陸渾灌區(qū)水資源優(yōu)化配置探析

李 敏，賈 璐，張宏圖

（1.河南省陸渾水庫(kù)管理局，河南 洛陽(yáng) 471000；2.嵩縣紀(jì)律檢查委員會(huì)，河南 洛陽(yáng) 471400）

0 引言

水資源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要資源，是一種用途廣泛且不可替代的資源。 2011 年中央一號(hào)文件指出：水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基［1］。 作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，灌區(qū)在發(fā)展高效農(nóng)業(yè)、保障糧食安全中發(fā)揮著越來越重要的作用， 但灌區(qū)也是水資源消耗量最大的地方。因此，做好灌區(qū)的節(jié)約用水和水資源的優(yōu)化配置研究顯得尤為重要。

灌區(qū)水資源優(yōu)化配置是指按照灌區(qū)用水需求，根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律和資源配置原則，利用多種工程和非工程措施，通過一系列有利于水資源節(jié)約及可持續(xù)利用的手段和措施，在灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水、居民生活用水、工業(yè)用水和景觀生態(tài)用水之間合理配置供水時(shí)間和供水量，最終實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)調(diào)度、高效利用［2］。 陸渾灌區(qū)興建于20 世紀(jì)70 年代， 受當(dāng)時(shí)科技水平的限制，工程施工標(biāo)準(zhǔn)低，加上多年的高負(fù)荷運(yùn)行，目前灌區(qū)工程普遍老化失修，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，利用效率低。而與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，灌區(qū)及周邊城鎮(zhèn)對(duì)陸渾水庫(kù)的供水需求日益增多，水資源供需矛盾更為突出。 如何加強(qiáng)水資源的高效利用和保護(hù)，解決灌區(qū)水資源供需矛盾，進(jìn)一步提高灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的科學(xué)性、合理性，提高用水效率，一直是擺在陸渾灌區(qū)面前的重要課題。 因此，對(duì)陸渾灌區(qū)水資源優(yōu)化配置進(jìn)行深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 陸渾灌區(qū)概況

1.1 自然概況

陸渾灌區(qū)是河南省百萬(wàn)畝以上的大型灌區(qū)之一，是一個(gè)集農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水、工業(yè)供水、環(huán)境生態(tài)供水、農(nóng)村人畜飲水為一體的多目標(biāo)供水工程。灌區(qū)位于伏牛山北麓與嵩山、熊耳山之間的谷地，西從陸渾水庫(kù)引水， 東至滎陽(yáng)市的泥水河， 南到汝河北岸，北達(dá)伊洛河南岸，跨黃河、淮河兩個(gè)流域。灌區(qū)在黃河流域有總干渠、東一干渠、西干渠、灘渠共4 條干渠，伊河龍門以上，沿伊河兩岸分布，龍門以下至滎陽(yáng)市丁店鎮(zhèn)的東一干渠中段、下段，沿伊河和伊洛河南岸分布，呈西南—東北走向，長(zhǎng)160 km，寬15 km，為狹長(zhǎng)地帶。 在淮河流域，東二干渠沿北汝河北岸分布，東西長(zhǎng)55 km，寬8 km，為條狀地帶。灌區(qū)范圍涉及洛陽(yáng)、平頂山、鄭州三市，包括嵩縣、伊川縣、汝陽(yáng)縣、偃師市、汝州市、鞏義市、滎陽(yáng)市7 縣（市），共計(jì)51 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，606 個(gè)自然村，總?cè)丝?51.06 萬(wàn)人。

1.2 用水概況

陸渾灌區(qū)是河南省西部農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基地，也是河南糧、棉、油等農(nóng)產(chǎn)品的主要生產(chǎn)基地。 全灌區(qū)總耕地面積為274.40 萬(wàn)畝，規(guī)劃總控制灌溉面積180 萬(wàn)畝， 其中新發(fā)展灌溉面積l34 萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)灌溉保證率為78%。 由于水源條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、 生活水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的差異， 灌區(qū)內(nèi)各市（縣）的用水量及其結(jié)構(gòu)有所不同。2009～2019 年，灌區(qū)內(nèi)各市（縣）多年平均總用水量為15.594 3 億m3，其中城鄉(xiāng)生活、 環(huán)境用水3.136 5 億m3， 工業(yè)用水6.62 億m3，農(nóng)、林、漁、畜業(yè)用水5.837 9 億m3。 2019年總用水量為15.518 3 億m3，其中城鄉(xiāng)生活、環(huán)境用水量為3.634 9 億m3，占總用水量的23.4%，大于河南省平均比例（21.1%）；工業(yè)用水量為5.805 3 億m3， 占總用水量的37.4%， 大于河南省平均比例（25.1%）；農(nóng)、林、漁、畜業(yè)用水量為6.078 1 億m3，占總用水量的39.2%，小于河南省平均比例（53.8%）。

