水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與優(yōu)化配置淺析
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摘要：為實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，社會經(jīng)濟與資源、生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，水資源優(yōu)化配置的重要性逐漸凸顯，本文圍繞昭魯壩區(qū)水資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀展開分析，并探討了相關(guān)優(yōu)化配置措施，以期可供參考。
關(guān)鍵詞：水資源；開發(fā)利用；優(yōu)化配置；昭魯壩區(qū)
1研究區(qū)概況
規(guī)劃區(qū)行政區(qū)劃涉及昭通市昭陽區(qū)、魯?shù)榭h，地理位置介于東經(jīng)103°18′～103°54′，北緯27°30′～27°44′之間。規(guī)劃區(qū)屬金沙江下段水系的橫江流域和牛欄江流域，區(qū)內(nèi)主要河流為流向北東的灑漁河（上部稱龍樹河）、北流的昭魯河、南流的冷水河和小寨河（沙壩河），均為金沙江右岸二級支流，除小寨河注入牛欄江外，其余均注入橫江支流，其中牛欄江流域主要分布在魯?shù)榭h境內(nèi)，而昭陽區(qū)境內(nèi)均屬于橫江流域［1］。
2水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀
2．1現(xiàn)狀供用水量
2．1．1供水量2019年全市總供水量為10．4492億m3。其中，地表水源供水量10．2300億m3，地下水源供水量0．1988億m3，其他水源（非常規(guī)水源）供水量0．0204億m3。2．1．2用水量2019年昭通市河道外總用水量10．4546億m3其中，農(nóng)業(yè)灌溉用水量5．1030億m3，占總用水量的48．8％；林牧漁畜用水量0．9449億m3，占總用水量的9．0％；工業(yè)用水量1．2910億m3，占總用水量的12．3％；城鎮(zhèn)公共用水量0．6117億m3，占總用水量的5．9％；居民生活用水量2．1190億m3，占總用水量的20．3％；生態(tài)環(huán)境補水量0．3850億m3，占總用水量的3．7％。2019年用水消耗量為6．5112億m3。其中，農(nóng)業(yè)灌溉用水消耗量4．3540億m3，工業(yè)用水消耗量0．5162億m3，生活用水消耗量1．2560億m3，生態(tài)環(huán)境用水消耗量0．3850億m3。全市綜合耗水率62．3％。
2．2水量平衡分析
2019年全市水資源量110．4億m3，比多年平均偏少13．7％。入境水量471．8億m3，出境水量575．7億m3，總耗水量6．5億m3。2．3水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀2019年水資源量的時空分布不均勻，全市主要江河汛期（5—10月）徑流占年徑流的20．8％～71．3％，主汛期（6—9月）徑流占年徑流的10．7％～58．8％。降水量呈現(xiàn)由北向南、由高山向河谷減少趨勢。受高原季風(fēng)及特殊自然地理氣候的影響，枯季少雨，旱災(zāi)嚴重；雨季水多，單點暴雨頻繁，局部洪澇災(zāi)害突出［2－4］。2019年全市水資源量110．4億m3，每平方公里產(chǎn)水量為49．20萬m3，人均占有水資源量為1955m3。鹽津縣人均水資源量最多為3205m3，昭陽區(qū)人均水資源量最少為700m3。
3昭魯壩區(qū)水資源優(yōu)化配置措施分析
3．1水資源配置規(guī)劃總體布局
以漁洞水庫南北干渠為主軸線，以永豐、段家石橋、黑石羅、月亮灣等中型水庫為支撐，其余小型水庫為補充，以農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程為先導(dǎo)，加大利用再生水工程，以維護河流生態(tài)健康為目標，通過水資源合理配置和優(yōu)化調(diào)度，構(gòu)建“河庫連通、多源互補、清水循環(huán)、人水和諧”的昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)工程格局。根據(jù)昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)總體布局，昭魯水網(wǎng)建設(shè)新增中小型水庫工程4件，水系連通工程2件，灌區(qū)工程3件，水源地保護工程1件，再生水利用工程2件。高效節(jié)水灌溉工程新增灌溉面積8513hm2。新建水庫工程主要特性如下表1所示。
3．2水資源優(yōu)化模型架構(gòu)
