水庫水資源配置優(yōu)化對策研究

張鵬

（河南省白龜山水庫管理局，河南平頂山 467000）

水庫水資源配置優(yōu)化對策研究

張鵬

（河南省白龜山水庫管理局，河南平頂山 467000）

水資源優(yōu)化配置是促進社會經濟發(fā)展的基本條件。基于此，分析白龜山水庫水資源現狀，梳理當前白龜山水庫水資源優(yōu)化配置存在問題，并提出優(yōu)化水資源配置的合理對策，為白龜山水庫水資源綜合利用，促進地方經濟發(fā)展提供科學參考。

白龜山水庫；水資源配置；問題；優(yōu)化策略

水資源是人類社會發(fā)展的基本條件之一，而隨著工業(yè)化、城市化進程的加快，水資源短缺問題更加突出。河南省因其自身地理位置及環(huán)境影響，水資源污染、短缺問題成為制約經濟發(fā)展的主要因素。特別是部分地區(qū)用水量的增加，使得河道徑流減少，蓄水、引水、提水工程無法發(fā)揮工程效益，加之地下水超采及用水無節(jié)制，導致區(qū)域性水位下降嚴重，加劇了水資源短缺及環(huán)境水質問題［1］。

1 白龜山水庫水資源配置現狀及問題

白龜山水庫位于河南省平頂山市，自建庫以來在促進地方工農業(yè)生產、生活用水、灌溉、防洪等方面發(fā)揮了重要作用。結合平頂山市水環(huán)境統計數據來看，多年平均降雨量約800mm，人均用水量約為200m3，農業(yè)用水量約180m3/667m2，萬元工業(yè)增加值用水量約70m3。從白龜山水庫水資源管理現狀來看，隨著用水量的快速增長，水資源配置不均衡問題日益突出。如各區(qū)域新建項目的開工，對各項目取水證的發(fā)放，一方面加強了對白龜山水庫水資源的利用，另一方面從白龜山水庫庫容設計指標及上游水資源分布來看，已經難以滿足新上項目的用水需求。然而，由于白龜山水庫肩負地域性防洪任務，在汛期棄水、非汛期泄水管理中，為了做好汛前水庫水位控制工作，常常需要通過棄水來減容；南水北調中線工程的投入使用，對白龜山水庫增容問題，如果未能從水資源科學配置設計上進行優(yōu)化，不僅浪費了白龜山水庫的水資源，也給地表徑流及上游昭平臺水庫等水資源帶來影響。因此，全面審視和分析白龜山水庫水資源配置工作，從保障富有水資源科學利用和優(yōu)化配置上來促進地方經濟發(fā)展具有重要現實意義。

2 白龜山水庫水資源配置的優(yōu)化策略

2.1 明確白龜山水庫水資源配置目標

白龜山水庫位于平頂山市，處于沙潁河水系沙河上游，作為河南省經濟發(fā)展的重要區(qū)域，其水資源配置問題最為突出，尤其是洪澇災害、水資源短缺、污染問題。針對白龜山水資源配置現狀，從保障水庫水資源可持續(xù)發(fā)展上，需要結合地域經濟社會發(fā)展實際，運用水文理論和方法，圍繞水資源開發(fā)、利用規(guī)律及水資源配置手段來優(yōu)化不同用戶的用水量，在保障各用水需求前提下實現水資源優(yōu)化配置。

2.2 明確水庫水資源配置技術路線

水資源配置優(yōu)化研究要遵循可持續(xù)發(fā)展原則，在進行技術研究中，要結合地域水資源現狀，特別是區(qū)域內水資源、地表水、地下水水質條件等數據，利用降雨徑流、水量平衡、多目標優(yōu)化等水資源配置模型，來歸納水資源利用變化規(guī)律，以符合不同用水戶的用水需求。如開展周邊灌區(qū)地下水利用調查，開展工業(yè)生產用水量調查工作，為制定白龜山水庫多目標水資源配置方案提供參考［2］。

2.3 白龜山水庫水資源配置方法

在對白龜山水庫水資源進行優(yōu)化配置的方法選擇上，依據自1952年起白龜山水庫上游降雨資料、地表徑流數據、水庫蓄泄資料，以及上游昭平臺水庫逐年供水用水資料，加之白龜山水庫為不同用水戶所提供的水資源資料，如農業(yè)灌區(qū)供水量、供水時間、灌溉面積、灌區(qū)退水資料，以及白龜山水庫地下水資源狀況等資料進行綜合分析，來建立水量模擬模型，并引入年、月徑流、次洪流量計算，來納入數據庫進行水量時空變化分析，歸納白龜山水庫水資源使用狀況。由于在非汛期，上游昭平臺水庫泄水及其他用水戶退水等原因，也會給白龜山水庫庫容帶來影響，因此需要從白龜山水庫全年入庫水量、入庫分布及入庫時間進行分析，為后期水資源開發(fā)及利用方案提供參考依據。針對灌區(qū)地下水資源分析，可以從灌區(qū)地下水水量分析、水資源補給關系來進行分析；對于用水戶用水量計算，可以根據不同用水戶，從保障用水量、用水時間等方面來進行調節(jié)計算，為后期開展用水評價提供依據［3］。

