第四节 水资源供需平衡计算与分析

天然状态下的水资源在时间和空间上的分布是不均匀的，与人类社会经济发展用水和生态环境用水的要求往往不相一致，为此需要建设水利工程，对天然状态下的水资源进行调节，以满足社会经济发展和生态环境用水的需要。在特定的水资源条件和需水要求下，充分发挥水利工程的作用，通过水利工程的调节计算，可得到水利工程供水与需水之间的关系，这就是水资源供需分析。

一、供需平衡分析概述

水资源供需平衡是指在一定区域，一定时段内，对某一发展水平年和某一保证率的各部门供水量和需水量平衡关系分析。或：在特定的水资源条件和需水要求下，充分发挥水利工程的作用，通过水利工程的调节计算，可得到水利工程供水与需水之间的关系。供水量和需水量相近为平衡，供大于需的部分为余水量，供小于需的部分为缺水量。其目的是摸清区域内水资源供需现状，预测未来，揭示区域内水资源供需关系的内在规律和主要矛盾，探讨水资源开发利用的途径与潜力，提出实现水的长期稳定供给方案，为加速工农业生产的发展和水利建设提供科学依据。

（一）水平年

区域水资源供需分析主要是为了掌握未来一段时期区域需水能够满足的程度。通常并不针对未来每一年去分析，而是选择几个代表年去分析，通过对代表年的分析，基本掌握区域水资源供给与需求的态势。选择出的代表年，要能够反映区域发展不同阶段社会经济达到的水平、相应的需水水平和水资源开发水平，所以通常称其为水平年。一般来说，需要研究三个阶段的供需情况，即现状情况、近期情况、远期情况，也即三个水平年情况。现状水平年又称基准年，是指现状供需情况以已过去的某一年为代表来分析，近期水平年为从基准年以后的5～10年，远期水平年一般为从基准年以后的15～20年。供水的目的是为了促进区域社会经济的持续发展，从而供需分析的水平年应尽可能与区域国民经济和社会发展规划的水平年相一致。

现状情况是未来发展的基础，因此要作多方面的调查和分析研究，力求反映实际情况。近期供需情况将可能直接为有关单位编制年度计划、五年计划提供依据，因此要求一定的精度，例如要求需水作合理性论证，增加的供水量要有工程规划为依据，还要作必要的投入产出分析等。远期供需情况将对未来发展态势作出展望，要求的精度可低一些。

（二）代表年

在水资源供需平衡分析中，常常选择有代表性的平水年、枯水年与特枯水年作为设计代表年。一般地，平水年频率P=50%，枯水年P=75%，特枯水年P=90%或P=95%。在进行水资源供需分析时，北方干旱缺水地区一般要分析P=50%和P=75%两种代表年的供需情况，南方湿润富水地区一般要分析P=50%、P=75%和P=90%（或P=95%）三种代表年的供需情况。具体一个区域进行水资源供需分析时，选几种代表年来分析，要根据分析的目的来定，例如北方干旱缺水地区，如想通过分析提出特枯年份的对策措施，则分析P=90%或P=95%代表年供需状况是必不可少的；又如南方湿润富水地区，已经觉得平水年的供需分析在决策中不能说明多大问题，在分析时，就不必进行P=50%的代表年的供需分析。

（三）分区单元

水资源供需关系分析，一般需要将一个大的区域划分成若干分区。对每一分区单元进行供需分析，然后逐级汇总。

水资源供需分析在流域和省级行政区范围内以计算分区进行，对城镇和农村须单独划分，并对建制市城市单独进行计算。现状年的城市范围为城市建成区，规划水平年的城市范围为城市规划区。流域与行政区的方案和成果应相互协调，提出统一的供需分析结果和推荐方案，然后再进行全国汇总、分析和平衡。

（四）计算时段

水资源供需平衡计算时段的划分，总的原则是：能够突出不同时段的水资源量的余缺情况，不至于掩盖水资源的供需矛盾。

（五）分析方法

1.系列法

在水平年确定后，要预测区域内各分区各部门不同水平年的需水量，综合考虑区域内水资源条件、需水要求、经济实力、技术水平等因素，作出近期和远期水平年水利工程建设方案的初步安排。根据预测的需水量和相应的水利工程安排情况，按照可供水量计算方法，作水资源长系列的逐年分析计算，以掌握未来不同来水条件下区域水资源供需状态。

一般来说，区域内各概化用户要求的供水保证率是不同的。生活、工业用户的保证率高，农业用户的保证率可低一些等。在计算中要予以考虑。通过对长系列调节计算结果的统计分析，可得到不同来水频率下的各分区各部门的余缺水量。

