珠江水资源预警体系的建立及应用研究

水文JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY第29卷第3期2009年6月Vol．29No．3Jun ．,2009预警就是事先发出警报，是度量某种状态偏离预警线的强弱程度并发出预警信号的过程。

预警思想和预警方法古已有之。

在20世纪40年代初期，随着雷达、计算机的出现和战争的需要，诞生了雷达预警系统，并正式提出了预警系统的科学概念[1]。

科学系统的预警理论研究和方法产生距今不过60多年的时间，随着系统科学的不断发展，科学预警的思想和方法便迅速地向其它领域和学科延伸，预警的系统方法被广泛地应用于经济、社会、人口、资源、环境等各个方面。

近年来，随着水资源供需矛盾的日益突出和对水资源保障要求的提高，水资源预警的研究和应用得到高度重视。

研究水资源预警问题，对制定应对水资源危机应急预案，保障供水安全有十分重要的现实意义[2-4]。

1水资源预警的基本概念和内容1.1水资源预警的基本概念及意义水资源预警就是将预警的理论和方法应用到水资源的开发利用和管理中，对水资源的质和量偏离期望状态的程度给出相应级别的警戒信息并提出综合性对策，从而高效科学地指导水资源的开发利用，加强水资源保护，促进社会经济和流域水资源的协调发展[5-7]。

水资源预警的重要应用之一是为流域的水资源配置和调度提供科学的决策依据。

流域水资源配置方案是大尺度和宏观的问题；流域水资源调度是将规划层面的水资源配置方案依据实时信息落实到实际调度操作的过程，是“预报、决策、实施、再预报、再决策、再实施”的循环往复向前滚动的决策过程。

流域水资源调度必须具备两大基础，一是宏观配置基础，它提供了制定实时调度方案所需的总控条件；二是实时调度的信息基础，主要包括流域水循环模拟信息、水文气象预报信息和用水户的实时需水信息等[8]。

因此，在实际的水资源开发利用和管理中，建立水资源预警机制，对科学开展水资源调度，实施流域水资源优化配置方案，实现水资源的可持续开发利用有重要的意义。

1.2水资源预警的基本内容目前，国内外有关水资源预警的理论研究和应用成果较少，对水资源的预警研究尚处于探索阶段，研究内容也尚无统一界定，往往根据水资源利用者的目的而确定[9-11]。

水资源预警内容一般包括：水量变化、水质变化、自然因素变化、经济因素及社会因素等变化。

水资源预警系统是由警情诊断、警源分析、警兆分析、警度预报和排警调控等过程组成的反馈控制系统。

建立涉及流域水资源利用过程所出现的危机因素的相关数据库，并做到长期监控，是预警的基础；准确的信息监测、正确的预警分析是实现预警目的的前提。

警情诊断必须依据预警要素进行判断，预警要素亦即预警指标，其反映流域水资源系统出现的异常情况。

因此，建立流域水资源预警指标体系，从而达到科学分析和决策，是水资源预警的关键，也是水资源预警研究的重要内容。

2水资源预警体系的建立2.1基本思路水资源系统是以水为主体构成的一种特定系统。

它是由水源、供水、用水、排水等因素组成，涉及水资源的时空分配、水资源的质量和可供水量、供水的组成、供水的保证率、用水的性质收稿日期：2008-12-10基金项目：水利部水利前期工作项目资助（水规计[2006]128号）作者简介：姚章民（1963-），男，广东汕头人，教授级高级工程师，博士，主要从事水文水资源研究。

珠江水资源预警体系的建立及应用研究姚章民1，张建云2，3，贺瑞敏2，3（1.水利部珠江水利委员会水文局，广东广州510610； 2.南京水利科学研究院，江苏南京210029；3.水文水资源水工程科学国家重点实验室，江苏南京210029）摘要：从水资源预警的基本概念出发，提出建立流域水资源预警体系的思路和预警指标的选择原则。

