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        FD法在城市水資源優(yōu)化配置研究中的應(yīng)用

        2010-03-10 00:27:42盧麗榮
        海河水利 2010年6期
        關(guān)鍵詞:保證率需水供水量

        盧麗榮

        (河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,天津 300250)

        隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,城市需水量不斷增加,為使有限的水資源得到可持續(xù)利用,對城市水源進(jìn)行優(yōu)化配置勢在必行?!癋D法”是強(qiáng)制打分法的簡稱,包括0-4評分法、0-1評分法2種方法,是采用一定的評分規(guī)則,通過強(qiáng)制對比打分來評價對象的功能重要性,通常用于功能評價、方案比選中。本次將“FD法”應(yīng)用于城市水資源優(yōu)化配置方案研究中,首先分別擬定不同的供水方案i和需水方案j,進(jìn)行排列組合,形成i×j組水源配置方案;其次對各水源配置方案進(jìn)行供需平衡分析,估算各組合方案所需投資;然后對各水源配置方案的工程實(shí)施可行性、缺水率、投資采用“0-4評分法”分別賦分。缺水率按遞減序列排序,缺水率最高方案賦分為0,缺水率次高方案賦分為1,依次遞增,并列排序賦分相同。投資按遞減序列排序,投資最高方案賦分為0,投資次高方案賦分為1,依次遞增,并列排序賦分相同。將水源配置方案缺水率賦分值與投資賦分值加權(quán)平均,分值高者方案較優(yōu)。

        以下利用“0-4評分法”,以張家口城市為例進(jìn)行水源優(yōu)化配置方案研究。

        1 基本情況

        張家口市位于河北省西北部,市區(qū)包括主城區(qū)(含橋東區(qū)、橋西區(qū)、高新區(qū))、宣化區(qū)、下花園區(qū),現(xiàn)狀建成區(qū)總面積76.79 km2。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及政策的調(diào)整,城市發(fā)展空間要擴(kuò)展,沿清水河、洋河兩岸呈帶狀展布。城區(qū)現(xiàn)狀供水以地下水為主,區(qū)域內(nèi)無大中型地表水源控制工程。2007年規(guī)劃區(qū)實(shí)際總用水量2.99億m3,其中利用地下水2.40億m3,占80.3%。由于常年連續(xù)且大量集中開采地下水,地下水資源超采嚴(yán)重,造成部分區(qū)域地下水位持續(xù)下降。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,水資源供需矛盾更加突出,為了保證水資源的可持續(xù)利用和社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展,對張家口市城市水資源進(jìn)行優(yōu)化配置已迫在眉睫。

        2 城市現(xiàn)狀格局供需狀況

        2.1 現(xiàn)狀可供水量分析

        在維持現(xiàn)有供水工程狀況、考慮為上游發(fā)展留有空間并充分利用區(qū)域地表水、地下水及再生水源條件下,分析現(xiàn)狀水平年50%保證率可供水量為3.29億m3,75%保證率可供水量為3.15億m3,95%保證率可供水量為2.83億m3;2030水平年50%保證率可供水量為3.39億m3,75%保證率可供水量為3.25億m3,95%保證率可供水量為2.93億m3。

        2.2 需水量預(yù)測

        在維持現(xiàn)有規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度及生產(chǎn)格局情況下,根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門提供的基礎(chǔ)資料進(jìn)行一次需水分析,現(xiàn)狀水平年50%保證率需水量為3.75億m3,75%保證率需水量為 3.91億 m3;2030水平年50%保證率需水量為4.75億m3,75%保證率需水量為4.88億m3。

        2.3 一次供需平衡分析

        根據(jù)前述可供水量及需水量分析預(yù)測,進(jìn)行一次供需平衡分析,詳見表1。

        在維持現(xiàn)狀格局情況下,供水缺口較大,須開源節(jié)流并舉。

        3 水資源配置優(yōu)化研究

        為充分揭示區(qū)域水資源在多種不確定因素下的開發(fā)利用狀況,以模型組合為基礎(chǔ),利用“FD法”對各水源配置方案進(jìn)行優(yōu)化篩選,對水源配置規(guī)劃方案進(jìn)行模擬分析研究,可為水資源開發(fā)決策提供技術(shù)支持。

        表1 一次供需平衡分析 億m3

        3.1 水資源配置模型

        3.1.1 供水方案

        規(guī)劃區(qū)的可供水量受區(qū)域水資源總量與供水工程能力雙重因素影響??紤]規(guī)劃工程實(shí)施的難度及不確定性,擬定4個供水方案。

        (1)供水方案1:供水方案采用一次分析成果,維持現(xiàn)狀供水工程。

        (2)供水方案2:考慮區(qū)域內(nèi)的最大可開發(fā)潛力。規(guī)劃2020年以前建設(shè)完成云州水庫引水、友誼水庫引水工程、烏拉哈達(dá)水庫、主城區(qū)和宣化區(qū)污水處理廠擴(kuò)建;2020—2030年規(guī)劃建設(shè)完成土夭溝水庫、南洋河水庫。

        (3)供水方案3:2020年以前建設(shè)完成云州水庫引水工程,不再規(guī)劃其他供水工程。

        (4)供水方案4:在供水方案2基礎(chǔ)之上進(jìn)行調(diào)整,由2020水平年建設(shè)1座烏拉哈達(dá)大庫調(diào)整為再建設(shè)1座中庫(東支),2030水平年只規(guī)劃建設(shè)南洋河水庫,土夭溝水庫暫不建設(shè)。

        3.1.2 需水方案

        規(guī)劃區(qū)的需水量受節(jié)水改造進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整等多因素影響,本次分析擬定4個需水方案。

