5. 水庫蓄水消耗水量分析 因水庫攔蓄大量的水會造成水量的損失，水庫的蓄水與水量的變化對河道徑流產(chǎn)生了影響，根據(jù)水庫的大小與功能需要具體分析。 5.1 水庫蒸發(fā)損失水量 由于水庫的建設(shè)增加了水面面積，水庫蓄水以后，庫區(qū)由陸地蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樗嬲舭l(fā)，陸地蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)相比一般很小，原河道面積與增加的水面面積相比一般也可忽略不計(jì)，因此以水庫水面面積作為蒸發(fā)損失量面積，一般采用水面蒸發(fā)能力與面積計(jì)算，也可實(shí)測資料水量平衡計(jì)算。 蒸發(fā)量是以一段時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水的相當(dāng)深度來計(jì)算的，和“降水量”單位相同，方向是相反的。蒸發(fā)量是水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)變成汽態(tài)，逸入大氣中的過程稱為蒸發(fā)。觀測一定面積的水面在一段時(shí)間間隔內(nèi)因蒸發(fā)減少的水層深度來確定蒸發(fā)量大小，單位為毫米。測量蒸發(fā)的儀器常用的有小型蒸發(fā)器和大型蒸發(fā)池兩種。 水庫水面蒸發(fā)量的計(jì)算是水面蒸發(fā)能力與水面面積的乘積，其值稱為水庫毛蒸發(fā)量。 由于水庫水面直接接受大氣降水，不屬于區(qū)間加入，因此，計(jì)算水庫水面蒸發(fā)量應(yīng)該扣除水面接受的降水量，水面蒸發(fā)能力與降水之差再與水面面積的乘積，其值稱為水庫凈蒸發(fā)量，一般稱水庫蒸發(fā)量就是指水庫凈蒸發(fā)量；河道水面的蒸發(fā)量也是指凈蒸發(fā)量。凈蒸發(fā)量參加水量平衡的計(jì)算，其中水庫由于人類活動(dòng)影響的結(jié)果應(yīng)該參與天然徑流量的還原統(tǒng)計(jì)，但影響不大一般忽略。 一般以日計(jì)算累計(jì)到月值，或者以月平均水面與相應(yīng)的蒸發(fā)降水計(jì)算，最后累計(jì)到年值。需要指出的是，在黃河流域日或月份凈蒸發(fā)量可能會出現(xiàn)負(fù)值，但年值為正值。 為了簡化，我們采用小浪底水庫實(shí)測水庫資料進(jìn)行簡化計(jì)算蒸發(fā)量。1980-2000年庫區(qū)年平均降水量為603.2mm，年平均水面蒸發(fā)量1088.5mm，壩前水位255m時(shí)庫容約65億m3，水面面積大約為300km2，按此數(shù)據(jù)作為年均計(jì)算得水庫毛蒸發(fā)量為3.27億m3，凈蒸發(fā)量為1.46億m3。 從全面的觀點(diǎn)來看，水庫蒸發(fā)水量與不攔蓄之間誰的蒸發(fā)損失大是一個(gè)問題，在水庫里水體被堆積只有庫區(qū)表面的水參與蒸發(fā)損失，如果把同樣的水放進(jìn)河道流動(dòng)，流動(dòng)的水比靜止的水蒸發(fā)量要大，當(dāng)然也與當(dāng)?shù)卣舭l(fā)降水條件有密切關(guān)系，河道距離越長蒸發(fā)量越大。一類極端的例子，北方河流大部分都會斷流，如果河流水庫蓄水蒸發(fā)，與進(jìn)入有一定距離的河道，所產(chǎn)生的蒸發(fā)損失從定量來看，無疑水庫蓄水的蒸發(fā)損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于河道的蒸發(fā)損失。