮儿河为省内主要江河。嫩江为松花江的北源，干 流全长1 3 7 0 k m ，流域面积2 9 7 万k m 2 ，月亮泡就位于嫩江下游1 3 0 3k m 处。洮儿河是 嫩江下游最大的支流，发源于内蒙古科尔沁右翼前旗，全长5 9 5k m ，流域面积3 3 0 7 万 k m 2 ，其上游在内蒙古科右前旗境内有察尔森水库，下游经月亮泡水库调蓄后泄入嫩江。 其它河流有；蛟流河、文牛格尺河、呼尔达河、二龙涛河和额木特河，除文牛格尺河外， 均属嫩江水系。 白城市现有水库8 座，其中大型2 座，中型6 座，小型3 座；总蓄水能力在1 8 亿 m 3 左右；大小泡塘遍布全境，其中大于1 平方公里以上的有11 6 个，水面总面积8 0 0 k m 2 ， 蓄水量在1 0 亿m 3 左右；境内有3 大湿地：向海湿地、莫莫格湿地和月亮泡湿地，总幅 员面积约1 5 0 万h m 2 。其中水域面积3 8 7 万h m 2 ，草原面积8 万多h m 2 ，芦苇面积l o 万多h m 2 ，林地面积4 万多h m 2 。 2 2 区域洪水资源利用的可行性分析 2 2 1 利用月亮泡水库引蓄嫩江洪水 月亮泡水库位于吉林省的西北部，该地区属北温带大陆性季风气候区，气候特征是 春季干旱多风沙，夏季炎热短暂，秋季干燥凉爽，冬季严寒漫长；降水量少，蒸发量大， 多年平均降雨量4 0 5 m m ，多年平均蒸发量1 7 4 9 m m 。 月亮泡水库是一座以灌溉、养鱼为主的综合利用的大型水利枢纽工程。集水面积 3 x 1 0 4 k m 2 ，设计总库容11 9 9 x l o s m 3 ，兴利库容4 5 9 x 1 0 8 m 3 ，养鱼水面2 1 2 万亩，保护 着3 0 万人，6 0 万亩耕地，2 0k m 长白公路，以及嫩江铁路桥、大安市、吉林红岗油田， 使其免遭洪水侵害。水库建有一座泄洪闸，即哈尔金闸，闸孔净宽4 8 m ( 单孔8 m ，共六 孔) ，最大引水能力2 0 0 8 m ，设计最大泄水能力1 6 4 4m 3 s 。水库处于洮儿河与嫩江的 交汇处，洮儿河水通过水库泄入嫩江。 水库设计正常高水位1 3 1 o o m ，但是由于洮儿河上游用水增加，修建了大量的拦蓄 工程，现在洮儿河的正常径流已难以汇入到月亮泡中，月亮泡水库建成后一直处于低水 位运行中，根据1 9 7 6 铀0 0 0 年水库实际运行资料，2 5 年中只有7 年库水位达到了 1 3 1 o o m ，尤其在1 9 9 3 年之后只有1 9 9 8 年的正常蓄水位达到1 3 1 0 0 m 。原设计灌溉3 5 7 万亩的水库，已不能满足近距离内大安市、镇赉县6 3 万亩水田用水需要。洮儿河的水 量不足对周边灌溉农业造成了很大的影响。作为月亮泡湿地的主要水体，水库水面面积 的逐年减小对于湿地存续发展也十分不利。 白城地区洪水资源利用的效益路径分析与定量计算 图21 月亮泡洪水资源利用示意图 f i 9 2is k e t c h m a po f f l o o d t e s o u r o e $ u t i l i z a t i o n i n y u e l i a n gp a o 月亮泡水库是嫩江的旁侧水库，有丰富的嫩江水与水库擦肩而过，其往流量约占吉 林省多年平均水资源量的5 0 ，而多年以柬对于嫩江过境水量利用率不到l 。面对水 资源短缺与丰富的过境水量得不到充分利用这一矛盾引用嫩江水是个有效措施，可 以缓解洮儿河水的不足，满足当地用水需要( 如图21 ) 。但嫩江的水量集中于夏季， 以洪水形式出现，要将嫩江洪水资源加以利用，就需要考虑其中的可能性与风险，对两 条河流的水文特性加以科学的分析和比较。 