2.典型年法

按历史长系列逐年进行分析计算，往往分析计算工作量大，而且在系列资料缺乏时，这种分析计算还难以进行。所以，在一般的区域水资源供需分析时，亦可采用典型年的方法。

与单项工程选择典型年不同的地方是，区域供需分析中所要选择的典型年是面上的典型年，其范围包括整个区域或区域中的一大部分。由于不同地区不同年份的不同季节的降水、径流及用水状况差异很大，即使同一年，区域内各分区的降水频率也不一定相同，这样就给典型年的选择带来了一定的困难。所以，在选择一个流域或一个区域的典型年时应考虑河流上、中、下游的协调与衔接，并从面上分析旱情的特点及其分布规律，找出有代表性的年份。

水资源供需分析计算一般采用长系列月调节计算方法，以反映流域或区域的水资源供需的特点和规律。《全国水资源综合规划技术细则》规定七大流域应采用长系列方法，主要水利工程、控制节点、计算分区的月流量系列应根据水资源调查评价和供水预测部分的结果进行分析计算。无资料或资料缺乏的区域，可采用不同来水频率的典型年法。

（六）供需分析计算原则

（1）在时段单位（月或旬）内，不考虑时段内来水、需水等不均匀变化。逐时段计算时，认为面临时段的需水、地表来水和降雨入渗补给量等已知，而未来时期的情况未知。

（2）对每一计算分区内的供水区，要结合供水工程实际情况，划分出地表水源供水区和地下水源供水区，以及两者相重叠部分。混合水供水区是地下水与地表水能够进行相互补偿的供水范围。地域上以计算分区为单位，每个计算分区内不同需水要求所对应的纯地下水供区、纯地表水供区和混合水供区的比重预先给定。

（3）计算分区的当地径流，只考虑其可利用量参与计算，供水对象限定于所在单元，并只能满足农业需水要求。承压水和海水利用不考虑其补给来源。

（4）每个计算分区的地下淡水层，视作一个地下水库。不考虑地下水库间的水力联系。每个地下水库均受到规定的允许埋深变幅的约束，超出上限埋深的地下水视为弃水。地下水库的供水对象限定于所在单元。

（5）按照需水要求供水。在农业需水范围内的供水所产生的地表回归水依具体流域而定。在城镇生活、工业需水范围内供水所产生的地表回归水中，只考虑其中经污水处理厂处理后的可利用部分参与计算。

（6）每个地表水工程只对其指定的供水区承担供水任务。只有当满足规定供水任务且在工程满蓄后尚有余水时，多余水量依次为下游水库所存蓄。水库存蓄不下的多余水量，则按照计算分区的水流走向，依次由计算分区的河网调蓄库容存蓄。余水的利用规定滞后一个时段。

（7）河网调蓄库容所存蓄的水量只限于满足所在单元农业需水要求。各单元的田间蓄水只限于存蓄跨流域引水工程在冬天非灌溉季节的引水，并只用于满足汛前灌溉季节的需水要求。河网调蓄水量和田间蓄水的时段蒸发渗漏损失，按时段初蓄水量的某一百分比计算。

（8）地表水库的时段蒸发渗漏损失按时段初水库水位来计算；地下水库时段潜水蒸发损失按时段初地下水埋深来计算。

（9）面临时段各项供水对浅层地下水的补给量，规定滞后一个时段。

二、区域水资源供需平衡分析

供需分析计算一般进行二至三次水资源供需分析。一次供需分析是考虑人口的自然增长、经济的发展、城市化程度和人民生活水平的提高，按供水预测的“零方案”，即在现状水资源开发利用格局和发挥现有供水工程潜力的情况下，进行水资源供需分析。若一次供需分析有缺口，则在此基础上进行二次供需分析，即考虑强化节水、污水处理再利用、挖潜配套以及合理提高水价、调整产业结构、合理抑制需求和保护生态环境等措施进行水资源供需分析。若二次供需分析仍有较大缺口，应进一步加大调整经济布局和产业结构及节水的力度，具有跨流域调水可能的，应考虑实施跨流域调水，并进行三次供需分析。实际操作按流域或区域具体情况确定。水资源供需分析时，除考虑各水资源分区的水量平衡外，还应考虑流域控制节点的水量平衡。

1.一次平衡分析

水资源一次供需分析，就是在流域现状供水能力与外延式增长的用水需求间所进行的供需分析。在水资源需求方面，考虑不同水平年人口的自然增长，经济结构不因水的因素而变化，城市化程度和人民生活水平外延式提高，预测不同水平年各分区各部门需水量。在水资源供给方面，在不考虑新增供水投资来增加供水量的前提下，考虑生态环境要求进行区域可供水量调节计算。

