灌區水資源優化配置方法及應用

【摘要】新疆是水資源短缺，供需矛盾較突出的地區，隨著經濟社會的飛速發展，水資源短缺問題已經成為新疆未來經濟社會可持續發展的最大瓶頸。因此，實現水資源的合理配置、科學與可持續利用，已經成為當前一項重要而緊迫的任務。文中首先分析了新疆某灌區的水資源利用現狀及存在的問題，根據本灌區的水資源及灌溉情況，提出了改善原有灌區的分水方法。文中以各用水戶單位水效益為指標，以灌區總凈效益最大為目標，同時滿足原有灌溉水平下的水量要求，建立了水資源分配的線性規劃數學模型。研究表明，在不采取任何投入的情況下，采用優化分水就可使灌區單位水效益在平水年時提高6.8%，總凈效益提高44%（總水量增加34%）；同時，也提出了不同水平年情況下各單位的分水比例，改變了過去那種固定比例的分水模式。

【關鍵詞】灌區水資源；優化配置方法；應用

1、前言

水資源優化配置是在一個特定區域內，采取工程與非工程措施并舉，對有限的不同形式的水資源在各用水單位之間進行合理的分配，其最終目的就是實現水資源的可持續利用，保證社會經濟、資源、生態環境的協調發展。針對新疆山前平原地區灌溉水源分散，灌溉用水多，農業缺水嚴重，生態環境惡化等問題，保護生態環境還是確保民生是擺在當前最棘手的問題。因此需研究當前制約國民經濟發展的水的問題，對指導當前新疆綠洲經濟的發展具有現實意義。合理開發利用、科學配置墾區的水資源，節約用水、充分供給和高效利用就成為了綠洲農業可持續發展的決定性因素。

2、新疆某灌區的基本情況

某灌區西高東低、北高南低，地處新疆西部，灌區位置、主要渠系、行政區劃如圖1所示。

圖 1 新疆某灌區分布示意圖

土層較厚，土地資源條件好。該灌區冬季嚴寒，夏季于熱，降水量少，蒸發量大，屬溫帶大陸性干旱、半干旱荒漠氣候。灌區的年平均氣溫為5.6℃，月平均最高氣溫（七月）23.1℃，月平均最低氣溫（一月）-17.3℃，日均氣溫大于10℃的年積溫達3，042.2℃。灌區的年平均降水為178.5mm，主要集中在四月至八月，五、六，七三個月的降水占全年降水的50%。灌區年平均蒸發量為1，558.3mm，蒸降比為8.73。

該灌區現有農業人口四萬余人，人均占有5畝多耕地，直接參加農業生產的人口占總農業人口的80%。灌區為當地主要的糧，棉生產基地，主要種植春麥、玉米、棉花、油料等作物。改革開放以前糧食單產不到300kg，棉花單產不足80kg。2000年后逐漸趨于穩定，糧食單產達450kg，棉花單產達330kg。

3、某灌區各用水戶水資源的優化分配

自然條件相同的地區，灌溉用水量不同，效益不同。對于水資源短缺的地區，大量灌溉試驗證明，灌溉水資源用量與灌溉效益呈正相關關系。用灌溉效益與灌溉水資源用量的比值能夠反映出灌溉對農業生產的作用，我們稱這一比值為單位灌溉水效益。這一指標能反映出各單位的灌溉效益大小。在水資源短缺的地區，用這一指標分水可促進各用水單位節約用水，提高灌溉水的效益，這一指標體現了灌溉分水的經濟觀點，用這一指標分水也可達到提高整個灌區水資源總效益的目的。

同時水資源屬國有資源，各部門都享有使用權，因此農業水資源的分配還要保證各用水戶的基本要求。反映農業生產效果水平的指標是凈效益。灌溉水資源效果根據當地統計資科，種植業產值分當年價和2005年不變價計算的兩種統計值，成本只有當年價統計值。為了免除目前價格變動造成的灌溉效益不可比的問題，本文選用2005年做為比較的價格基準年。根據自治區政府價格公報提供，全疆農用物質相對干2005年的價格上漲指數為：2006年是1.243、2007年是1.267、2008年是1.296。種植業產值、成本中除括號內的數據按當年價計算外，其它均用2005年固定不變價計算。大西溝鄉2005年、2006年的農業成本無統計資料，該鄉一直以種植水稻為主，調查知效益一貫不錯，故采用2007年的灌溉水效益做為平均單位水效益。

滿足各用水戶原有灌溉水平下的灌溉用水，各用水戶的極限水量為該單位原有灌溉水平下可耕地面積上的用水（最大量用水）；各單位分配水量之和不得超過某灌區可引用水量。在水資源量有限的條件下，在考慮各用水單位效益的同時，要求各單位以全局效益為目標，達到灌區總的效益最大。

4、結論

在三種引水保證率情沉下，灌區隨水資源量的增加相應的總凈效益在增加，單位水效益在減少（但邊際凈效益在增加）。通過優化分配水資源，提高了單位水效益。就平水年來說，2006年、2007年平均引水量屬于平水年，其單位水效益為1.076萬元/萬m3，優化分配后平水年單位水效益為1.149萬元/萬m3，單位水效益提高了6.8%。亦就是不采取任何其它投入，僅就各用水戶分水量（分水比例）進行優化調整，就可提高灌溉水的效益，換句話說，在平水年也就是節約水資源6.8%。所以調整是有必要而合理的。各灌區來水量不同，各用水戶分水量也應不同。灌區保證率情況下的分水量都是相同的，只有其中一個灌區分得的水量不同。這也就說明，在灌區現有水資源量下，按前面所述的分水原則分水，分水量巳達到了極限，它們分得水量的變化不再對總凈效益產生影響，而只有一個灌區的分水量變化影響灌區總凈效益的變化。

通過水資源的優化分配也可看出，不同水平年各用水戶的分水比側是不同的。就水平年來說，分水比例就有所改善。實際水資源分配時，可根據來年的引水量預報確定豐、平、枯年，然后根據相應水平年各單位的分水比例確定相應的分水量。

參考文獻：

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