遲夢林

(通河縣水務(wù)技術(shù)服務(wù)中心，黑龍江 通河 150900)

1 概 述

統(tǒng)籌資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)互動關(guān)系的水資源綜合調(diào)控，取決于水文水情預(yù)報和水資源的需求預(yù)測，優(yōu)化水資源配置，合理控制生態(tài)用水用途和范圍，有效供給居民生活和工業(yè)生產(chǎn)用水，對于地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

統(tǒng)籌資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)互動關(guān)系的水資源綜合調(diào)控，是一項(xiàng)多學(xué)科、多專業(yè)、多目標(biāo)的系統(tǒng)問題[1]。研究分析時需綜合考慮水資源承載性、環(huán)境需水和社會用水等因素，使得在調(diào)控全壽命周期內(nèi)，最大程度將有限水資源提供于生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。為保證水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能效益最大，其由水資源開發(fā)利用方式和生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展所決定。

2 水資源綜合調(diào)控模型及求解方法

2.1 生態(tài)目標(biāo)[2]

流域生態(tài)需水基礎(chǔ)為生態(tài)目標(biāo)指標(biāo)，最大化滿足是水資源綜合調(diào)控的生態(tài)目標(biāo)。生態(tài)需水滿足度表達(dá)式為：

(1)

式中：STGS(i，t)為第i河道在t時段的供水量；STXS(i,t)為第i河道t時段的生態(tài)需水量。

2.2 社會目標(biāo)

人均生活需水量變差系數(shù)計算公式為：

(2)

2.3 經(jīng)濟(jì)目標(biāo)

以流域經(jīng)濟(jì)平均缺水損失率最小為調(diào)控經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。平均缺水損失率計算式如下[3]：

(3)

(4)

式中：SCO為流域平均缺水損失率；SLL(n,t)為時間段內(nèi)第n計算單元的缺水損失率；Y0(n,t,k)為時間段內(nèi)第n計算的k部門滿足需水下的經(jīng)濟(jì)效益。

3 水資源綜合調(diào)控

某流域位于中國西北地區(qū)兩省份的交界地帶，流域總面積1486km2，該流域由尾閭湖區(qū)和七條入湖河流組成，行政區(qū)域包括陜西北部的爾林兔鎮(zhèn)、中雞鎮(zhèn)和內(nèi)蒙古南部的伊金霍洛旗札薩克鎮(zhèn)[4]。

3.1 調(diào)控方案集建立

3.1.1 計算單元劃分

根據(jù)流域的行政區(qū)劃、水系、供用水等，劃分水資源為7個計算分區(qū)，分別是蟒蓋兔河區(qū)、松道溝河區(qū)、札薩克河區(qū)、木獨(dú)石犁河區(qū)、廟壕河區(qū)、爾林兔河區(qū)、七格素河區(qū)。紅堿淖流域水資源調(diào)控計算單元劃分，見圖1。

圖1 紅堿淖流域水資源調(diào)控計算單元劃分

3.1.2 不同水平年方案集設(shè)置

水資源綜合調(diào)控基于典型年調(diào)節(jié)的方法，基準(zhǔn)水平年為2010年，2020年作為近、遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年分別為2020年和2030年。水資源調(diào)控方案涉及主要因素如下：農(nóng)業(yè)節(jié)水、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、環(huán)境保護(hù)等[5]。

在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面，近、遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年采用強(qiáng)化節(jié)水模式，灌溉水利用系數(shù)變化區(qū)間為0.54-0.75，考慮人均灌溉面積、糧食產(chǎn)量遠(yuǎn)>全國平均值，適當(dāng)退減1333.3hm2灌溉面積；經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展按照發(fā)展速度設(shè)置為高、中、低，各規(guī)劃水平年發(fā)展速度；生態(tài)環(huán)境保護(hù)結(jié)合遺鷗保護(hù)的生態(tài)需水要求，基礎(chǔ)水平為適宜生態(tài)需水量的湖泊面積(36km2)。近、遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年共設(shè)置6個方案，流域2020年和2030年水資源綜合調(diào)控方案，見表1。

表1 流域2020年和2030年水資源綜合調(diào)控方案

續(xù)表1 流域2020年和2030年水資源綜合調(diào)控方案

3.2 水資源調(diào)控優(yōu)化方案

3.2.1 2020水平年水資源調(diào)控優(yōu)化方案

流域2020年的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)權(quán)重系數(shù)分別為0.36、0.23和0.32。各方案計算的目標(biāo)值見表2，近期規(guī)劃水平年的流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案見表3。可知方案6的目標(biāo)值最大，選取為最優(yōu)方案。即灌溉水利用系數(shù)0.75、退減1333.3hm2灌溉面積、經(jīng)濟(jì)發(fā)展低速度、適宜湖泊面積37km2最優(yōu)。

