关于《玛瑙河流域水资源供需平衡指数研究》的学术研究报告

一、 研究团队、期刊与发表信息
本研究由刘玉婷（长江科学院水资源综合利用研究所、水利部长江重点实验室）、张政（湖北水利水电职业技术学院）、洪晓峰、杨涵、张琴、袁喆（均来自长江科学院水资源综合利用研究所、水利部长江重点实验室）共同完成。该研究论文以《玛瑙河流域水资源供需平衡指数研究》为题，发表于《水利水电快报》期刊，并于2026年6月2日进行了网络首发。

二、 学术背景与研究目标
本研究属于水资源规划与管理领域，聚焦于流域尺度水资源供需平衡评估。研究背景基于两个关键现实需求：其一，玛瑙河作为长江中游北岸一级支流，兼具支撑区域（宜昌市夷陵区、当阳市、枝江市）经济社会发展与维系长江干流水生态安全的重要战略地位，其水资源状况是长江大保护战略在区域实践的关键一环。其二，流域内受亚热带季风气候影响，降水时空分布不均，加之工业化和城镇化进程加快，水资源供需矛盾日益凸显。然而，现有研究多集中于大型流域，对玛瑙河这类跨行政区、兼具发展与生态功能的中小流域，其水资源供需状态的精准量化分析与未来风险预判尚显不足。

因此，本研究旨在：1. 系统分析玛瑙河流域的来水、供水及需水特征；2. 量化评价流域在不同水文保证率下的水资源供需平衡状态；3. 识别流域水资源短缺的时空分布特征与关键症结；4. 为玛瑙河流域乃至长江同类支流的水资源优化配置、科学调度与管理决策提供技术支撑和理论依据。

三、 详细研究流程与方法
本研究以2021年为现状水平年，2030年为规划水平年，构建了一套从基础数据分析到综合指数评价的系统工作流程，主要包括以下四个核心环节：

第一环节：基础数据准备与来水情况分析
本环节的核心目标是重建并分析玛瑙河流域长序列的降水和径流数据，为供需分析提供水量输入基础。

1. 数据来源：研究整合了多源数据，包括中国区域地面气象要素驱动数据集（CMFD，1979-2022）、宜昌市及下辖县区的统计年鉴、水资源公报、国民经济与社会发展规划纲要等。
2. 降水序列重建与频率分析：采用CMFD月尺度降水数据，并利用近期水资源公报数据对其进行等比例校正，得到1979-2022年流域面平均降水序列。随后，采用P-Ⅲ型曲线进行频率分析，计算了均值、变差系数(Cv)等统计参数，确定了10%、25%、50%、75%、90%、95%等不同保证率下的年降水量。结果表明，流域多年平均面降水量为1044.8毫米，Cv为0.20，降水年际波动相对平缓。
3. 径流序列重建与频率分析：考虑到流域面积较小且下垫面均一，研究采用“径流系数推算法”重建径流序列。该方法基于近6年水资源公报中的降水量和径流深数据，率定出年径流系数与降水量的关系，进而利用校正后的长序列降水数据推算出1979-2022年的年径流总量序列。同样采用P-Ⅲ型曲线进行频率分析。结果显示，流域多年平均径流总量为3.05亿立方米，Cv为0.44，径流年际变化显著大于降水。在95%保证率（特枯水年）下，年径流量仅为1.33亿立方米，不足多年平均值的44%。
4. 合理性验证与空间分配：为验证重建径流序列的可靠性，研究将其与《宜昌市第三次全国水资源调查评价报告》中通过面积比例法推算的结果进行对比，均值偏差仅为2.15%，不同频率下的径流量偏差在8.59%至20.02%之间，证明了重建序列的合理性。核定流域多年平均径流总量为3.05亿立方米。基于流域内降水空间差异不大的假设，将总径流量按乡镇面积进行平均分配，得到了安福寺镇、王店镇等6个乡镇在不同保证率下的来水量。