那么就此可否說水庫的非用水損失就很小，當(dāng)然不可以，因?yàn)槌畮焖幁h(huán)境外還有諸如滲漏等損失的產(chǎn)生。另一個(gè)極端，如果這部分水不攔蓄在水庫里而是自然流向大海損失更大。 需要指出的是水庫的蓄水增加了大的水面和地下水補(bǔ)給范圍同時(shí)也改變了區(qū)域氣候環(huán)境的變化，水面蒸發(fā)量增加勢必導(dǎo)致區(qū)域或附近降雨增多的可能性，水庫比未建設(shè)時(shí)的空氣濕度更大和更潮濕又直接影響蒸發(fā)能力與未建庫時(shí)相比呈明顯的減少趨勢。 5.2 水庫滲漏損失量 水庫滲漏量分為壩基滲漏、庫底滲漏和庫岸側(cè)滲三部分。壩基滲漏可利用壩下反濾溝實(shí)測流量資料推算水庫滲漏量。多數(shù)水庫有壩下反濾溝實(shí)測流量資料，可直接作為壩身滲漏量的依據(jù)。但庫底和庫岸滲漏量難以直接觀測，只有根據(jù)水文地質(zhì)資料通過水量平衡法估算。如果位于水文控制斷面以上的水庫，其滲漏量只有部分回歸到設(shè)計(jì)站斷面以上時(shí)，則水庫滲漏量只計(jì)算未回歸到設(shè)計(jì)站斷面以上的部分。 水庫滲漏量是水庫的主要非用水消耗損失。 5.3 水庫蓄水變量分析 水庫蓄水變量是某一時(shí)段始末水庫蓄水量的差值。水庫蓄變量主要采用封閉式蓄水變量檢查，各月（日）蓄水變量累計(jì)蓄水變量：各日蓄水變量可累計(jì)月蓄水變量，各月蓄水變量可累計(jì)年蓄水變量。從建庫起累計(jì)蓄水變量即水庫蓄水量應(yīng)該永遠(yuǎn)是正值，即水庫一直蓄水。 由于黃河是多泥沙河流，水庫沖淤變化較大，水庫庫容會有變化，需要對蓄水變量累計(jì)與蓄水量進(jìn)行校核，如三門峽水庫每年汛前汛后的水庫庫容變化要進(jìn)行測驗(yàn)，對當(dāng)年相應(yīng)的庫容與蓄變量要進(jìn)行修正。 對于中小型水庫，特別是小型水庫如果主要功能是工農(nóng)業(yè)等河道外用水，其水庫的蓄水變化量主要受引水的影響，那么水庫的蓄水變量就不應(yīng)與工農(nóng)業(yè)用水重復(fù)統(tǒng)計(jì)。 6. 水文站與引水問題 黃河下游引水統(tǒng)計(jì)還包括下游灘區(qū)農(nóng)業(yè)用水、口門引水誤差、未控引水以及其它因素等。黃河下游引黃干流水向流域外的引水在90%以上，全河向流域外供水占全部的流域耗水量的31%。 水文站附近的引水涵閘所引起的測驗(yàn)誤差不容忽視。一些未控制測驗(yàn)水量對水資源量也有一定影響。水文站的測驗(yàn)受很多因素的影響，如水庫的蓄泄水量，水文站附近的引水也對水文測驗(yàn)會造成影響。如高村水文站山東東明縣城市用水通過黃河大堤引水口位于斷面以上，引水渠在斷面與水文站房之間，韓董莊閘位于花園口水文站斷面以下，但引水口通過黃河灘區(qū)在斷面以上。 在灌溉期距離水文站斷面附近的引水涵閘由于不確定因素多采用晝停夜引，對水文測驗(yàn)有一定影響，如利津水文站是黃河最后進(jìn)入渤海的把口站，根據(jù)水文測驗(yàn)規(guī)范非汛期3至5天進(jìn)行實(shí)測，每天8時(shí)與20時(shí)（冬季18時(shí)）觀測水位，根據(jù)水位與流量曲線推算流量，這樣如果涵閘引水影響的夜間，那么水文站推流有可能系統(tǒng)偏大，造成一定的誤差。諸如此類以及水庫閘門泄洪與閉合都可能對庫區(qū)出庫水文站測驗(yàn)造成影響，設(shè)立能夠非汛期使用的自計(jì)水水位計(jì)并參與資料的整編應(yīng)是不錯(cuò)的彌補(bǔ)。 