水资源开发利用现状与优化配置浅析

水资源开发利用现状与优化配置浅析 摘要：为实现水资源可持续利用，社会经济与资源、生态的协调发展，水资源优化配置的重要性逐渐凸显，本文围绕昭鲁坝区水资源的开发利用现状展开分析，并探讨了相关优化配置措施，以期可供参考。 关键词：水资源；开发利用；优化配置；昭鲁坝区 １研究区概况 规划区行政区划涉及昭通市昭阳区、鲁甸县，地理位置介于东经１０３°１８′～１０３°５４′，北纬２７°３０′～２７°４４′之间。规划区属金沙江下段水系的横江流域和牛栏江流域，区内主要河流为流向北东的洒渔河（上部称龙树河）、北流的昭鲁河、南流的冷水河和小寨河（沙坝河），均为金沙江右岸二级支流，除小寨河注入牛栏江外，其余均注入横江支流，其中牛栏江流域主要分布在鲁甸县境内，而昭阳区境内均属于横江流域［１］。 ２水资源开发利用现状 ２．１现状供用水量 ２．１．１供水量２０１９年全市总供水量为１０．４４９２亿ｍ３。其中，地表水源供水量１０．２３００亿ｍ３，地下水源供水量０．１９８８亿ｍ３，其他水源（非常规水源）供水量０．０２０４亿ｍ３。２．１．２用水量２０１９年昭通市河道外总用水量１０．４５４６亿ｍ３其中，农业灌溉用水量５．１０３０亿ｍ３，占总用水量的４８．８％；林牧渔畜用水量０．９４４９亿ｍ３，占总用水量的９．０％；工业用水量１．２９１０亿ｍ３，占总用水量的１２．３％；城镇公共用水量０．６１１７亿ｍ３，占总用水量的５．９％；居民生活用水量２．１１９０亿ｍ３，占总用水量的２０．３％；生态环境补水量０．３８５０亿ｍ３，占总用水量的３．７％。２０１９年用水消耗量为６．５１１２亿ｍ３。其中，农业灌溉用水消耗量４．３５４０亿ｍ３，工业用水消耗量０．５１６２亿ｍ３，生活用水消耗量１．２５６０亿ｍ３，生态环境用水消耗量０．３８５０亿ｍ３。全市综合耗水率６２．３％。 ２．２水量平衡分析 ２０１９年全市水资源量１１０．４亿ｍ３，比多年平均偏少１３．７％。入境水量４７１．８亿ｍ３，出境水量５７５．７亿ｍ３，总耗水量６．５亿ｍ３。２．３水资源开发利用现状２０１９年水资源量的时空分布不均匀，全市主要江河汛期（５—１０月）径流占年径流的２０．８％～７１．３％，主汛期（６—９月）径流占年径流的１０．７％～５８．８％。降水量呈现由北向南、由高山向河谷减少趋势。受高原季风及特殊自然地理气候的影响，枯季少雨，旱灾严重；雨季水多，单点暴雨频繁，局部洪涝灾害突出［２－４］。２０１９年全市水资源量１１０．４亿ｍ３，每平方公里产水量为４９．２０万ｍ３，人均占有水资源量为１９５５ｍ３。盐津县人均水资源量最多为３２０５ｍ３，昭阳区人均水资源量最少为７００ｍ３。 ３昭鲁坝区水资源优化配置措施分析 ３．１水资源配置规划总体布局 以渔洞水库南北干渠为主轴线，以永丰、段家石桥、黑石罗、月亮湾等中型水库为支撑，其余小型水库为补充，以农业高效节水工程为先导，加大利用再生水工程，以维护河流生态健康为目标，通过水资源合理配置和优化调度，构建“河库连通、多源互补、清水循环、人水和谐”的昭鲁坝区生态水网工程格局。根据昭鲁坝区生态水网总体布局，昭鲁水网建设新增中小型水库工程４件，水系连通工程２件，灌区工程３件，水源地保护工程１件，再生水利用工程２件。高效节水灌溉工程新增灌溉面积８５１３ｈｍ２。新建水库工程主要特性如下表１所示。 ３．２水资源优化模型架构 本研究基于二元水循环的理论及调控体系，开发了区域水资源优化配置模拟模型（ＷａｔｅｒＡｌｌｏ－ｃａｔｉｏｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ，简称ＷＡＳ模型），见图１，该模型可分解为五大模块，包括水循环模拟模块、蒸发计算模块、水资源配置模块、再生水模块、行业理论用水模块、统计分析模块。