通过对嫩江与洮儿河4 5 年的年、月及汛期逐月径流过程的对比，发现嫩汀与洮儿 河的径流存在如下差异和特点： a ) 洮儿河径流量较小，在上游迓步修建水利工程后，没有充足的水量进入月亮泡，难 以维持月亮泡水库的正常运行：嫩江水量充沛，有丰富的水量从月亮泡水库旁侧流过。 在地理位置上月亮泡连接着嫩江与洮儿河，嫩江大水时能够回灌月亮泡水库。 b ) 嫩江与洮儿河年径流总量丰枯相似年份较多，但是有3 3 以上的年份嫩江处于丰水 而洮儿河水量平水或较枯，存在径流补偿条件。 c ) 汛期遂月径流对比可见有超过4 67 的年份嫩江平水或丰水而洮儿河较枯，对应 月数也超过了3 7 。 d ) 洮儿河洪水过程历时较短，嫩江洪水过程历时较长，而且嫩江洪峰一般在洮儿河洪 峰过后到达月亮泡断面，具有安全截蓄嫩江退水水量的可能。 大连理工大学硕士学位论文 e ) 每年嫩江在洮儿河最后一次洪水后仍有丰沛水量通过，而此时洮儿河的流量较小。 根据分析可见，月亮泡有条件接纳洮儿河和嫩江两方面的来水。三分之一以上的年 份两河存在径流补偿条件，汛期可引蓄嫩江洪水，在削弱嫩江洪峰增强下游防洪安全的 同时，可将洪水转化为可用水资源。而两河径流特性的差异对于引嫩江汛期水量入月亮 泡水库，实现洪水资源化，非常有利1 。 2 2 2 白城地区洪水资源利用的其他具体措施 ( 1 ) 利用白城市泡沼资源引蓄洪水 白城地区有丰富的泡沼资源，可以蓄洪利用，其中蓄水量超过3 0 0 万矗的泡沼共 有6 7 个，总蓄水量为1 2 6 7 亿m 3 。 ( 2 ) 引蓄洪水补充地下水库 白城地区目前年用水量的9 0 为地下水，地下水开采量已达到可开采量的8 4 ，采 取合理措施补充地下水成为当务之急。日常对于地下水的大量抽取为洪水下渗提供了大 量的地下水库的蓄水空间，在引水与泡沼蓄水的过程中洪水的下渗可以补充这些空间。 在2 0 0 3 年引洪过程中，短期内地下水水位上涨了0 5 1 o m 。所以以泡沼蓄水的方式来 补充地下水大有可为乜4 1 。 ( 3 ) 利用洪水资源维护湿地存续 白城地区有莫莫格与向海两大湿地，近年来由于生产生活用水增多与水资源的短 缺，进入湿地的水量逐渐减少，湿地退化严重，利用汛期洪水恢复湿地是洪水资源的另 一重要措施。莫莫格湿地位于嫩江右岸，可以直接从嫩江引水。向海湿地的自然水源为 霍林河，并修建了向海水库。近年来霍林河水源不足，己经修建了引挑入向工程。 利用泡沼、湿地引蓄洮儿河与嫩江的洪水是洪水资源利用概念的集中体现，它改变 了以泄为主的制洪策略，将汛期的洪水引入泡沼，使非常规的洪水资源变为常规的水资 源进行利用。 引蓄洪水必须根据其环境的承载力，充分蓄水的同时，留有余地，拦蓄过程中主要 以工程措施为主，非工程措施为辅。除采取了洪水应急方案、洪水预警等非工程措施以 外，针对区域内水利工程的实际情况，制定具体的实施方案、预案；依法治水，统一调 度。调度洪水，如同战争一样，必须依法行政、统一指挥、统一调度。 2 2 3 引蓄洪水的优化调度 在引蓄洪水的同时，白城市始终以水资源优化配置、全面节约、有效保护和高效利 用为目标，使其在灌溉农田、灌溉芦苇、水面养殖及保护生态环境等多方面互利，减少 浪费，提高水的利用率。同时又能避免用水单位之间发生冲突，使水行政主管机关更好 白城地区洪水资源利用的效益路径分析与定量计算 地行使管理权。在进行水资源调配时，我们始终坚持以下几项原则：一是坚持科学调 度，安全第一的原则。洪水利用必须以科学预测、科学调度为前提，把安全放在第一位。 要对可能发生的洪水进行了预测分析，搞清相应洪水的规律；要制定各种洪水防洪方案、 预案；要处理好水库防洪与兴利的关系，通过水库汛限水位的动态控制，科学地调整汛 限水位，增加兴利库容。