水资源一次供需分析本身不是目的，而是希望通过一次供需分析来了解和明晰现状供水能力与外延式用水需求条件下的水资源供需缺口。更为重要的是，水资源一次供需分析的缺口为水资源的开源、节流和污水处理回用安排提供了基础。如当地水资源进一步挖潜，包括通过地表水和地下水的进一步开发、污水处理回用等提高区域供水能力，以及通过提高水价、工程性节水措施、量化管理等抑制用水需求增长，使缺口的上下包线同时向内收缩，以解决或缓解水资源供需矛盾。

水资源一次供需分析主要回答三个问题：一是确定在无新的供水工程投资条件下，未来不同阶段的供水能力和可供水量；二是确定在无直接节水工程投资条件下，未来不同阶段的水资源需求自然增长量；三是确定现状开发状态下，未来不同阶段的水资源供需缺口，为确定节水、治污和挖潜等措施提供依据。

2.二次平衡分析

水资源二次供需分析，主要是在一次供需分析的基础上，在水资源需求方面通过节流等各项措施控制用水需求的增长态势，预测不同水平年需水量；在水资源供给方面通过当地水资源开源等措施充分挖掘供水潜力，给出不同水平年供水工程的安排；通过调节计算，分析不同水平年供需态势。

通过供给与需求两方面的调控，如果二次供需分析不存在缺口，则实现了区域水资源的供需平衡。如果还存在缺口，在抑制需求和增加供给共同作用下，一次供需分析的缺口将有较大幅度的下降，即得到二次供需分析的缺口。

在二次供需分析时，要进行供给与需求两个方面调控的多种方案分析计算，从中选择最好的方案。从而，二次分析的供需缺口，实质上是在充分发挥当地水资源承载力条件下仍不能满足用水需求的缺口。对于这一缺口，在有外调水条件的地区，可以考虑实施外调水予以解决。

3.三次平衡分析

水资源三次供需分析，是在二次供需分析的基础上，进一步考虑跨流域调水解决当地缺水问题，将当地水与外调水作为一个统一整体进行调配。将二次平衡的供需缺口作为需水项，以不同调水规模的方案作为新增供水项参加水资源供需平衡。通过不同方案的对比和分析，为确定调水工程的规模提供依据。

一次供需分析是初步摸一摸供需情况的底，并不要求供需平衡和提出实现平衡的方案计划。若一次供需分析有缺口，则在此基础上进行二次供需分析，即考虑进一步新建工程、强化节水、治污与污水处理再利用、挖潜等工程措施，以及合理提高水价、调整产业结构、抑制需求的不合理增长和改善生态环境等措施进行水资源供需分析。二次供需分析则要求努力平衡和提出实现平衡的方案计划。若二次供需分析仍有较大缺口，应进一步加大调整产业布局和结构的力度，当具有跨流域调水可能时，应增加外流域调水并进行三次水资源供需分析。

三、供需平衡宏观控制

进行区域水资源供需分析的最终目的，是要提出本区域在不同发展时期水的长期供给的措施、方案和计划，其中的核心问题是要宏观控制住水资源的供需平衡。

（1）选取的计算水平年要与国民经济发展总目标协调一致。

（2）用某一来水频率的典型年来控制水资源的供需平衡。

水资源的供需平衡是一种相对的平衡，具有一定的保证率概念。在某一保证率它平衡了，而在另一保证率时，又可能出现不平衡。一个区域究竟选择哪一种保证率控制水资源的供需平衡，是个复杂的问题，严格来说应通过经济效益等方面的论证来确定。一般，在水资源匮乏的地区，为了充分利用平水年份的水资源，选择的保证率可以低些；相反，在水资源充沛、供水工程投资较低的地区，选择的保证率可适当的提高。

（3）进行河道外用水和河道内用水的协调平衡。

按用水的性质分类，水资源供需平衡可分为河道外用水的供需平衡和河道内用水的供需平衡。河道外用水为工业、农业、生活等用水，河道内用水为水力发电、航运、冲沙以及维持河道生态用水等，两者既相互联系，又相互制约。在一个流域内，选择一些有代表性的控制站，以河道内的用水要求作若干方案，然后进行整个流域的河道外用水的供需平衡分析，最后选择一种认可的方案。

（4）为严重缺水区做出补水布局安排。

区域内水资源供需缺口较大的地区是缺水地区，必须要通盘规划之后，统筹考虑做出合理补水布局安排，才可能保证实现地区之间的水资源供需的大致平衡。