第二环节：可供水量分析
本环节旨在评估在现有及规划工程条件下，流域能够提供的水资源量。

1. 工程供水能力计算：首先，基于《黄柏河流域及东风渠灌区水资源配置规划》等资料，调查统计了流域内蓄水、引提水、地下水及其他水源工程的现状与规划情况。考虑工程运行参数（如水库复蓄系数），计算了多年平均条件下流域工程总供水能力为3.13亿立方米。
2. 水资源可利用量计算：这是确定实际可供水量的关键。研究采用公式：可利用量 = 径流量 + 外调水量 - 生态基流量 - 弃水量。其中，生态基流量依据规范，汛期（4-9月）取多年平均月径流量的30%，非汛期取10%。弃水量指汛期难以控制利用的洪水量。通过此计算，得到了流域及各乡镇在不同保证率下的水资源可利用量（即可供水量）。
3. 可供水量确定：比较发现，工程供水能力普遍大于基于来水计算的可利用水量。这表明可供水量主要受限于天然来水条件和生态约束，而非工程规模。因此，研究最终采用计算出的水资源可利用量作为不同情景下的可供水量。例如，在95%保证率下，全流域可供水量锐减至1.30亿立方米。

第三环节：需水量预测
本环节采用定额指标法，预测了现状年与规划年各类用水需求。

1. 预测方法与指标：需水量涵盖生活、工业、农业和生态环境四大类。生活需水细分为城镇居民、农村居民生活用水以及建筑业与第三产业用水；农业需水包括农田灌溉和林牧渔用水。各项预测均基于宜昌市国土空间规划、“十四五”发展规划等文件确定的社会经济发展指标（如人口、工业增加值、灌溉面积），并结合《宜昌市主要用水行业用水定额》、《湖北省农业用水定额》等标准确定用水定额。
2. 需水预测结果：预测显示，从2021年到2030年，流域总需水量显著增长。在95%保证率下，总需水量从1.89亿立方米增至2.56亿立方米，增幅达35.6%。增长主要来自工业需水（从0.59亿增至1.08亿立方米）和生活需水，而农业需水因节水措施和效率提升略有下降。生态环境需水量因标准提高而有明显增加。

第四环节：水资源供需平衡指数（RWRI）分析与评价
本环节是研究的核心，旨在量化供需匹配程度并诊断问题。

1. 指数计算方法：引入水资源供需平衡指数（RWRI），其计算公式为 RWRI = 区域需水量 / 区域可供水量。该指数直接反映了供需关系：RWRI < 1表示盈余，=1表示平衡，>1表示短缺。研究参考了生态承载力供需平衡指数的分类标准，将RWRI值划分为9个等级，从“高度盈余”到“极度短缺”，为状态评价提供了量化标尺。
2. 流域整体平衡分析：计算了流域整体在不同水平年和保证率下的RWRI。关键结果显示：2021年（现状年），在95%保证率下，RWRI为1.45，流域处于“高度短缺”状态。2030年（规划年），在75%和95%保证率下，RWRI分别为1.17（临界短缺）和1.97（高度短缺）。这表明，即使到规划年，在枯水条件下流域缺水形势依然严峻，且程度加深。
3. 乡镇尺度空间异质性分析：研究进一步计算了各乡镇的余缺水量和RWRI，揭示了短缺的时空分布特征。图表清晰地显示：无论是现状年还是规划年，安福寺镇和鸦鹊岭镇都是缺水的“重灾区”，尤其在95%保证率下，两镇缺水量巨大。例如，规划年95%保证率下，鸦鹊岭镇缺水量达5163万立方米，缺水率高达63%；安福寺镇缺水量4323万立方米，缺水率53%。而董市镇和白洋镇的水资源状况相对较好。这种空间分异为差异化管控提供了直接依据。
4. 问题诊断与对策方向：基于计算结果，研究指出玛瑙河流域缺水类型主要为“资源性缺水”，即在特枯年份，天然来水严重不足导致供水能力受限。同时，规划年工业和生活需水的大幅增长加剧了供需矛盾。研究据此提出了分级管控的初步思路：建立“生活用水 > 生态用水 > 工业用水 > 农业用水”的保障序列；对安福寺镇、鸦鹊岭镇等重点缺水乡镇，建议依托外调水、优化水库调度等方式补充缺口；对其他乡镇则强调节水技术和用水结构优化。

