第一章緒論 

1.1 研究的目的及意義 
水資源可持續(xù)利用是實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的基本條件。人類對水資源的需求量正隨著社會發(fā)展、人口增長等因素增加，可利用水資源卻因嚴(yán)重的水污染等而漸漸減少，加之人們對水資源是取之不盡的錯誤認(rèn)識造成的水資源浪費(fèi)，引發(fā)出水資源中世界范圍的戰(zhàn)略性問題——供需矛盾(劉昌明  2002;  劉昌明和王紅瑞  2003)，也是當(dāng)今世界最受關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。 我國淡水資源總量居世界第六位，但人均占有量較低。我國農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)用水量正因人口增長、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)規(guī)模及農(nóng)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大等因素日益增加，導(dǎo)致水資源的開發(fā)利用程度和水資源的保護(hù)壓力愈來愈大 (賈紹鳳等  2004;  閔慶文  2004;  楊全明等  2005)，加上近年水體污染的進(jìn)一步惡化，使得水資源可利用量越來越少，導(dǎo)致許多地區(qū)出現(xiàn)缺水和斷水的現(xiàn)象，水資源問題越來越突出。中國科學(xué)院預(yù)測我國人均水資源量在本世紀(jì) 30 年代將因人口增長至 15 億左右而減少至 1800 m3，屆時，水資源供需端的矛盾會更加突出。 涇惠渠灌區(qū)作為陜西省的大型灌區(qū)，為陜西經(jīng)濟(jì)的騰飛作出了巨大的貢獻(xiàn)，被譽(yù)為關(guān)中“白菜心”。其灌溉歷史悠久，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平較高，糧食平均產(chǎn)量保持在 760kg 左右，雖然耕地面積僅占全省耕地面積的 2.5%，但糧食總產(chǎn)量卻占全省糧食總產(chǎn)量的 5.8%。 涇惠渠灌區(qū)由涇河張家山自流引水，涇河是其主要水源。涇河屬雨洪式多泥沙河流，其徑流時空分布不均勻，豐枯變差大，汛期主要補(bǔ)給是降水，河水含沙量大，枯水期河水含沙量小，主要補(bǔ)給是地下水，在 7~9 月的夏灌期，大流量、高含沙同步出現(xiàn)。灌區(qū)的地下水主要是埋深在 10 m~30 m 之間、礦化度在 1~3 g/L 之間的潛水，其 PH 值 7.8，且絕大部分（80%）是重碳酸鹽水，適作農(nóng)業(yè)灌溉用水(劉平平  2014)。近年，渠首引水量逐年減少，主要原因如下：近年涇河年徑流量總體減少了；涇河來水的含沙量高，利用率很低；涇河來水時段跟灌區(qū)農(nóng)作物需水時段不同步，加之灌區(qū)渠首樞紐調(diào)蓄能力低，導(dǎo)致涇河徑流大量。這樣使得灌區(qū)地表水資源滿足不了灌區(qū)農(nóng)業(yè)需水，加上灌區(qū)生活用水戶和工業(yè)用水戶均存在一定程度的缺水，致使灌區(qū)地下水嚴(yán)重超采，由此可見灌區(qū)供需矛盾問題之尖銳。
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1.2  國內(nèi)外研究進(jìn)展
隨著人類社會的發(fā)展，水資源需求量越來越大，水資源可利用量卻因人為的污染等因素越來越少，加之人們居住位置與水資源分布的不相稱，需求量大的地區(qū)淡水資源少，使得各地水資源供需矛盾問題很是尖銳，制約著當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展，是全世界共同存在的問題。 聯(lián)合國從 20 世紀(jì) 80 年代到現(xiàn)在，多次在水資源大會指出水資源危機(jī)的情形以警醒全世界(馮寶平等  2006)，國際水與環(huán)境會議于 1992 年 1 月在柏林召開，會議中強(qiáng)調(diào)了水對于環(huán)境與發(fā)展的重要性，明確了處理好水問題是 21 世紀(jì)的發(fā)展的關(guān)鍵(Gotot  and WTD  1989)。馬哈茂德阿布扎依德（世界水文理事會主席）曾預(yù)測全世界 66 個國家在2050 年的缺水狀況將達(dá)到嚴(yán)重缺水，這些國家的人口總量占了全世界的 2/3(何希吾 1998)。全世界 21 世紀(jì)的發(fā)展“一看人，二看水”的觀點(diǎn)也多次被一些專家提出，由此可見，左右 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一就是能否實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用(Juanico M and Friedler E 1998;  呂宏興等  2002)。為之，聯(lián)合國于年起，將每年的月日定為“世界水日”以警醒全人類增強(qiáng)水的危機(jī)感，增強(qiáng)珍惜、愛護(hù)及合理開發(fā)利用水資源的意識(Ssthi L Net al. 2006)。因此，切實(shí)并及時地解決好各地水資源供需矛盾，實(shí)屬刻不容緩(Kanarek A and Michail M 1996)。 世界各國及很多學(xué)者為緩解世界水資源緊張的情勢做了很多關(guān)于水資源的研究，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍樾翁岢隽艘欢ǖ木徑鈱Σ?武春莉  2012)。Jardor（2004）等研究了城市水資源的承載力，并指出城市的發(fā)展規(guī)劃應(yīng)考慮城市水資源的承載力，此研究只是從供水角度；Harris（2007）將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域水資源作為衡量區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行了一定深度的研究。(托婭  2006)。法國、加拿大、美國等國家把水資源的管理納入法制軌道，建立了完備的取水許可或水權(quán)登記制度(Gleiek P H 2003)。以色列建國初期就制定了一系列水資源相關(guān)法。實(shí)行地下水和地表水的聯(lián)合調(diào)度、統(tǒng)一分配及開發(fā)利用水資源必須經(jīng)過政府批準(zhǔn)的取水許可證制度(武春莉  2012)。約旦政府采取了開源、節(jié)流和保護(hù)水資源的政策以解決當(dāng)?shù)厮Y源嚴(yán)重短缺的困難。為了利用冬季降水修建水庫、攔洪壩，大力調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，以低耗水作物為主，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，灌溉用水盡量使用低質(zhì)水、河水及庫水(肖淮仁  2012)。在植樹造林方面選用耐旱的低耗水樹種(李廣賀 2002)。 
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第二章涇惠渠灌區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 

