基于空間—合作平衡原理的雙平衡二次水量分配方法研究

洪倩（安徽省水利水電勘測設(shè)計院　合肥　230088）

基于空間—合作平衡原理的雙平衡二次水量分配方法研究

洪倩
（安徽省水利水電勘測設(shè)計院合肥230088）

流域和區(qū)域水量分配既是水資源優(yōu)化配置的技術(shù)問題，也是實行最嚴(yán)格水資源管理制度的基礎(chǔ)。本文以安徽省中西部淠史杭流域為研究區(qū)域，采用基于空間—合作平衡原理的雙平衡二次水量分配方法，在流域初始用戶一次水量分配的基礎(chǔ)上，通過合作與協(xié)商模式，進行二次水量分配，在流域水量向供水高效益區(qū)域輸送的同時，兼顧流域內(nèi)原有用水戶的權(quán)益，從而達到空間—合作雙平衡，實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置。

水量分配雙平衡分配權(quán)重水資源配置

1　引言

水量分配是以流域為分配單元，針對某一流域的實際情況，以保證一定程度河道內(nèi)生態(tài)用水為前提，在確定流域可利用水資源總量或可分配水資源總量的基礎(chǔ)上，對流域有限的水資源進行科學(xué)分配，確定流域內(nèi)各行政區(qū)域、區(qū)域內(nèi)各行業(yè)的用水總量控制額度。流域水量分配也是區(qū)域水量分配的前提，在流域水量分配指標(biāo)完成后，向行政區(qū)域進行逐級分配。

歐美一些國家開展江河流域及區(qū)域水量分配，從技術(shù)、經(jīng)濟、法律上進行全面論證，提出的水量分配多以法律文本的形式，成為流域水資源利用和調(diào)控的依據(jù)。我國從20世紀(jì)80年代后期，著手開展少數(shù)江河水量分配，近年來，隨著實行最嚴(yán)格水資源管理制度的持續(xù)推進，一些科研、設(shè)計單位和學(xué)者對江河流域水量分配開展了大量研究，目前水量分配的主要方法有產(chǎn)水比例法、定額預(yù)測法、水資源優(yōu)化配置法和模糊綜合評價法等。但針對水資源豐枯變化明顯，用水結(jié)構(gòu)復(fù)雜及具有跨流域供水條件的流域、區(qū)域水量分配方法目前尚未形成系統(tǒng)的研究方法。

2　雙平衡二次水量分配方法

雙平衡二次水量分配方法首先基于空間平衡原理，借鑒美國的濱岸權(quán)（RiparianOwnership）、優(yōu)先占用權(quán)（Prior AppropriationDoctrine）等水資源分配制度，確定流域初始水權(quán)分配用戶。根據(jù)現(xiàn)狀用戶對水資源的占有和利用情況，綜合未來一段時間經(jīng)濟社會發(fā)展需求及工程供水條件，經(jīng)水資源供需平衡計算，確定流域一次分配水量（IWR）及用戶用水分配權(quán)重（αi）。

在一次水量分配的基礎(chǔ)上，基于合作平衡原理，綜合考慮跨流域供水的需要與可能，采用由供水工程管理調(diào)度主體、流域初始水權(quán)用戶和擬新增用戶三方合作與協(xié)商的模式，確定資源共享的程度（合作平衡度）和補償方式，對流域水資源進行二次分配。

3　應(yīng)用實例

3.1研究區(qū)概況

淠史杭流域位于安徽省中西部地區(qū)，居江淮之間，涉及淠河、史河和杭埠河三大流域，國土總面積19369km2。新中國成立以后，依托流域上游佛子嶺、磨子潭、響洪甸、梅山、龍河口5座大型水庫，建設(shè)了全國三個特大型灌區(qū)之一的淠史杭灌區(qū)，設(shè)計灌溉面積1100萬畝，糧食產(chǎn)量占全省四分之一，水稻產(chǎn)量占全省三分之一，奠定了安徽糧食主產(chǎn)省的重要地位。灌區(qū)供水范圍含省會合肥及六安、淮南等合肥經(jīng)濟圈重要城市，供水人口逾1000萬，經(jīng)濟總量占全省的四分之一。

經(jīng)過多年建設(shè)，淠史杭灌區(qū)形成以上游大型水庫群為龍頭、面上反調(diào)節(jié)水庫予以補充的“長藤結(jié)瓜”式供水系統(tǒng)，不僅為下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉水源，也為省會合肥等重要城市提供優(yōu)質(zhì)飲用水水源。由于特殊的地理位置和氣候條件，淠河、史河、杭埠河流域水資源時空分布不均，干旱年份因流域來水量不足，流域及灌區(qū)內(nèi)用水戶之間爭水矛盾突出，城市用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水，農(nóng)業(yè)用水?dāng)D占河流生態(tài)用水，制約流域、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，危及河流健康。此外，由于合肥經(jīng)濟圈的快速發(fā)展，流域周邊城市用水持續(xù)增加，迫切需要在確定淠史杭流域及灌區(qū)用水戶初始水權(quán)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)用水戶利益訴求，對水資源實行二次分配。