        (1)需水方案1:采用一次需水分析成果。

        (2)需水方案2:壓縮用水需求,在考慮區(qū)域內(nèi)的最大可開發(fā)潛力情況下,盡量使規(guī)劃工程實(shí)施后達(dá)到供需平衡狀態(tài)。農(nóng)業(yè)加強(qiáng)節(jié)水改造,減少需水量;同時調(diào)整規(guī)劃區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

        (3)需水方案3:在方案2基礎(chǔ)之上進(jìn)行調(diào)整,工業(yè)限額取水。

        (4)需水方案4:需水在方案1基礎(chǔ)之上進(jìn)行調(diào)整,工業(yè)限額取水。

        3.1.3 模擬配置方案組合分析

        需水方案與供水方案相互組合,形成16個水源配置方案。水源配置模型組合方案詳見表2。

        在模擬方案組合基礎(chǔ)之上,對各配置方案進(jìn)行供需平衡分析,估算配置方案所需投資,分析成果詳見表3。

        表2 水源配置模型方案

        表3 各水源配置方案缺水率與投資統(tǒng)計(jì)成果

        3.2 規(guī)劃配置方案優(yōu)選

        根據(jù)模型原理及模擬配置方案組合分析,對各配置方案缺水率、投資、實(shí)施可行性分別賦分。缺水率以2030水平年75%情況下數(shù)值作為判別對象,投資以2030水平年總投資作為判別對象。

        缺水率賦分標(biāo)準(zhǔn):缺水率≥0,賦分值為4;-5%≤缺水率<0,賦分值為3;-15%≤缺水率<-5%,賦分值為2;-25%≤缺水率<-15%,賦分值為1;缺水率<-25%,賦分值為0。

        投資賦分標(biāo)準(zhǔn):投資≤5億元,賦分值為4;5億<投資≤20億,賦分值為3;20億<投資≤35億,賦分值為2;35億<投資≤50億,賦分值為1;投資>50億,賦分值為0。

        工程實(shí)施可行性賦分標(biāo)準(zhǔn):供、需水方案均無制約因素,賦分值為4;有1項(xiàng)輕微制約因素,克服能夠?qū)嵤x分值為3;有2項(xiàng)輕微制約因素,克服能夠?qū)嵤?,賦分值為2;有難以克服的制約因素1項(xiàng),賦分值為1;有難以克服的制約因素2項(xiàng)以上,賦分值為0。

        工程實(shí)施的可行性是制約供水能力的絕定性因素,缺水率在配置方案中是永久性限制發(fā)展的制約因素,而投資可能是暫時性限制因素。所以,在綜合評分中,工程實(shí)施的可行性占50%權(quán)重,缺水率占40%權(quán)重,投資占10%權(quán)重。各方案綜合評分詳見表4。

        表4 水源配置方案綜合評分

        上述各配置方案綜合得分的平均值為2.04,初步篩選大于平均值的配置方案F11、F12、F22、F33、F42、F43、F44(方案序號1、2、6、11、12、14、15、16)7個方案相對較優(yōu)。

        3.3 規(guī)劃配置方案優(yōu)化推薦

        F11、F12(方案序號1、2)規(guī)劃配置方案能夠維持供水工程現(xiàn)狀,但滿足用水需求以超采地下水為代價。

        F22(方案序號6)規(guī)劃配置方案基本能夠達(dá)到供需平衡,需水方案實(shí)際操作可行性強(qiáng),但F22供水方案中規(guī)劃工程全部實(shí)施會對官廳水庫年入庫水量影響較大,審批會有一定難度,同時烏拉哈達(dá)大庫涉及軍事設(shè)施搬遷亦是難題。

        F33(方案序號11)規(guī)劃配置方案在需水方案采取工業(yè)限額供水的情況下,仍以超采地下水為代價來滿足區(qū)域需水要求,并且工業(yè)限額取水,實(shí)際操作有難度。

        F43、F44(方案序號15、16)規(guī)劃配置方案基本達(dá)到供需平衡,供水方案可行,但工業(yè)實(shí)行限額供水,實(shí)際操作有難度。

        F42(方案序號14)規(guī)劃配置方案中規(guī)劃工程避開了F22供水方案涉及的困難,在增加當(dāng)?shù)厮寐实幕A(chǔ)上,減小了對官廳水庫年入庫水量的影響,避免了大范圍的軍事設(shè)施搬遷。需水方案實(shí)際操作可行性強(qiáng),規(guī)劃配置方案基本能夠達(dá)到供需平衡。

        通過上述分析比較、優(yōu)化研究,水源配置推薦方案F42(方案序號14),即推薦需水方案2、供水方案4。

        4 結(jié)語

        “FD法”應(yīng)用于城市水資源優(yōu)化配置方案研究中,其優(yōu)點(diǎn)是可以綜合考慮多種不確定因素下的開發(fā)利用狀況,以模型組合為基礎(chǔ),進(jìn)行多方案的優(yōu)化篩選,結(jié)合操作可行性推薦最優(yōu)配置方案;缺點(diǎn)是工作量大,需要以大量深入調(diào)查、前期規(guī)劃工程研究工作為基礎(chǔ)。

        通過研究表明,張家口城區(qū)必須“開源節(jié)流”并舉?!肮?jié)流”需向科技密集且耗水量低型產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展,對市區(qū)內(nèi)生產(chǎn)工藝落后耗水量大的企業(yè),要限期整改進(jìn)行節(jié)水改造,對無法進(jìn)行節(jié)水改造的生產(chǎn)企業(yè)要明令停產(chǎn)取締;嚴(yán)格控制新項(xiàng)目審批程序,禁止高耗水工業(yè)在市區(qū)落戶。同時,“開源”既要考慮工程的可行性及實(shí)施效果,又要兼顧上下游的用水狀況,實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)、高效利用和協(xié)調(diào)發(fā)展。

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