長(zhǎng)久以來，陸渾灌區(qū)水量計(jì)量設(shè)施不健全，用水管理粗放， 灌區(qū)用水多是由灌區(qū)管理人員憑借灌區(qū)往年配水經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度。 灌區(qū)管理人員根據(jù)所掌握的灌區(qū)各田塊面積、 種植作物類型以及灌溉定額等靜態(tài)信息，對(duì)每個(gè)引水口進(jìn)行水量分配，缺少真實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)和科學(xué)的管理理念。另外，隨著灌區(qū)人口的持續(xù)增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，灌區(qū)的工業(yè)用水和生活用水需求量大幅度增長(zhǎng)，加劇了灌區(qū)水資源供需矛盾。

2 灌區(qū)水資源配置的目的和原則

一般認(rèn)為， 水資源合理配置是指在一個(gè)特定流域或區(qū)域內(nèi)，以高效、公平和可持續(xù)為原則，對(duì)有限的、不同形式的水資源，通過工程與非工程措施在各用水戶之間進(jìn)行科學(xué)分配［3］。

2.1 灌區(qū)水資源配置的目的

灌區(qū)水資源配置的目的是在滿足符合水資源調(diào)配基本原則的前提下， 使所在區(qū)域的水資源近期和遠(yuǎn)期都能解決灌區(qū)和行業(yè)用水需求， 并優(yōu)化配置其用水量，盡可能使區(qū)域內(nèi)水資源產(chǎn)生最佳綜合效益。因此， 陸渾灌區(qū)水資源配置應(yīng)以陸渾水庫(kù)水資源條件為基礎(chǔ)，在符合水量宏觀轉(zhuǎn)化關(guān)系的基礎(chǔ)上，在時(shí)間、 空間和不同類別用水戶之間合理配置水庫(kù)水資源。配置工作應(yīng)在綜合考慮水庫(kù)可利用水資源量、用水需求預(yù)測(cè)、 節(jié)水規(guī)劃、 水資源保護(hù)等工作的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算、反饋、調(diào)整得到多個(gè)方案的合理結(jié)果，最終采用評(píng)價(jià)篩選方法得到推薦配置方案［4］。

2.2 灌區(qū)水資源配置的原則

2.2.1 公平公正，科學(xué)合理

充分考慮灌區(qū)內(nèi)各行政區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境狀況、水資源條件和供用水現(xiàn)狀、發(fā)展中的供水能力和用水需求， 妥善處理灌區(qū)各用水戶間的用水關(guān)系，做到公平公正，科學(xué)合理，力爭(zhēng)達(dá)到社會(huì)效益最大化。根據(jù)陸渾水庫(kù)可利用水資源量，科學(xué)制訂灌區(qū)水資源水量分配方案，促進(jìn)灌區(qū)和諧發(fā)展。

2.2.2 總量控制，可持續(xù)利用

充分考慮陸渾水庫(kù)的水資源承載能力， 嚴(yán)格控制取用水總量，科學(xué)安排環(huán)境用水，保障灌區(qū)河道的基本生態(tài)用水需求， 保障灌區(qū)水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

2.2.3 節(jié)約優(yōu)先，優(yōu)化配置

按照全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的要求， 合理確定強(qiáng)化節(jié)水條件下各用水戶的取水份額， 以水量?jī)?yōu)化配置促進(jìn)節(jié)約用水，促進(jìn)灌區(qū)提高用水效率和效益，抑制灌區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水過快增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

2.2.4 兼顧歷史和現(xiàn)狀

統(tǒng)籌考慮灌區(qū)不同區(qū)域水資源條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況，合理安排生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水。在分析過去和現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)的情況下， 統(tǒng)籌考慮未來發(fā)展對(duì)水資源的合理需求，科學(xué)制訂優(yōu)化配置方案。