2020水平年，流域內(nèi)河道外總需水量為2358萬m3，供水量為2303萬m3，水資源供需關(guān)系穩(wěn)定，扎薩克河流域缺水嚴(yán)重，總量在56萬m3。河道內(nèi)主要集中在蟒蓋兔河區(qū)、札薩克河區(qū)和七格素河區(qū)，需水量分別為294萬m3、276萬m3和302萬m3，均可滿足上述三河區(qū)。

從水源看地表供水量為763萬m3，(流域內(nèi)442萬m3，流域外321萬m3)，較現(xiàn)狀實(shí)際地表供水量1361.6萬m3明顯降低；地下供水1882萬m3，較現(xiàn)狀實(shí)際供水2638.5萬m3，減少756.5萬m3。河道外的供水量降低，積極推動流域生態(tài)系統(tǒng)的改善。從不同地區(qū)的用水部門分析，大力倡導(dǎo)節(jié)約用水后，用水量從現(xiàn)狀年的3254萬m3降低為1822萬m3，但生活和工業(yè)用水均明顯增加，2020水平年水資源綜合調(diào)控方案優(yōu)選，見表2；2020年流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案，見表3。綜合分析該流域的生態(tài)水量得到了基本保證。

表2 2020水平年水資源綜合調(diào)控方案優(yōu)選

表3 2020年流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案

3.2.2 2030水平年水資源調(diào)控優(yōu)化方案

2030年流域生態(tài)目標(biāo)、社會目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)分別為0.38、0.24和0.35。2030水平年水資源綜合調(diào)控方案優(yōu)選，見表4。同樣可得方案6最優(yōu)，目標(biāo)值最大。即灌溉水利用系數(shù)達(dá)0.75、退減1333.3hm2灌溉面積、經(jīng)濟(jì)發(fā)展低速度、湖泊面積37km2。

表4 2030水平年水資源綜合調(diào)控方案優(yōu)選

2030水平年，河道外總需水量為2424萬m3，供水量為2358萬m3，流域內(nèi)水資源供需基本平衡，缺水地區(qū)同樣在扎薩克河流域，缺水量為75萬m3，缺水率為3.4%。河道內(nèi)生態(tài)需水分布于在蟒蓋兔河區(qū)、札薩克河區(qū)和七格素河區(qū)，需水量分別為293萬m3、275萬 m3和306萬m3，均可滿足生態(tài)需水。

從水源看地表供水量774萬m3，和現(xiàn)狀地表供水量1363.4萬m3降低585.4萬m3；地下供水1893萬m3，較現(xiàn)狀實(shí)際供水2639.3萬m3減少742.3萬m3。2030年紅堿淖流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案，見表5。

表5 2030年紅堿淖流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案

3.3 方案實(shí)施保障措施分析

方案實(shí)施措施有以下3個方面：

1)加大節(jié)水力度，提高利用效率：結(jié)合水資源綜合調(diào)控結(jié)果，當(dāng)全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)需水、生活和工業(yè)節(jié)水，保障調(diào)控方案實(shí)施，可有效緩解水資源供需矛盾。在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面，主要包括渠系升級、灌水設(shè)施改進(jìn)和節(jié)水農(nóng)藝的技術(shù)推廣等。在城鎮(zhèn)生活節(jié)水方面，包括改造城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)、節(jié)水型器具推廣等。在工業(yè)節(jié)水方面，淘汰高耗水工藝和設(shè)備，形成“低投入、低消耗、低排放、高效率”的節(jié)約型增長方式。

2)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格項(xiàng)目論證和審批：根據(jù)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展理念合理調(diào)整經(jīng)濟(jì)布局，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。合理控制流域資源開采，做好資源開發(fā)保護(hù)，國家規(guī)劃外的煤礦禁止開發(fā)建設(shè)等。

3)嚴(yán)控入湖水量，保護(hù)遺鷗生態(tài)環(huán)境：合理規(guī)劃流域生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，優(yōu)化流域水資源配置，加強(qiáng)流域水資源管理，嚴(yán)禁在主要入湖河流上進(jìn)行攔蓄，保持大規(guī)模的水域面積，維持湖泊濕地的現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，為水生生物及珍稀瀕危鳥類提供賴以生存的棲息環(huán)境。

4 結(jié) 論

文章在深入剖析資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境互動關(guān)系基礎(chǔ)上，提出水資源綜合調(diào)控原則和生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會目標(biāo)，建立水資源綜合調(diào)控模型及2020、2030遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年水資源綜合調(diào)控方案，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化水資源調(diào)控方案，并從加大節(jié)水力度、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面提出保障流域水資源調(diào)控優(yōu)化方案實(shí)施的各項(xiàng)措施。