根据珠江的水资源及开发利用特点以及存在的水资源突出问题，设计了一套适合于珠江水资源预警的指标体系。

建立了珠江4个重点区域的干旱预警体系，并在珠江枯季水量调度工作中得到很好的应用，为珠江的水资源调配提供决策依据。

关键词：水资源预警；指标体系；水资源调度；珠江中图分类号：TV213.4文献标识码：A文章编号：1000-0852（2009）03-0046-04第3期及排水方式等[12]。

水资源系统是一个十分复杂的大系统。

流域水资源预警体系包括预警指标（若干反映流域水资源状态变化的要素）、预警诊断分析、预警目的（水资源最突出的问题，如旱情预警、水污染预警等）、预警发布标准和预警目标（预警发布的范围）等几部分组成。

其中，预警指标的选择和预警标准的确定是至关重要的。

构建流域水资源预警指标体系应根据流域水资源开发利用评价的要求，选择能在不同方面反映流域水资源可持续开发利用过程中不良现象趋势，且能表示危机程度和趋势的主要特征量，来确定预警指标，构成流域水资源预警指标体系。

2.2预警指标及预警标准预警指标体系由若干反映流域水资源可持续开发利用过程中不良现象趋势，且能表示危机程度和趋势的主要特征量组成。

预警标准是指是否应当发出警报，以及发出何种程度的警报的判别标准。

预警标准的设置要准确，如果标准设计过松，则会使得有危险而未能发出警报，造成漏警，从而削弱了预警的作用；如果预警标准设置过严，则会导致不该发出警报时却发出了警报，导致误警，产生不良效果。

选择预警指标一般遵循以下原则：（1）可操作性原则。

所选择的预警指标应是可操作的，要充分考虑到数据及其指标量化的难易程度，要能全面地反映流域水资源系统中的各种内涵，尽量利用现有的统计指标及有关规范标准。

（2）准确性原则。

所选择的预警指标必须能够较及时、准确、灵敏地反映流域水资源开发利用过程中出现的各种问题以及变化和发展的趋势。

（3）可靠性原则。

所选择的预警指标，其数据来源必须可靠，同时统计数据的样本数量尽可能的大，即有较长时间序列，以满足预测的需要，从而实现预警的目的。

（4）相匹配原则。

相互匹配是指预警指标要与具体的预警目的和预警方法相互匹配，即预警目的不同，预警指标不同；不同的预警方法，预警指标也不同。

（5）动态性原则。

随着时间的推移和条件的变化，流域水资源系统发生了变化，个别预警指标可能不再具有预测的作用。

因此需要适时地用新的预警指标进行替换和调整，以保证预警指标具有充分的代表性。

预警指标的选择很大程度上决定流域水资源预警指标体系的合理性以及预警系统能否成功实现预警目的。

因此，必须遵循上述的原则，同时在预警指标的综合、对比和选择过程中，各种指标的重要性不能等同看待，而是应该科学确定指标的权重系数[13-15]。

3珠江水资源预警体系3.1珠江水资源预警指标的选择近年来，珠江干旱出现频率高、持续时间长、波及范围大，给工农业生产带来严重影响，使流域经济遭受重大损失。

由于干旱，流域上游的来水减少，导致珠江河口咸潮上溯加剧，造成珠江三角洲的珠海、澳门等城市供水紧张，引发供水安全问题。

当前，干旱引发的水资源危机在珠江表现得尤为突出。

根据水资源预警指标的选择原则，结合珠江水资源及开发利用特点以及存在的水资源突出问题，从简单、实用和可操作性角度出发，以降水量、流量和含氯度这3项指标作为珠江水资源的基本预警指标，构建珠江水资源预警指标体系见表1。

表1珠江水资源预警指标体系表3.2珠江干旱预警体系构建思路随着经济社会的发展，因干旱引发的水资源短缺和生态环境问题越来越受到广泛关注，而干旱对生态环境的影响涉及植被、水文、土壤等各个方面，而各地情况差异很大，因此不可能用一个统一的指标来判别不同地区出现的水资源短缺和生态环境问题。