四、 主要研究结果及其逻辑关联

1. 水文特征结果：明确了玛瑙河流域降水相对稳定但径流年际变化剧烈的特征，并量化了不同保证率下的来水量。这一结果是后续可供水量计算的基础，直接决定了供水能力的上限。
2. 供需量化结果：精确计算了现状与规划水平年、不同保证率下的可供水量与需水量。数据表明，规划年需水量增长显著，而可供水量受自然条件制约增长有限，这从本质上揭示了未来供需矛盾加剧的必然性。
3. 平衡指数核心结果：RWRI的计算结果（现状年95%保证率下1.45，规划年95%保证率下1.97）是本研究最核心的发现。它不仅是简单的是否缺水的判断，更通过连续的数值刻度，量化了缺水的严重程度，并实现了跨时间（现状与规划）、跨空间（流域与乡镇）、跨情景（不同保证率）的可比性。这一结果直接支撑了“高度短缺”和“临界短缺”的状态诊断。
4. 空间分异结果：乡镇尺度的余缺水分析图直观展示了水资源短缺的空间分布格局，明确指出安福寺镇和鸦鹊岭镇是矛盾焦点。这一结果将宏观的流域问题落实到具体的行政单元，使管理措施更具针对性和可操作性。

上述结果层层递进：水文分析提供了本底条件，供需预测揭示了矛盾趋势，RWRI指数量化了矛盾程度，空间分析定位了矛盾焦点。它们共同构成了一个完整的证据链，支撑研究结论。

五、 研究结论与价值
本研究得出明确结论：玛瑙河流域在当前特枯年份已面临高度水资源短缺，至2030年，即使在一般枯水年份（75%保证率）也将进入临界缺水状态，在特枯年份缺水形势将更为严峻，且缺水在空间上集中于安福寺镇和鸦鹊岭镇。

研究的价值体现在：

1. 科学价值：成功将水资源供需平衡指数（RWRI）应用于跨行政区的中小流域精细化评价中，建立了一套包含数据重建、供需预测、指数评价和空间诊断的系统分析方法，为类似流域的研究提供了可复制的范式。
2. 应用价值：成果具有明确的决策支持意义。研究不仅预警了未来缺水风险，更通过精准的空间和程度诊断，为玛瑙河流域实施“长江大保护”战略、制定水资源优化配置方案、建立旱情预警与应急调度机制提供了直接、量化的技术依据。提出的分级管控和差异化对策建议，对地方政府和水行政主管部门具有重要的参考价值。
3. 战略价值：研究将玛瑙河问题置于“长江大保护”的区域实践中考量，其结论强化了保障长江北岸支流水资源安全对于维护长江干流生态安全的战略意义，推动了流域管理与区域发展的协同思考。

六、 研究亮点

1. 研究对象的典型性与战略性：聚焦于长江重要支流玛瑙河，紧扣“长江大保护”国家战略，研究兼具区域发展和流域生态的双重意义。
2. 方法体系的系统性与创新性：融合了频率分析法、定额指标法与RWRI指数法，构建了从水文序列重建到多情景供需平衡量化评价的完整技术链。特别是采用“径流系数推算法”重建长序列径流，解决了中小流域资料不足的问题。
3. 结论的精准性与实用性：研究结论不仅停留在流域整体层面，更深入乡镇尺度，揭示了水资源短缺的时空异质性，实现了从“面”到“点”的问题定位，使对策建议更具针对性和可操作性。RWRI指数的应用使得水资源短缺状态有了连续、量化的评价标准。
4. 前瞻性风险预警：以2030年为规划水平年进行预测和评价，实现了对未来水资源风险的超前研判，体现了研究的预见性和规划支撑作用。

七、 其他有价值内容
研究在数据验证方面做得较为扎实，通过多源数据（CMFD、水资源公报、调查报告）交叉验证了径流序列的合理性，增强了研究成果的可信度。此外，文中对生态基流计算方法的明确（汛期30%，非汛期10%），以及对工程供水能力与水资源可利用量的区分和取舍，体现了研究遵循水资源管理的基本原理和规范，严谨且符合实际。