2.2.5 民主協(xié)商，行政決策

對(duì)水資源優(yōu)化配置方案制訂及實(shí)施過程中面臨的現(xiàn)實(shí)問題，建立科學(xué)論證、民主協(xié)商、行政決策的水資源優(yōu)化配置工作機(jī)制，集思廣益、反復(fù)商酌、充分交換意見，以謀求取得一致的意見，為行政決策提供堅(jiān)實(shí)保障。

3 陸渾灌區(qū)水資源優(yōu)化配置存在的問題

3.1 水資源優(yōu)化配置模型亟待完善

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 灌區(qū)水資源管理技術(shù)與方法得到不斷發(fā)展和提高， 水資源優(yōu)化配置對(duì)象逐漸由單水源、單部門向多水源、多部門、多目標(biāo)拓展， 水資源配置目標(biāo)也由單一目標(biāo)向多重目標(biāo)覆蓋的方向發(fā)展［5］。 雖然陸渾灌區(qū)已在水資源配置方面做了很多工作， 也建立了具體的優(yōu)化模型及分配方案，但是，灌區(qū)水資源邊界條件、下墊面條件以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水條件既緊密關(guān)聯(lián)，又呈動(dòng)態(tài)變化，具有較高的復(fù)雜性。在具體的水資源優(yōu)化配置過程中，以固定的單一模型指導(dǎo)灌區(qū)實(shí)際配水存在一定難度。同時(shí)，在建模和求解過程中，模型過于復(fù)雜，又會(huì)導(dǎo)致其實(shí)用性和代表性不強(qiáng)。因此，急需研究出具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)的水資源優(yōu)化配置模型。

3.2 水資源管理機(jī)制不健全

陸渾灌區(qū)一直實(shí)行的是分級(jí)管理模式。 河南省陸渾水庫(kù)管理局隸屬于河南省水利廳， 是陸渾灌區(qū)的一級(jí)管理單位， 但它僅直接管理總干渠和東一干渠上段，其余的東一干渠中段、下段及西干渠、東二干渠等骨干渠道由行政屬地的地方專管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，各管理單位的用水管理模式存在較大差異。另外，灌區(qū)地下水又由地方水行政主管部門進(jìn)行管理。因此，灌區(qū)“多龍管水”的現(xiàn)象長(zhǎng)期存在。 但灌區(qū)水資源是統(tǒng)一的有機(jī)整體，地表水和地下水互為補(bǔ)充，用水配置相互影響，如果管理機(jī)制不完善，將導(dǎo)致灌區(qū)水資源難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的統(tǒng)一調(diào)配， 難以實(shí)現(xiàn)高效的用水節(jié)水管理。因此，健全陸渾灌區(qū)水資源管理機(jī)制， 是確保灌區(qū)水資源能夠優(yōu)化配置和高效利用的根本保障。

3.3 灌區(qū)信息化水平亟待提升

灌區(qū)雨水情、墑情、工情、用水需求等大量信息數(shù)據(jù)是灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)資料， 灌區(qū)信息化是有效實(shí)施灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的基本保障。 但現(xiàn)階段，陸渾灌區(qū)渠系輸配水系統(tǒng)量測(cè)設(shè)施不完善，工程、 水情信息獲取不易； 無(wú)地下水用水量計(jì)量設(shè)施。同時(shí)，田間作物需水信息、灌水信息、地下水開采信息等又缺乏連續(xù)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)， 無(wú)法為優(yōu)化配置方案的及時(shí)實(shí)施提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 水資源優(yōu)化配置建議

4.1 加強(qiáng)灌區(qū)水資源管理

灌區(qū)用水管理要采用統(tǒng)一模式，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)籌管水、依規(guī)治水”的灌區(qū)水資源管理格局。 陸渾灌區(qū)各級(jí)管理機(jī)構(gòu)要明確管水、調(diào)水、用水的責(zé)任主體，建立整套用水管理的規(guī)章制度， 確保各管理單位在水資源管理過程中有章可循、有法可依，堅(jiān)持依法治水、依規(guī)管水，為灌區(qū)水資源優(yōu)化配置建立良好的機(jī)制基礎(chǔ)。 要落實(shí)節(jié)水優(yōu)先方針，強(qiáng)化用水需求管理，積極推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)， 加快發(fā)展高效節(jié)水灌溉， 強(qiáng)化工業(yè)和服務(wù)業(yè)技術(shù)改造， 提高公眾節(jié)水意識(shí)，促進(jìn)水資源高效利用，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)。同時(shí)，為了在灌區(qū)內(nèi)形成良性的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)與運(yùn)行機(jī)制， 還要將相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)手段應(yīng)用到水資源調(diào)配中， 并利用市場(chǎng)調(diào)控手段對(duì)其進(jìn)行協(xié)調(diào)配置。