2.1  基本概況
涇惠渠灌區(qū)北接渭北黃土臺塬，南、東、西分別以渭河、石川河、涇河為界，處于關(guān)中平原中部，為一較完整的水文地質(zhì)單元，清峪河位于灌區(qū)北部，呈東西流向。灌區(qū)總面積 13.13 萬 hm2，東西長約 70km，南北寬約 20km，設(shè)施灌溉面積 9.69 萬 hm2，有效灌溉面積 8.79 萬 hm2。轄渭南、西安、咸陽 3 市的閻良、富平、高陵、臨潼、涇陽和三原 6 縣（區(qū)）（圖 2-1），有 626 個行政村，48 個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。灌區(qū)海拔高程處于 350 m~450 m 之間，地面坡降 1/300~1/600，由西北向東南傾斜，地面和地下徑流排泄條件好。涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中地塹的北部口鎮(zhèn)一關(guān)山斷層分界線南側(cè)，固市凹陷、涇陽~三原斷裂、咸渭斷裂分別為灌區(qū)由南向北的地質(zhì)構(gòu)造單元，新生代以來強(qiáng)烈沉降使得灌區(qū)內(nèi)沉積了巨厚的第四紀(jì)松散沉積物。受地質(zhì)構(gòu)造控制，灌區(qū)在地貌上形成了涇渭河沖積階地和一、二級黃土臺塬。其中涇渭河沖積階地可劃分為涇渭河河漫灘、一級、二級、三級階地，其中二級階地的面積占了絕大部分；一、二級黃土臺原海拔高程分別在 380~450m、450m，分別分布在徑陽~三原一線以北、清峪河以南和清峪河以北。灌區(qū)的西北及北部邊緣分布有黃土臺塬、洪積扇。 
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2.2 地表水利用現(xiàn)狀 