珠江的地域广阔，不同区域的水资源特点和存在的问题各不相同，预警的目的也不同。

因此，必须根据珠江的自然地理、水资源等自身特点，筛选生态环境较脆弱且易受干旱影响，而且政治经济地位较重要的区域，分别对这些区域干旱指标进行分析研究，建立其干旱预警体系。

珠江干旱预警体系构建技术路线见图1。

图1珠江干旱预警体系构建技术路线图3.3珠江重点区域干旱预警体系本文选定珠江三角洲、雷州半岛、韩江流域和东江源区作为珠江干旱预警体系的重点研究区域。

3.3.1珠江三角洲珠江三角洲面积26820km2，常会因干旱加剧咸潮上溯，威胁本地区供水安全和生态环境健康，因此，珠江三角洲的干旱指标主要针对咸潮预警，选用枯季（10月至次年3月）上游控制站径流量和珠江三角洲面降水量两个指标构建干旱预警体系。

珠江三角洲的水量主要来自上游的西江、北江和东江三大水系。

对枯季西江梧州水文站、北江石角水文站及东江博罗水文站流量以及珠江三角洲的面降水量进行干旱指标等级分析计算，得到珠江三角洲干旱预警体系见表2。

目标层准则层指标层珠江水资源预警干旱预警降水量流量咸潮预警流量含氯度选择重点干旱区域确定干旱预警指标干旱预警等级划分干旱预警指标分析建立干旱预警体系姚章民等：珠江水资源预警体系的建立及应用研究47第29卷水文3.3.2雷州半岛雷州半岛东西宽97km ，南北长190km ，是珠江沿海最大的干旱区，干旱缺水的问题非常突出，随着当地经济的发展，地下水严重超采，生态环境日益恶化。

受自然地理条件限制，无法依靠当地贫乏的水资源解决干旱问题，只能采用从邻近江河调水来缓解半岛内重要城市供水的紧张局面。

因此，雷州半岛的干旱指标主要选用邻近江河控制站径流量和雷州半岛面降水量两项指标。

邻近江河控制站选用九洲江的缸瓦窑水文站、鉴江的化州水文站。

对枯季这两站的流量和雷州半岛的面降水量进行干旱指标等级分析计算，得到雷州半岛干旱预警体系见表3。

3.3.3韩江流域韩江流域面积30110km 2，主要涉及广东、福建两省，是跨省河流，干旱问题常常引发福建省与广东省的水资源调配矛盾，因此韩江流域的干旱指标主要采用韩江上、中、下游控制水文站的径流量和韩江流域面降水量两个指标。

上游控制站选用汀江的上杭水文站，中游选用汀江的溪口水文站和梅江的横山水文站，下游选用韩江的潮安水文站。

对枯季上述水文站的流量和韩江流域的面降水量进行干旱指标等级分析计算，得到韩江流域干旱预警体系见表4。

3.3.4东江源区东江源区面积5094km 2，东江是珠江三角洲和香港地区的重要饮用水源，东江源区干旱直接影响东江水资源的量与质。

选用枯季上游定南水的胜前水文站和东江干流的龙川水文站的流量以及东江源区的面降水量来进行干旱等级分析计算，得到东江源区干旱预警体系见表5。

以上干旱预警体系，在做好枯季降水、径流预测的前提下，可提前发布干旱预警，为流域水资源调配提供决策依据。

预警时以流量为主要权重指标，面降水量指标为辅。

当来水指标达到表中不同干旱等级相应流量时，分析计算各区域面降水量，结合面降水量指标划定相应的干旱等级，依据以下原则对各区域干旱等级进行预警。

（1）当本区域面降水量指标与流量指标达到相同干旱等级时，则本区域干旱等级为两者相应的干旱等级。

如两者干旱等级均为中度干旱，则本区域定为中度干旱。