4.2 推進(jìn)灌區(qū)信息化建設(shè)

灌區(qū)信息化管理是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，提高灌區(qū)信息采集和處理的準(zhǔn)確性以及傳輸?shù)臅r(shí)效性，并對(duì)灌區(qū)水資源配置做出準(zhǔn)確、合理的反饋和預(yù)測(cè)，為灌區(qū)管理單位提供科學(xué)的決策依據(jù)，全面提升灌區(qū)管理效率的有效手段［6］。 通過灌區(qū)信息化建設(shè)，可以及時(shí)掌握灌區(qū)水情、工情和墑情，為水資源優(yōu)化配置提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以有效提高灌區(qū)水資源管理的快速反應(yīng)能力、 科學(xué)決策水平，為灌區(qū)科學(xué)供水、優(yōu)化配水和合理用水提供基礎(chǔ)保障。陸渾灌區(qū)于2017 年開展了灌區(qū)信息化建設(shè)，但完工后的灌區(qū)信息化系統(tǒng)信息采集點(diǎn)少、 穩(wěn)定性差，系統(tǒng)設(shè)施覆蓋面窄，系統(tǒng)集成度低，亟待進(jìn)一步建設(shè)完善。

4.3 加強(qiáng)灌區(qū)水資源調(diào)度技術(shù)應(yīng)用

將GPS、衛(wèi)星、遙感等多種技術(shù)和氣象、水文、水生態(tài)、 水資源等領(lǐng)域的相關(guān)研究成果應(yīng)用于灌區(qū)水資源優(yōu)化配置中， 實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的統(tǒng)一、 科學(xué)調(diào)控。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)灌區(qū)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)及灌區(qū)水資源風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度的科學(xué)研究， 構(gòu)建以滿足陸渾灌區(qū)多方面水資源需求為核心的標(biāo)準(zhǔn)化的多水源平衡配置與調(diào)度技術(shù)，制訂出能夠確保灌區(qū)用水多年調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)最大用水效率及較高保證率的最佳策略。

4.4 加強(qiáng)灌區(qū)水資源承載力基礎(chǔ)研究

隨著灌區(qū)人民生活水平的提高及灌區(qū)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大， 陸渾灌區(qū)降水、 蒸發(fā)和匯流等特性變化明顯，協(xié)調(diào)水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系，減少灌區(qū)人民活動(dòng)對(duì)水資源的開發(fā)利用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，加強(qiáng)對(duì)水文循環(huán)過程與機(jī)制的研究，確保灌區(qū)對(duì)水資源的需求在其承載能力之內(nèi)， 已成為保障灌區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 水資源優(yōu)化配置是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的必然要求， 是提高水資源承載能力的重要技術(shù)手段。因此，必須在灌區(qū)水資源承載能力范圍內(nèi)，確定水資源配置、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)等之間的關(guān)系， 進(jìn)行灌區(qū)水資源承載力的基礎(chǔ)研究，以便為水資源優(yōu)化配置提供約束條件。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前水資源日益短缺的大環(huán)境下， 做好灌區(qū)水資源優(yōu)化配置工作意義重大。 針對(duì)陸渾灌區(qū)水資源管理中仍存在的問題和不足， 要做好灌區(qū)水資源優(yōu)化配置， 必須深入分析陸渾灌區(qū)水資源的主要特點(diǎn)及分布規(guī)律，并根據(jù)灌區(qū)水資源的實(shí)際開發(fā)、利用水平和最大承載力， 切實(shí)把握灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展方向，提出水資源優(yōu)化配置的合理方案，以確保灌區(qū)水資源發(fā)揮出最大的社會(huì)效益， 并保持灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。