查曼麗

(沈陽市水利規(guī)劃院規(guī)劃室，沈陽 110015)

水資源優(yōu)化配置是指遵循可持續(xù)開發(fā)、高效、公平、節(jié)約等原則，在有效保護水資源、合理增加供水及抑制需求的情況下，采取非工程和工程措施統(tǒng)籌調配特定區(qū)域范圍內的水資源，以滿足經濟、環(huán)境、人口與資源協(xié)調發(fā)展對水資源在質量數(shù)量、空間、時間上的要求，實現(xiàn)水資源的永續(xù)利用及其效益最大化[1-2]。配置過程中充分考慮經濟發(fā)展趨勢對水資源的要求以及水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、條件，協(xié)調經濟社會發(fā)展模式與水資源布局，明確總體配置策略，提出各分區(qū)土地利用調整與產業(yè)發(fā)展方向、水資源利用方式與開發(fā)重點、水資源配置格局與社會管理要求等[3]。一般地，可以選用多種措施有效調配水資源，如中水回用、污水資源化、聯(lián)合使用地下與地表水、聯(lián)合調度當?shù)厮c客水資源、統(tǒng)籌安排引體蓄水多水源等。因此，文章結合盤錦市水資源現(xiàn)狀，深入分析了區(qū)域水資源供需程度并提出水資源配置方案，旨在促進經濟、資源、環(huán)境和人口的協(xié)調發(fā)展，保障城市飲水、供水和生態(tài)安全。

1 水資源利用現(xiàn)狀

盤錦市地處渤海之濱，位于遼寧省西南部，總面積4084km2，下轄盤山、大洼縣和興隆臺、雙臺子區(qū)。盤錦市南部沿海，分布河流共21條，其中大型河流有大凌河、饒陽河、遼河、大遼河4條，中小河流有新開河、沙子河、大羊河、外遼河、太平河、小柳河、月牙河、張家溝、太平河等17條。該區(qū)域屬暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年均降水量613.7mm，平均氣溫9.2℃。

依據1956-2000年水資源調查系列值，盤錦市水資源總量3.364億m3，其中地下、地表以及兩者重復計算量1.667億m3、2.426億m3、0.937億m3。盤錦地區(qū)主要由地下、地表和其他3類水源供水，其中地下水源可分深層承壓水和淺層地下水，地表水源供水有提水和蓄水工程，其他水源有海水淡化、雨水利用、污水處理回用等。境內已建蓄水工程7座，即八一、青年、紅旗、遼濱、榮興、三角洲、疙瘩樓等水庫，總庫容19467萬m3，總供水能力32750萬m3，主要承擔著農田灌溉用水。對于盤錦市跨區(qū)域供水，其地表水供入水量大多用于農田灌溉，如柴河、清河、鬧德海、葠窩、大伙房等水庫蓄水工程，而地下水供入水量大多用于工業(yè)生活，如遼河油田臺安水源和大凌河錦州凌海水源等。

總體而言，盤錦市水資源開發(fā)利用特點如下：地表水水資源缺少干型配水工程，在時空分布上極不均衡；水資源量短缺、水體污染、供需關系緊張等問題突出，為減少規(guī)劃水平年取水率必須充分挖掘節(jié)水潛力；中水回用率低，污水處理明顯不足，經濟發(fā)展與水資源利用不協(xié)調。因此，通過對區(qū)域水資源的優(yōu)化配置，對實現(xiàn)不同水源與各用水部門間的供需平衡極具現(xiàn)實意義。

2 水資源優(yōu)化配置

2.1 優(yōu)化配置原則

原則一：全面規(guī)劃。結合水資源開發(fā)現(xiàn)狀和經濟發(fā)展需求，對水資源利用、治理、配置、節(jié)約、保護、管理等做出總體安排。堅持除害興利結合、治污開源節(jié)流并重，妥善處理近期與遠期、區(qū)域與流域、農村與城市、管理與建設、保護與開發(fā)等關系。

原則二：協(xié)調發(fā)展。經濟社會發(fā)展速度、規(guī)模、水平、目標與水資源開發(fā)利用相適應，水資源承載力與經濟發(fā)展相適應，生態(tài)環(huán)境建設、產業(yè)結構調整、生產力布局和城市發(fā)展要考慮水資源條件。