涇惠渠灌區(qū)地表水源來源于渠首自流引水，，自 1995 年至 2010 年 16 年涇惠渠灌區(qū)渠首平均實(shí)引水總量 3.41 億 m3，整體呈現(xiàn)出上升趨勢，1995~2000 年平均實(shí)引水量 3.09億m3，2001~2005 年平均實(shí)引水量 3.46 億 m32006~2010 年平均實(shí)引水量 3.74 億 m3。50%、75%保證率下現(xiàn)狀水平年內(nèi)需水量較大的月份均為 1 月、4~8月份和 12 月份；2020 年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，農(nóng)作物的種植比例相對于 2010 年有所調(diào)整，由圖3-4 可知，不同保證率下規(guī)劃水平年內(nèi)需水量較大的月份與 2010 年一致，也分布在 1月、4~8 月份和 12 月份，但現(xiàn)狀水平年，年內(nèi)最大需水月份在 6 月，而規(guī)劃水平年內(nèi)最大需水月份在 12 月。 

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第三章 涇惠渠灌區(qū)供需水預(yù)測及供需平衡分析 ..... 16 
3.1  代表年及水平年 ..... 16 
3.2  需水量預(yù)測方法 ..... 16 
3.3  需水預(yù)測結(jié)果 ......... 17
3.4  可供水量預(yù)測 ......... 24 
3.4.1  供水原則及順序 ....... 24 
3.4.2  可供水量分析 ........... 24 
3.5  供需水平衡分析 ..... 25
3.6  本章小節(jié) ........ 27 
第四章 涇惠渠灌區(qū)供水風(fēng)險評價模型 ...... 28 
4.1  風(fēng)險的定義及特征 .......... 28 
4.2  供水風(fēng)險分析及其指標(biāo)的選取 ........ 28
4.3  供水風(fēng)險綜合評價模型 ........... 31 
4.4  灌區(qū)供水風(fēng)險綜合評價模型 ............ 32
4.5  本章小節(jié) ........ 34 
第五章 涇惠渠灌區(qū)供水風(fēng)險分析 ...... 35 
5.1  供水風(fēng)險評價指標(biāo)計算結(jié)果及分析 ......... 35 
5.2  供水風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重 .......... 43
5.3  供水風(fēng)險評價 ......... 44 
5.4  減少供水風(fēng)險對策 .......... 48
5.5  本章小節(jié) ........ 48 

第五章涇惠渠灌區(qū)供水風(fēng)險分析

5.1  供水風(fēng)險評價指標(biāo)計算結(jié)果及分析
參照文獻(xiàn)（阮本清等  2005），將供水風(fēng)險指標(biāo)及綜合評價評語等級分為 5 個級別，分別對應(yīng) 5 個標(biāo)準(zhǔn)值，即高、較高、中等、較低、低，其對應(yīng)的風(fēng)險程度分別為災(zāi)變風(fēng)險、不可接受風(fēng)險、邊緣風(fēng)險、可以接受的風(fēng)險、可以忽略的風(fēng)險，見表 5-1。涇河是涇惠渠灌區(qū)地表水的主要水源，根據(jù)張家山水文站 1960~2010 年 51 年實(shí)測水文系列頻率分析，分別選取 25%、30%、37.5%、40%、50%、55%、62.5%、75%、85%、95%頻率的年徑流量作為規(guī)劃水平年（2020 年）的渠首引水量，見表 5-2。結(jié)合供需平衡章節(jié)中規(guī)劃水平年各保證率下農(nóng)業(yè)需水的計算結(jié)果，根據(jù)前文提及的供需平衡調(diào)節(jié)計算方法計算出在各來水條件下涇惠渠灌區(qū)在規(guī)劃水平年的逐日缺水量。然后根據(jù)各指標(biāo)計算公式算出各來水條件下各供水風(fēng)險指標(biāo)的值，見表 5-3，各指標(biāo)變化趨勢分別見圖 5-1、5-4、5-8、5-9、5-13。 由圖 5-1 可知，隨著來水頻率增加，渠首年徑流量的減少，涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶可靠性指標(biāo)總體呈下降趨勢，趨勢線的斜率 k=1.37，下降趨勢較為明顯，說明涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶可靠性指標(biāo)受年徑流量影響較大。多年均值 93.8%，說明年平均缺水天數(shù)較少，參照表 5-1 可知涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶可靠性高。豐水年、平水年間的下降趨勢較緩，枯水年的下降趨勢較陡，說明年徑流量越少，對涇惠渠灌區(qū)可靠性指標(biāo)的影響越大。很顯然，在頻率為 75%的枯水年的可靠性較部分平水年還高。頻率為 62.5%、75%來水年的灌溉月需水占灌溉年需水的比值、月徑流占年徑流的比值分別見圖 5-2、5-3，由圖可以看出兩個年份年內(nèi)灌溉需水主要的月份均是 1 月、4 至 8 月和 12 月.
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結(jié)論 