二是坚持统一指挥，服从大局的原则。无论科学调度还是风险 调度，都要坚持统一指挥，统一调度，任何单位和个人，没有指挥中心的命令，决不允 许肆意蓄水。只有这样，才能确保防洪安全，合理配置水资源，提高洪水的利用效益。 在发生利益冲突时，个人利益要服从集体利益、局部利益要服从全局利益。三是坚持轻 重缓急，优先蓄洪的原则。即根据灌溉、养鱼、湿地等蓄洪需要，分层次、分阶段蓄水。 例如，主汛期先蓄湿地、泡塘，水库留出一定的防洪库容，防汛后期再蓄水库。四是坚 持计划蓄洪，定量分配的原则。即各用水部门、单位要提前报拦蓄洪水计划，以供参考， 然后根据实际来水情况进行洪水水量分配。五坚持风险分担，利益共享的原则。谁受益， 谁负担。考虑社会公平性，并针对洪水管理措施可能造成的不公平加以补救；考虑洪水 的生态和资源效益的维持和发挥。六是坚持科学、实用、便于操作的原则。七是坚持工 程措施与非工程措施相结合的原则。 2 3 洪水资源利用的实践 从2 0 0 3 年，白城市开始洪水资源利用的探索性实践。白城市委、市政府十分重视 引蓄洪水工作，把这项工作作为改善白城生态环境，发展白城经济的重要环节。经过对 全市引蓄水工程的考察。研究制定了引蓄水规划。规划的主要内容：一是完成向莫莫格 湿地供水工程建设，争取供水：二是进行嫩江沿线引水工程维修，特别是月亮泡水库哈 尔金闸的检修，抓住机遇及时引水；三是进行引洮工程的清淤加固，提高引水能力，并 要加快完成“引霍入向 工程建设；四是加快正在进行的水库除险加固工程建设，不能 因建设影响蓄水，也不能因蓄水影响工程进度。上述规划，从2 0 0 3 年初开始实施，到 汛前基本全部完成。 嫩江提水从4 月1 0 日开始，至9 月2 5 日，全市共引蓄洪水1 0 5 8 亿m 3 。嫩江来水 较大，引蓄水效果较好，共提引洪水8 6 8 亿m 3 。月亮泡水库蓄水4 2 5 亿m 3 ；镇赉县境 内2 个提水站提水2 4 亿m 3 ；镇赉县引水2 亿m 3 。此外，大安市两个较大自然泡塘新荒 泡和它拉红泡，通过月亮泡水库引蓄水近7 5 0 0 万m 3 。洮儿河、蛟流河来水较少，总量2 亿多m 3 的来水，全部被引蓄利用：团结水库蓄水2 1 0 0 万m 3 、群昌水库蓄水1 4 0 0 万m 3 、 洮儿河灌区引水8 5 0 0 多万m 3 、引洮工程引进5 0 0 0 万m 3 左右。 大连理i 大学硕士学位论文 圈2 2 自城市引蓄。挥示意嘲 f i 9 22s k e l c h m a p o f d l v e n i o n w a r e = - a n ds t o r i n g w a t e r p 叫c o t i nb a i c h c n g c i t y 洪水资源化是白城市走可持续发展道路的必然结果，几年的实践表明，洪水资源 利用不仅解决了白城市的用水矛盾，还带来了显著的经济、社会及生态效益。当然洪水 资源利用的尝试并不仅仅只是受益，更多的是在实践中吸取教训，同时寻找不足。只有 发现问题，弥补不足才能更好的发展。总结如下： i ) 日r 蓄洪水工程年久失修，工程不配套 我市江河控性工程少，调蔷能力小，8 座大中型水库有6 座正在除险加固，月亮泡 水库按蓄滞洪区建设尚未启动，群昌水库也存在安全隐患，8 0 以上引水闸门年久失修， 设备老化，有的启闭不灵或无启闭设备，木质闸门多数已经腐烂，很少闸门能达到设计 引流能力；引水渠道多数没有达到设计标准，且淤积严重，不能满足设计过流需要，蓄 水泡塘没有检测设备。总的看引蓄洪水工程基础设施少、标准低，工程配套率不高、引 蓄洪水能力较弱。 2 ) 洪水资源利用率