原則三：可持續(xù)利用。統(tǒng)籌協(xié)調生態(tài)環(huán)境、生產與生活用水，合理配置其他多種水源與水利工程供水、外流域調水與澢滴水、地表水與地下水。強化水資源的節(jié)約與保護，在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護。

原則四：因地制宜。根據各區(qū)域經濟條件和水資源狀況，確定符合實際的水資源保護對策與利用模式，明確水源治理、保護、配置、節(jié)約的重點。

原則五：依法治水。結合社會主義市場經濟體制的要求，發(fā)揮政府宏觀調控和市場機制的作用，認真研究水資源管理法制、機制、體制問題，制定水源管理相關政策，規(guī)范和調節(jié)水事活動。

2.2 基本思路與配置目標

水資源配置的基本思路是以水資源分區(qū)為單元，以水資源供需分析為手段進行不同行業(yè)各規(guī)劃水平年規(guī)劃目標實現(xiàn)程度及供需平衡缺口分析，采取調整產業(yè)結構、加強污水處理回用、增加跨流域調水遇到昂地蓄水、強化節(jié)水等措施確保供水規(guī)劃目標的實現(xiàn)[4]。具體而言，水資源配置就是在用水部門之間、區(qū)域之間，以行政分區(qū)為單元進行水資源合理的配置。

根據盤錦市經濟社會發(fā)展形勢和水資源分布特點，遵循水量調度以及供水優(yōu)先順序合理制定目標函數(shù)[5]。在最大程度地保證各分區(qū)用水公平的條件下，水量充沛時按定額滿足各類用水，水量緊缺時的優(yōu)先供水次序如下：Ⅰ級(居民生活用水)>Ⅱ級(事關經濟生活全局安全的骨干航線、電力等行業(yè)用水)>Ⅲ級(最小生態(tài)環(huán)境用水)>Ⅳ級(生產用水，優(yōu)先考慮農業(yè)、經濟效益好的工業(yè)和國計民生用水)>Ⅴ級(其他用水)。依據以上用水配置次序構建多目標規(guī)劃模型[6]，以此確定非傳統(tǒng)水源利用量F1，即：

(1)

式中：Skijt為第t時段內第j類用水部門在第i個計算單元中由非傳統(tǒng)水源k的供水量，萬m3；i為計算單元；I為其總數(shù)；j為用水部門類別；J為其總數(shù)；t為計算時段；T為其總數(shù)。

2.3 模型約束條件

采用下述公式代表人均經濟收入約束條件[7]，其中T0、M為區(qū)域內的最低收入標準和總人口數(shù)，即：

(2)

以水源i的可供水量不低于其向所有用水戶的總供水量作為供水能力約束條件，由規(guī)劃和現(xiàn)有的供水工程確定各水源的可供水量，其表達式為：

(3)

式中：wi為水源i的可供水量。

以用戶需水量的上下限Hj、Lj作為該用戶從水源獲得水量的取值區(qū)間，即供需變化約束，其表達式為：

(4)

采用以下公式代表變量非負約束條件，即：

xij≥0

(5)

2.4 模型求解

以盤錦市行政區(qū)劃為計算單元，包括盤錦市區(qū)及油田、盤山縣縣城、大洼縣縣城及開發(fā)區(qū)、重點鎮(zhèn)、一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)5個計算區(qū)域，通過水源配置解決不同部門和區(qū)域的用水問題。根據水量調度原則和供水優(yōu)先順序，各類經濟活動用水優(yōu)先考慮地表水供給，地表水源不足時考慮增加非傳統(tǒng)水源和地下水供給，結合可持續(xù)利用規(guī)劃開辟新的引水水源，對居民生活用水優(yōu)先滿足以及其他生產用水合理安排[8-9]。以實現(xiàn)供水規(guī)劃目標和現(xiàn)狀節(jié)水方案為基準，在缺水量上通過配置平衡各用水部門供水量，以均衡化各部門缺水量，缺水率F3的計算公式為：

(6)

式中：Dj為第j類用水部門的需水量，萬m3；αj為其相對其他部門優(yōu)先獲取水源的重要度系數(shù)，%；Sik為非傳統(tǒng)水源k向第j類用水部門的供水量。