人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展是我國實(shí)現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標(biāo)的前提。區(qū)域的發(fā)展建設(shè)需以水資源條件為基礎(chǔ)，城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長都應(yīng)與當(dāng)?shù)厮Y源的支持相協(xié)調(diào)，合理有效的利用區(qū)域水資源。 本文分別以 2010 年和 2020 年為現(xiàn)狀年和規(guī)劃年，采用定額法對灌區(qū) 50%和 75%水文年的需水量進(jìn)行了預(yù)測及供需平衡分析。基于風(fēng)險理論，構(gòu)建了涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶供水風(fēng)險分析的指標(biāo)體系，采用層次分析法和熵權(quán)構(gòu)建供水風(fēng)險綜合評價模型，獲得不同來水頻率典型年的供水風(fēng)險綜合評價值，并進(jìn)行供水風(fēng)險評價，提出減少涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶供水風(fēng)險的對策，取得的成果如下： 
（1）2020 年與 2010 年相比，灌區(qū)灌溉需水量減少，占總需水量的比例下降了 7%左右；工業(yè)需水量增加，占總需水量的比例增加了 5%左右；生活需水量增加，占總需水量比例增加了 1.6%左右。 
（2）50%保證率下灌區(qū) 2010 年總需水量 45793.23 萬 m3，缺水量為 0，2020 年灌區(qū)總需水量 44672.77 萬 m3，缺水量為 0；75%保證率下灌區(qū) 2010 年總需水量 63372.27萬 m3，缺水量 7020.27 萬 m3，缺水率 11.08%，2020 年灌區(qū)總需水量 59495.77 萬 m3，缺水量 5800.97 萬 m3，缺水率 9.75%。 
（3）隨著來水頻率增加，渠首來水量減少，涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶： 可靠性總體呈下降趨勢，多年均值 93.8%，可靠性高，灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶可靠性指標(biāo)主要受年徑流量影響，在一定程度上也受徑流年內(nèi)分配影響。 協(xié)調(diào)性總體呈下降趨勢，但波動性較大，多年均值 67.86%，較高，受年徑流量、徑 流年內(nèi)分配的綜合影響。 彈性總體呈下降趨勢，多年均值 9.05%，彈性低，說明灌區(qū)缺水時間較為集中，主要受徑流年內(nèi)分配的影響。 脆弱性總體呈下降趨勢，多年均值為 0.55%，脆弱性低，說明灌區(qū)處于缺水狀態(tài)時受到的不利影響不是很嚴(yán)重，受年徑流量、徑流年內(nèi)分配綜合影響。 日最大缺水率呈上升趨勢，波動性較大，多年均值為 65.61%，較高，說明灌區(qū)最壞缺水情形較為嚴(yán)重，在豐水年份主要受徑流量年內(nèi)分配的影響；在平水年份主要受年徑流量影響，同時徑流年內(nèi)分配對其也有些許影響；在枯水年份主要受年徑流量的影響。 
（4）隨著來水頻率增加，渠首來水量減少，涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水戶供水風(fēng)險綜合評價值總體呈遞增趨勢，最大為 72.82%，風(fēng)險較高，屬不可接受風(fēng)險；最小為 15.39%，風(fēng)險低，屬可忽略風(fēng)險，極值比為 4.73，變化幅度很大。
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參考文獻(xiàn)(略) 

本文編號：208563