2.4 白龜山水庫水資源配置方案

結合白龜山水庫歷年降雨量、地表水徑流量，地下水分別，以及庫區(qū)下滲計算、蒸發(fā)計算等資料，來模擬多目標水資源配置模型，為促進水資源配置優(yōu)化提供創(chuàng)新方法。在地下水模型構建實踐中，針對灌區(qū)用水量、地下水開采及補給關系，論證地下水補給給庫區(qū)水資源帶來的影響，優(yōu)化灌區(qū)引水灌溉及地下水采水灌溉模式差異性；在多目標優(yōu)化配置目標下，針對庫區(qū)供水用戶用水量及需求，從豐、平、枯3種狀況下進行水資源配置優(yōu)化，提升配置方案科學性。另外，針對南水北調工程蓄水及水資源調度問題，對平頂山地區(qū)整個跨流域調水、下滲、蒸發(fā)及棄水等進行綜合研究，優(yōu)化不同影響參數及變化關系，完善水資源配置方案，促進水庫可持續(xù)發(fā)展。

2.5 白龜山水庫水資源配置優(yōu)化結果

通過對白龜山水庫相關降雨量、徑流量及數據的調查與測算，搭建以白龜山水庫流域為主體的用水模型。其中多年平均徑流量約為85 000萬m3，多年平均徑流深約為300mm，昭平臺水庫多年平均向白龜山水庫泄水約為4 000萬m3。在對白龜山水庫向農業(yè)灌溉供水模型構建上，結合不同灌區(qū)水文地質變化及地下水補給、退水關系等分析，可以得出灌區(qū)淺層區(qū)域地下水可采量約為0.59億m3/a，年均剩余可采量約為0.33億m3/a，靜儲存量約為0.90億m3/a。在構建白龜山水庫納污能力模型中，針對庫區(qū)上游及周邊鄰水區(qū)域工業(yè)排污控制問題，對沙河段納污能力為670t/a，魯山段納污能力為38t/a，魯山縣城及周邊工農業(yè)灌溉最大排放量為94、350、215t/a。在不同降雨頻率下對各用水戶供水能力分析中，當P=25%時，為豐水年，對農業(yè)灌溉保證率為P=50%，對工業(yè)用水保證率為75%，水庫剩余可供水量約為17 000萬m3；當P=50%時，為平水年，對農業(yè)灌溉保證率為P=50%，工業(yè)用水保證率為75%，水庫剩余可供水量約為11 000萬m3；當P= 75%時，為枯水年，農業(yè)灌溉保證率為75%，水庫對工業(yè)生產及城市生活用水需求緊張，水庫剩余可供水量降低為0，需要通過開采地下水來滿足農業(yè)灌溉［4］。

3 結語

通過對多目標水資源優(yōu)化配置方案的分析，針對白龜山水庫灌區(qū)自有井灌面積達到6 666hm2，在保障農業(yè)灌溉保證率P=50%條件下，利用井灌方式可以節(jié)約庫容3 800萬m3的水量，而在農業(yè)灌溉保證率P=75%時，可以節(jié)約庫容為4 400多萬m3，因此還可以通過井灌模式來優(yōu)化庫容水資源狀況。同時，在南水北調工程的融入與水資源調配方案優(yōu)化上，南水北調跨流域供水為解決白龜山水庫庫容配置方案提供新的思路，特別是在平水年、枯水年條件下，結合庫區(qū)不同用水戶對水量供需要求的分析，在P=50%、P=75%降雨頻率較低狀態(tài)下，利用調水來滿足工業(yè)及農業(yè)灌溉需求，保障平水年、枯水年各用水戶用水需求，提升水庫水資源動態(tài)配置水平。所以，通過引入多目標動態(tài)優(yōu)化配置方法，為實現白龜山水庫庫容水資源科學利用提供了保障，特別是對南水北調跨流域水資源的融入，增強了白龜山水庫的動態(tài)調蓄能力，為地區(qū)經濟發(fā)展提供有力水資源支撐條件。

［1］侯保燈，高而坤，吳永祥，等.水資源需求層次理論和初步實踐［J］.水科學進展，2014（6）：897-906.

［2］羅利民，謝能剛，仲躍，等.區(qū)域水資源合理配置的多目標博弈決策研究［J］.河海大學學報（自然科學版），2013（1）：72-76.

［3］王航.基于節(jié)水制度的區(qū)域水資源管理決策［J］.黑龍江水利科技，2013（11）：259-260.

［4］金海，王建平，李發(fā)鵬，等.南水北調中線調蓄水庫運行管理面臨的問題與對策［J］.南水北調與水利科技，2015（6）：1191-1196.

Research on the Optimization Strategy of Water Resources Allocation in Reservoir

Zhang Peng
（Henan Baiguishan Reservoir Management Bureau，Pingdingshan Henan 467000）

The optimal allocation of water resources is the basic condition to promote the development of social economy.Based on this,the present situation of water resources in Baiguishan reservoir was analyzed,the existing problems in the optimal allocation of water resources in Baiguishan reservoir were combed,and the reasonable countermeasures for optimizing the allocation of water resources were put forward,to provide a scientific reference for the comprehensive utilization of water resources in Baiguishan Reservoir and promoting the local economic development.

Baiguishan Reservoir；water resources allocation；problem；optimization strategy

TV213.4

A

1003-5168（2016）11-0086-02

2016-10-08

張鵬（1983-），男，本科，中級工程師，研究方向：水庫管理。