3.2基于空間平衡原理的初次水量分配

研究區(qū)域淠史杭流域1956~2010年多年平均地表水資源量109.8億m3，徑流時空分布變化甚大。時間分布上，年內(nèi)分配不均，徑流主要集中在汛期5~8月，占全年的約60% ～70%；年際變化大，最大年徑流量與最小年徑流量之比約為5.6。空間分布上，水資源總體由西向南、東、北方向遞減，呈現(xiàn)上游多、下游少的分布特點。通過流域和灌區(qū)歷史及現(xiàn)狀用水量調(diào)查，確定灌區(qū)初次水量分配的用戶包括六安、合肥兩市共12個縣（區(qū)），現(xiàn)有用水戶用水量總體呈現(xiàn)下游多、上游少的分布特征，與水資源分布呈反向遞增關(guān)系。

以淠史杭流域為供水水源，以保障經(jīng)濟社會發(fā)展合理需水為目標(biāo)，結(jié)合工程供水條件，對初次水量分配用戶進行水資源供需分析，確定初次分配水量。從初次水量分配成果可知，由于流域水資源空間分布特點，處于流域上游的六安市占用的資源量相對豐沛，其分配水量的權(quán)重明顯大于位于流域下游的合肥市，初次水量分配成果見表1。

表1　采用雙平衡二次分配法的安徽省淠史杭流域及灌區(qū)水量分配成果表（單位：億m3）

3.3基于空間—合作平衡原理的雙平衡二次水量分配

在初始用水戶六安、合肥兩市共12個縣（區(qū)）的基礎(chǔ)上，基于空間—合作雙平衡理論，通過供水工程管理調(diào)度主體、流域初始水權(quán)用戶和擬新增用戶三方進行協(xié)商，增加向流域外的淮南市山南新區(qū)供水，同時根據(jù)灌區(qū)近年用水結(jié)構(gòu)變化，新增合肥市區(qū)供水水源及調(diào)增向合肥市區(qū)的城市供水量。

經(jīng)過合作平衡后的二次水量分配方案，在一般年份（50%保證率）新增山南新區(qū)供水量0.8億m3，干旱年份（80%保證率）新增山南新區(qū)供水量0.4億m3。針對省會合肥市區(qū)持續(xù)增長的城市用水需求，在原淠河供水的單一水源基礎(chǔ)上，新增杭埠河水源向合肥市供水，同時調(diào)增淠河向合肥市區(qū)供水量，一般年份（50%保證率）新增淠河、杭埠河供水量共1.73億m3，干旱年份（85%保證率）新增淠河、杭埠河供水量1.58億m3。從二次水量分配權(quán)重的變化，可以看出，處于流域下游的行政區(qū)由于增加了向城市供水，其水量分配權(quán)重均有所增加，使得流域水量向供水效益高的區(qū)域進行了輸送，但是流域總體上仍然維持上游水量分配權(quán)重較大、下游水量分配權(quán)重相對較小的分配格局不變，從而達到空間—合作的雙平衡。

正常來水年份和中等干旱年份，安徽省淠史杭流域及灌區(qū)水量分配成果見表1。

4　結(jié)語

流域和區(qū)域水量分配，是按照《中華人民共和國水法》的要求，確定流域區(qū)域生活、生產(chǎn)可消耗的水量份額或者取用水水量份額，水量分配既是水資源優(yōu)化配置的技術(shù)問題，也是實行最嚴(yán)格水資源管理制度亟待解決的問題。采用基于空間—合作雙平衡理論的二次水量分配方法，對流域水資源進行合理分配，可有效地協(xié)調(diào)流域用水矛盾，保障城市供水安全、糧食生產(chǎn)安全，也可有效緩解經(jīng)濟社會發(fā)展對河道內(nèi)生態(tài)用水的擠占，為流域區(qū)域水資源優(yōu)化配置、高效利用和嚴(yán)格管理提供科學(xué)方法，也可為依托跨流域調(diào)水工程供水的區(qū)域擬定水量分配方案提供技術(shù)支撐。

采用基于空間—合作雙平衡理論進行流域區(qū)域水量分配，需要同步建設(shè)水量分配和調(diào)度的協(xié)調(diào)機制以及相應(yīng)的生態(tài)補償機制，協(xié)商解決供水工程調(diào)度、行政區(qū)間及部門間的用水矛盾、年度水量分配及調(diào)度方案編制；建立生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)體系，以及確定生態(tài)補償?shù)馁Y金來源、補償渠道、補償方式和保障體系等，以期取得流域上下游合作共贏的局面■