3 水資源配置方案

3.1 備用水源分析

盤錦市及開發(fā)區(qū)在未來以大伙房水庫輸水工程為主要供水水源，若大伙房水庫輸水工程出現(xiàn)問題，盤錦市應有其它水源保證其供水安全[10-12]。盤錦市現(xiàn)狀年、2025年、2030年供水安全所需水量分別為17.1萬t/d、18.1萬t/d、19.5萬t/d，如表1所示。因此，扣除大伙房水庫輸水工程尚需地下水源供水為15.7萬t/d、16.7萬t/d、18.2萬t/d，如表2所示。

表1 盤錦市基本需水量

表2 城市供水安全分析表

盤錦市及開發(fā)區(qū)現(xiàn)狀地下水供水能力為26.2萬t/d，根據《遼寧省地下水資源保護條例》，按照《遼寧省地下水保護行動計劃》的要求，規(guī)劃盤錦城市及開發(fā)區(qū)各水平年削減上第三系地下水和管網區(qū)自備水量均為20.1萬t/d，剩余地下水供水能力均為6.1萬t/d。盤錦市在實施地下水保護行動計劃之后，剩余地下水源的供水能力不能保證其各水平年供水安全。因此，考慮高升、石山水源、遼油臺安水源作為備用水源來養(yǎng)護，以供應急之需。

3.2 水資源配置方案

盤錦市水資源配置總體思路是以大伙房水庫輸水工程為骨干，輔之以現(xiàn)有地下水源工程、污水處理回用工程，對盤錦市城市及開發(fā)區(qū)、縣城及開發(fā)區(qū)、重點鎮(zhèn)、一般鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府所在地進行水源配置[13-15]。盤錦大伙房輸水工程配置方案為：現(xiàn)狀年、2025年、2030年的供水量分別為1.36億m3、1.88億m3、1.88億m3，城市用水供需平衡如表3所示，水資源優(yōu)化配置實施方案如表4所示。

1)盤錦市及開發(fā)區(qū)。大伙房水庫輸水工程各水平年供盤錦市及開發(fā)區(qū)水量分別為0.97億m3、1.39億m3、1.30億m3。

2)縣城及開發(fā)區(qū)。盤山新縣城及開發(fā)區(qū)、大洼縣城及開發(fā)區(qū)由污水處理回用和大伙房水庫輸水工程解決，盤山新縣城及開發(fā)區(qū)各水平年輸水工程供水量分別為0.04億m3、0.06億m3、0.11億m3，大洼縣城及開發(fā)區(qū)各水平年輸水工程供水量分別為0.05億m3、0.06億m3、0.08億m3，遼濱經濟開發(fā)區(qū)供水量分別為0.31億m3、0.37億m3、0.39億m3。

3)重點鎮(zhèn)。盤錦市重點鎮(zhèn)有大洼的田莊鎮(zhèn)，缺水由新建地下水源解決。

4)一般鄉(xiāng)、鎮(zhèn)。各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)各水平年缺水由建設小型水源工程解決。

表3 各分區(qū)用水供需平衡表 萬m3

續(xù)表3 各分區(qū)用水供需平衡表 萬m3

表4 各分區(qū)城市用水優(yōu)化方案 萬m3

4 結 論

文章結合盤錦市水資源現(xiàn)狀，深入探討了區(qū)域水資源供需程度并提出水資源配置方案，主要結論如下：

1)盤錦市在實施地下水保護行動計劃之后，剩余地下水源的供水能力不能保證其各水平年供水安全。因此，考慮高升、石山水源、遼油臺安水源作為備用水源來養(yǎng)護，以供應急之需，保障城市飲水、供水和生態(tài)安全。

2)盤錦市水資源配置總體思路是以大伙房水庫輸水工程為骨干，輔之以現(xiàn)有地下水源工程、污水處理回用工程，對各分區(qū)進行水源配置。盤錦大伙房輸水工程配置方案為：現(xiàn)狀年、2025年、2030年的供水量分別為1.36億m3、1.88億m3、1.88億m3，為盤錦市水資源管理和可持續(xù)利用提供支持。