本研究基于二元水循環(huán)的理論及調(diào)控體系，開發(fā)了區(qū)域水資源優(yōu)化配置模擬模型（WaterAllo－cationandSimulationModel，簡稱WAS模型），見圖1，該模型可分解為五大模塊，包括水循環(huán)模擬模塊、蒸發(fā)計算模塊、水資源配置模塊、再生水模塊、行業(yè)理論用水模塊、統(tǒng)計分析模塊。模型的運算過程如下：通過水循環(huán)模塊模擬區(qū)域水資源變化，運用配置策略及規(guī)則進行水資源優(yōu)化配置的計算，同時將人工取－用－耗－排水數(shù)據(jù)反饋給水循環(huán)模塊進行實時模擬下一時段圖1WAS模型結(jié)構(gòu)圖區(qū)域水資源變化，以此往復(fù)，直到計算結(jié)束，提出最終優(yōu)化方案。
3．3水資源配置結(jié)果
根據(jù)水資源配置思路和原則，進行各片區(qū)用水戶需水量與水利工程供水量的1971—2013年水資源配置計算。根據(jù)計算可得：（1）2020水平年時。P＝75％，規(guī)劃區(qū)需水量2．74億m3，各類水利工程供水量2．71億m3，缺水量0．03億m3，缺水率1％，2020年規(guī)劃區(qū)供需已平衡；P＝95％，規(guī)劃區(qū)需水量2．97億m3，各類水利工程供水量2．92億m3，缺水量0．05億m3，缺水率2％，已經(jīng)基本平衡。（2）2030水平年。P＝75％，規(guī)劃區(qū)需水量3．34億m3，各類水利工程供水量3．34億m3，缺水量0．002億m3，缺水率0％，2030年規(guī)劃區(qū)供需已平衡；P＝95％，規(guī)劃區(qū)需水量3．59億m3，各類水利工程供水量3．55億m3，缺水量0．04億m3，缺水率1％，2030年規(guī)劃區(qū)供需已平衡。
3．4重點大中型水庫供水合理性分析
為了反映遺傳算法對水庫供水過程的優(yōu)化過程，并判斷優(yōu)化后水庫供水量的可信程度，本研究采用《昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃》報告中的成果進行對比分析。通過表2對比可以看出，2020年昭魯壩區(qū)水資源配置結(jié)果，相對于已有規(guī)劃配置成果，優(yōu)化算法的平均相對誤差為17％，2030年昭魯壩區(qū)水資源配置結(jié)果，相對于已有規(guī)劃配置成果，優(yōu)化算法的平均相對誤差為8％，從一定程度上證明了優(yōu)化算法配置結(jié)果的合理性，說明優(yōu)化算法配置結(jié)果可信。
3．5昭魯壩區(qū)水資源優(yōu)化配置效果
（1）通過水資源供需結(jié)果表明，通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，昭魯壩區(qū)在用水增長的同時，缺水率不斷減少，表明通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，壩區(qū)內(nèi)各片區(qū)水資源供需更趨均衡。（2）昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)后，將逐步退還支流生態(tài)水量，增加河湖濕地生態(tài)補水，修復(fù)支流和湖泊水生態(tài)功能，對改善城市景觀、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境具有重要作用，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益。（3）昭魯壩區(qū)水資源處于承載適中狀態(tài)，并呈變好趨勢，說明壩區(qū)水資源一定程度上可以滿足其社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，且區(qū)域水資源與社會經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)程度越來越好。
4結(jié)語
綜上所述，在一個特定流域或區(qū)域內(nèi)，通過工程與非工程措施并舉，對有限的不同形式的水資源進行科學(xué)合理的分配，使有限的水資源得到合理、充分的利用，可獲得最佳的綜合效益。昭魯壩區(qū)通過水資源優(yōu)化配置，促進了水資源空間均衡和水資源供需平衡，昭魯壩區(qū)現(xiàn)狀水平年、2020水平年、2030水平年的綜合缺水率分別為14％、1％、4％，表明通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，壩區(qū)內(nèi)各片區(qū)水資源供需更趨均衡。
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作者:太光宏 單位:昭通市水利局水利工程管理站