以沁河為例論述水文站與斷面上下的水量利用的復(fù)雜關(guān)系，沁河的水利建設(shè)始于秦漢時(shí)代，廣利灌區(qū)為我國最古老的灌區(qū)之一。 沁河是跨省河流，來水主要在上游的山西、用水主要在下游在的河南。沁河不僅有跨本流域的引沁濟(jì)蟒，還有丹東渠（丹河）跨黃河流域的引水入海河流域（衛(wèi)河）。 張峰水庫位于潤城水文站以上約80km，水庫樞紐主體工程于2005年6月開工建設(shè)，2007年11月8日完工。是沁河干流上第一座控制性骨干水庫工程，由樞紐工程和輸水工程兩部分組成，主要提供生活用水和工業(yè)供水、農(nóng)村人畜飲水，并兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用功能。總庫容3.94億m3，工程建成后，年供水量可達(dá)2.07億m3，輸水工程總干道全場145km，設(shè)計(jì)引水流量為6.45 m3/s。年發(fā)電量達(dá)769萬千瓦。 潤城水文站以下的杜口村、拴驢泉水電站庫容不大屬于徑流電站，主要是引沁濟(jì)蟒渠道與河口村電站的退水。 潤城渠引水沁河經(jīng)潤城水文站測驗(yàn)后發(fā)電用水后大部分退入沁河。 五龍口水文站位于沁河出山口。五龍口水文站上游38km有引沁濟(jì)漭總干渠，這是跨流域把沁河的水引進(jìn)蟒河。在該總干渠引水口上游，1991年建成的拴驢泉水電站，設(shè)計(jì)為日調(diào)節(jié)水電站，根據(jù)國務(wù)院（85）國函字59號文規(guī)定：為保證引沁灌區(qū)按設(shè)計(jì)流量引水，電站尾水后修建反調(diào)節(jié)工程。電站采用分期實(shí)施方案，現(xiàn)發(fā)電尾水利用倒虹吸引至引沁總干渠。 引沁濟(jì)漭總干渠黃委會許可水量3.80億m3，2001-2005年渠首平均引水量為4.36億m3，引沁濟(jì)漭渠道進(jìn)入蟒河隧道3孔閘門，其中有一孔為河口水電站發(fā)電用水直接回到沁河，引沁灌區(qū)與下游廣利等灌區(qū)的分水比例為6：4，河口電站系利用引沁灌區(qū)灌溉余水和引沁總干渠向下游廣利灌區(qū)分水發(fā)電，遵循結(jié)合灌溉，不影響灌溉的原則；其年平均水量為0.97億m3，故引沁濟(jì)漭年平均水量為3.39億m3。 2007年12月河口村水庫開始興建，該庫位于沁河最后一段峽谷出口，下距五龍口水文站約9km。五龍口站的左岸為廣惠渠和右岸為新利渠，新利渠停測數(shù)年，引水口在斷面以上3-5km，引水口附近有從沁河引水小電站退水。 五龍口站斷面下200m有小發(fā)電退水。五龍口站下2km的廣利渠首（廣利干渠）閘引水，水文站沒有計(jì)量和資料匯編。 丹河在沁河干流五龍口與武陟站之間左岸加入。丹河山路平水文站測驗(yàn)河道同時(shí)測驗(yàn)豐收渠（丹西渠），丹東渠位于斷面上游左岸5km的有間距不到1km的兩個(gè)引水口除供給電廠用水外，最后匯入一穿山隧洞進(jìn)入黃河流域外海河流域的衛(wèi)河大沙河，水文站沒有計(jì)量。2007年丹東渠跨黃河流域引水0.85億m3。兩渠引水由青天河水庫供水。 7. 重復(fù)利用水量 重復(fù)利用水量是指同一用水系統(tǒng)中，所有未經(jīng)處理或經(jīng)過處理后重復(fù)使用的水量總和。如果把黃河作為一個(gè)系統(tǒng)，那么黃河也存在重復(fù)利用水量。 根據(jù)“寧夏河套灌區(qū)引用黃河水量分析研究” [1]在黃河斷流頻繁的時(shí)段提出黃河水利用過程存在重復(fù)利用水量：就寧夏河套灌區(qū)而言，衛(wèi)寧灌區(qū)一方面引水，另一方面又不斷排水，下游的青銅峽灌區(qū)也在重復(fù)同樣過程，青銅峽灌區(qū)引水量中包含了衛(wèi)寧灌區(qū)的排水部分，這一排水量就是重復(fù)利用水量。