模型的运算过程如下：通过水循环模块模拟区域水资源变化，运用配置策略及规则进行水资源优化配置的计算，同时将人工取－用－耗－排水数据反馈给水循环模块进行实时模拟下一时段图１ＷＡＳ模型结构图区域水资源变化，以此往复，直到计算结束，提出最终优化方案。 ３．３水资源配置结果 根据水资源配置思路和原则，进行各片区用水户需水量与水利工程供水量的１９７１—２０１３年水资源配置计算。根据计算可得：（１）２０２０水平年时。Ｐ＝７５％，规划区需水量２．７４亿ｍ３，各类水利工程供水量２．７１亿ｍ３，缺水量０．０３亿ｍ３，缺水率１％，２０２０年规划区供需已平衡；Ｐ＝９５％，规划区需水量２．９７亿ｍ３，各类水利工程供水量２．９２亿ｍ３，缺水量０．０５亿ｍ３，缺水率２％，已经基本平衡。（２）２０３０水平年。Ｐ＝７５％，规划区需水量３．３４亿ｍ３，各类水利工程供水量３．３４亿ｍ３，缺水量０．００２亿ｍ３，缺水率０％，２０３０年规划区供需已平衡；Ｐ＝９５％，规划区需水量３．５９亿ｍ３，各类水利工程供水量３．５５亿ｍ３，缺水量０．０４亿ｍ３，缺水率１％，２０３０年规划区供需已平衡。 ３．４重点大中型水库供水合理性分析 为了反映遗传算法对水库供水过程的优化过程，并判断优化后水库供水量的可信程度，本研究采用《昭鲁坝区生态水网建设规划》报告中的成果进行对比分析。通过表２对比可以看出，２０２０年昭鲁坝区水资源配置结果，相对于已有规划配置成果，优化算法的平均相对误差为１７％，２０３０年昭鲁坝区水资源配置结果，相对于已有规划配置成果，优化算法的平均相对误差为８％，从一定程度上证明了优化算法配置结果的合理性，说明优化算法配置结果可信。 ３．５昭鲁坝区水资源优化配置效果 （１）通过水资源供需结果表明，通过水资源优化配置和调控，昭鲁坝区在用水增长的同时，缺水率不断减少，表明通过水资源优化配置和调控，坝区内各片区水资源供需更趋均衡。（２）昭鲁坝区生态水网建设后，将逐步退还支流生态水量，增加河湖湿地生态补水，修复支流和湖泊水生态功能，对改善城市景观、农村生态环境具有重要作用，具有良好的生态环境效益。（３）昭鲁坝区水资源处于承载适中状态，并呈变好趋势，说明坝区水资源一定程度上可以满足其社会经济发展规模，且区域水资源与社会经济、环境发展的协调程度越来越好。 ４结语 综上所述，在一个特定流域或区域内，通过工程与非工程措施并举，对有限的不同形式的水资源进行科学合理的分配，使有限的水资源得到合理、充分的利用，可获得最佳的综合效益。昭鲁坝区通过水资源优化配置，促进了水资源空间均衡和水资源供需平衡，昭鲁坝区现状水平年、２０２０水平年、２０３０水平年的综合缺水率分别为１４％、１％、４％，表明通过水资源优化配置和调控，坝区内各片区水资源供需更趋均衡。 参考文献： ［１］沈军，苟露，曾才茂．贵州省大江大河临近城市水资源优化配置分析［Ｊ］．水利科学与寒区工程，２０１９，２（３）：６４－６６． ［２］吴丹，王士东，马超．基于需求导向的城市水资源优化配置模型［Ｊ］．干旱区资源与环境，２０１６，３０（２）：３１－３７． ［３］王伟荣，张玲玲．最严格水资源管理制度背景下的水资源配置分析［Ｊ］．水电能源科学，２０１４，３２（２）：３８－４１． ［４］李朦，解建仓，杨柳，等．基于蚁群－粒子群混合算法的水资源优化配置研究［Ｊ］．西北农林科技大学学报（自然科学版），２０１５，４３（１）：２２９－２３４． 4