濟南黃河水量優化分配方式探討

孟 斌，王 義

（山東黃河河務局供水局濟南供水分局，山東 濟南 250000）

1 濟南市雨水情及黃河引水現狀

1.1 濟南市雨情、水情

濟南市多年平均降水量為647.9mm，且時空分布不均勻，年際變化大。濟南雖然有地下水、水庫水、黃河水、長江水等多種水資源，但水資源總量并不多。全市多年平均水資源量17.48億m3，其中黃河水為主要的水資源，約占1/3。人均占有量僅為247m3，低于全省平均水平，畝均水資源占有量為322m3，約為全國畝均占有量的1/6，水資源短缺嚴重。

1.2 濟南黃河引水現狀

濟南引黃供水始于1955年，目前，濟南市有引黃水閘11座，設計引水流量225m3/s，11處引黃灌區設計灌溉面積18.11萬hm2。現在黃河水每年引水指標為5.68億m3，自2000—2014年年均引水4.95億m3，農田水利灌溉工程的建設以及節水措施的不斷改進，使農業用水效率不斷提高，供水用途也由最初的農業灌溉發展為農業灌溉、城鄉居民生活、工業生產及生態用水等多目標、全方位供水。

從長遠看，黃河水資源依然是濟南市最穩定、最可靠的水資源。但由于黃河上中游降雨量減小、修建水庫等因素，用水條件改善，引水量加大，以及社會經濟的發展，黃河下游來水量有減少的趨勢，濟南市水資源的供需矛盾將長久存在。因此，合理利用黃河水，建設節水型社會，對濟南市的社會發展至關重要。

2 現行水量分配存在的問題

2.1 用水效率低，黃河水浪費嚴重

目前，農業引黃用水效率低，引黃灌溉水利用系數只有0.5左右，遠低于發達國家的0.7～0.8，節水有較大的提升潛力。

2.2 引水分配指標與用水節水水平沒有掛鉤

枯水年份，來水量減少時，依照豐增枯減原則，采用的方法是不論各地市、工農業節水程度高低，都按照原來的用水量減少同樣的百分數來減少分配的水量，這種管理辦法，操作簡單、方便，但不利于促進節水。節水好的地區多年通過實施各種節水措施，提高了水的利用率，如遇枯水年，分配的水量減少同其他地區同樣的百分數，用水則更加緊張，影響農業灌溉，總的效益影響較大；而節水措施差的地區浪費水較嚴重，每立方水產生的效益低，遇上缺水，即使減少部分水量，對他們影響也相對較小。總的來說，引水分配指標與用水節水水平沒有掛鉤，節水效率有高有低，造成總體用水效率低下，不利于節約用水。

2.3 流域與區域管理脫節，相關法律法規有待完善

現行《中華人民共和國水法》規定，國家對水資源實行流域管理與行政區域管理相結合的管理體制。但現狀仍然是流域管理服從于行政管理，依然不能解決日益嚴重的水危機。此外，沒有核實灌區實際需用水量，節水好的灌區往往申報的用水量偏少，而節水差的灌區申報的用水量偏多。這樣核減后節水好的灌區用水量偏少，節水差的灌區用水量偏多。因此探討濟南黃河在分配指標一定的總量下，根據黃河來水減少的條件下，通過內部挖潛，實施節水灌溉，重新優化分配濟南黃河水量具有重要的理論和現實意義。

3 分配方案

3.1 分水原則

建立引水分配指標與用水節水水平相適應的關系，根據各地市農業節水水平高低，以及各引黃灌區農業灌溉水利用系數的不同，比較得出相對差額，分別給予不同的權重。在枯水年份進行水量的優化分配，節水水平高的，水量核減少，節水水平較低的，水量核減多。

依據水法，來水量減少時，應當首先滿足城鄉居民生活用水的需要，合理安排農業、工業、生態環境用水，防止黃河斷流。故確保非農業用水100%的保證率，本次研究模型優化農業用水。選取2014年現狀來水進行分配，優化未來來水量減少時的供水量。本文將引黃閘農業灌溉水利用系數比較差額作為分水依據。

3.2 模型的建立

1）目標函數即為供需水量差額最小。

式中：i為第1,2,3,…11座引黃閘；α為農業節水潛力缺水量，億m3；Wi為第i座引黃閘農業需水量，億m3；Pi為第i座引黃閘農業分配水量，億m3。

2）約束條件

（1）各引黃閘農業用水量等于凈水量除以農業灌溉水利用系數

式中：Ni為第i座引黃閘農業凈水量，億m3；ηi為第i座引黃閘農業灌溉水利用系數。

（2）節水條件下農業分配水量計算

第i座引黃閘農業實際供水量Pi

3.3 濟南黃河引水情況以及結果分析

選取2014年濟南黃河引水數據對建立的模型進行優化和調試。分析濟南市引黃閘農業用水、農業灌溉水利用系數等指標數據，將農業灌溉水利用系數比較差額，并且將引黃閘農業灌溉水利用系數差額。

第i座引黃閘農業減少的水量ΔPi這些數據輸入模型，優化水量分配。結果如表1。

表1 來水量減少10%時引黃灌區引黃農業用水量情況

2014年，濟南11座引黃閘農業引水量為31059.69 萬 m3，非農業引水 32667.22 萬 m3，合計63726.9萬m3。非農業用水保證率100%的情況下，農業用水保證率為79.5%，模擬枯水年份來水量減少10%，依照豐增枯減原則，減少的水量按比例減少10%與優化減少比較，以及供水量按比例分配與優化分配比較分析，節水水平高的灌區，水量核減少，節水水平低的灌區，水量核減多。通過模擬計算，枯水年份在來水量減少10%的情況下農業優化分配的供水量即為水量優化分配方案。

4 結語

1）通過對濟南黃河水量優化方式進行探討，確定引水分配指標與用水節水水平掛鉤，枯水年份來水量減少10%，在非農業用水保證率100%的情況下，節水水平高的灌區水量核減少，節水水平低的灌區水量核減多，水量分配上向節水好的灌區傾斜，較好地解決了水量短缺時各地市農業分水“一刀切”的問題。

2）有利于建立水權交易市場。農業節水水平的提高，使結余的水量激發了企業要求農業向工業實施水權轉換的強烈意愿，缺水用戶可以購買到急需的水資源，這樣不僅使水資源能夠高效利用，而且還能夠部分消除行政指令分配水資源的局限性，緩解水資源對該地區經濟社會發展的制約。

3）促進節水和水價形成機制的建立。逐步提高水價，枯水年優化分配水量，豐水年份采取階梯水價方式。促進水資源的科學管理，使有限的黃河水資源發揮更大的作用。

4）進一步完善流域與區域管理相適應的法律法規。合理劃分流域與行政區域水行政管理權限，解決地方法規與部門規章銜接不夠、管理職能交叉等問題。適當對流域管理機構進行擴權，增強流域涉水利益相關者的參與權，將流域管理機構真正成為流域委員會的執行機構，保證節水制度的有效實施。