這一情況與工業(yè)用水中的總用水量、取用新鮮水量、重復(fù)利用水量、重復(fù)利用率之間關(guān)系是一樣的。衡量寧夏河套地區(qū)引用多少黃河水量，應(yīng)當(dāng)與工業(yè)用水中取用新鮮水量一致，而不應(yīng)與工業(yè)用水中的總用水量一致。同樣道理青銅峽灌區(qū)與內(nèi)蒙古河套灌區(qū)之間也存在重復(fù)利用水量。衛(wèi)寧、青銅峽灌區(qū)引排水量以10年均值為計(jì)算依據(jù)，并假定內(nèi)蒙古河套灌區(qū)年引水量為60億m3，寧蒙河套灌區(qū)重復(fù)利用水量47.59億m3，重復(fù)利用率33.9%。 借用這個(gè)概念全黃河流域存在著重復(fù)利用的甘肅的引黃水后的退水進(jìn)入黃河干流，部分又被寧夏灌區(qū)利用、寧夏的“大引大排”回歸黃河水量，又被內(nèi)蒙古灌區(qū)利用，寧蒙等退水未被利用又可能進(jìn)入黃河下游地區(qū)利用。 以2006年為例，黃河引水量為373.7億m3（不含內(nèi)流區(qū)1.23億m3），流域耗水量為303.7億m3，退入河道水量為69.9億m3，如果把退水作為復(fù)用水量，重復(fù)利用率18.7%；，黃河干流引水量為276.8億m3，干流流域耗水量為223.1億m3，退入干流水量為53.6億m3，重復(fù)利用率19.4%。1997年是黃河流域斷流最多的年份，重復(fù)利用率達(dá)到23.8%。 可見，黃河流域水資源利用有大量的引出水量也有相當(dāng)部分水量退回到河道，因此存在重復(fù)利用水量問題，大約有二成的水重復(fù)利用，特別是枯水年比較突出。 需要指出按照流域耗水量的概念退回河道的水量作為回歸水量已被扣除。 8. 結(jié)語 黃河流域河川徑流的還原計(jì)算是黃河流域水資源評價(jià)規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是眾多科研和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)。深入探討黃河水量的計(jì)算方法，總結(jié)歸納流域用水特點(diǎn)很有必要。 8.1 “流域耗水量”的理念建立：根據(jù)黃河流域特點(diǎn)結(jié)合還原水量的概念建立流域耗水量，也是黃河專家的一致的理念，不僅是眾多的與水資源相關(guān)的科學(xué)研究基礎(chǔ)，同時(shí)也是黃河的生產(chǎn)與水量調(diào)度的基礎(chǔ)。黃河引耗水有其特殊性，具體問題需要分析，流域耗水量不以用水屬地統(tǒng)計(jì)耗水只統(tǒng)計(jì)引出河道與能夠回歸河道多少，簡單明了。 8.2 黃河流域是水資源匱乏的流域，同時(shí)還承擔(dān)流域外供水的重任，包括向天津供水，河北白洋淀生態(tài)修復(fù)供水。黃河下游引黃干流水向流域外的引水在90%以上，全河向流域外供水占全部的流域耗水量的31%。 8.3 黃河流域由于歷史的地理的技術(shù)等原因存在著大引大排，也存在著重復(fù)利用的可能，用水統(tǒng)計(jì)“下河沿模式”的建立，對于眾多類似的水文斷面有著很好的借鑒作用。 8.4 黃河流域的還原計(jì)算比較復(fù)雜，諸如地下水的開采與地表水的關(guān)系，以及煤炭等礦產(chǎn)資源的開發(fā)對水資源的影響都有得于進(jìn)一步的探討與研究。