基于增量動態(tài)均衡配置的黃河分水方案優(yōu)化方法研究

王 煜，彭少明，周翔南，武 見，尚文繡，嚴(yán)登明

(1.黃河水利委員會規(guī)劃計劃局，河南 鄭州 450003； 2.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州 450003)

黃河流域水少沙多、水資源時空分布不均，是我國水資源供需矛盾最突出的流域之一，變化環(huán)境下流域水資源配置面臨巨大挑戰(zhàn)[1-2]?！鞍似摺狈炙桨缸?987年頒布實施以來,在流域用水總量控制、省區(qū)用水協(xié)調(diào)、用水效率提高、生態(tài)和輸沙用水保障等方面發(fā)揮了重要作用，支撐了流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和河流生態(tài)維持[3]。同時實施分水方案的經(jīng)濟(jì)社會、工程條件、水沙情勢等基礎(chǔ)條件有所改變，水資源的不適配性開始顯現(xiàn)，需要對分水方案優(yōu)化調(diào)整以提高對環(huán)境變化的適應(yīng)性[4-6]。

國內(nèi)外圍繞缺水流域水資源配置問題開展了大量研究[6]。隨著水資源配置理論發(fā)展，水資源配置從單一目標(biāo)發(fā)展為多目標(biāo)，水資源綜合價值和用水公平性被用于指導(dǎo)水資源配置[7]，一些研究通過權(quán)重等方法將水資源的社會價值、經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值合并為單一目標(biāo)考慮[8-9]，也有研究通過多目標(biāo)優(yōu)化分析不同目標(biāo)之間的權(quán)衡關(guān)系，根據(jù)決策偏好選擇調(diào)控方案[10]。目前缺水流域水資源配置研究已取得一定成果，對水資源綜合價值、多目標(biāo)優(yōu)化配置等均有一些探討，但是對不同類型需水的差別化配置策略、統(tǒng)籌公平性與效率因素的配置理論和方法研究不足；現(xiàn)有水資源動態(tài)配置主要考慮徑流變化特征[11-12]，對泥沙動態(tài)變化性考慮不夠，難以應(yīng)用于多沙流域水資源配置。在流域特征發(fā)生變化的情況下，對已有配置方案進(jìn)行再優(yōu)化的研究不多，對如何提高已有分水方案對變化環(huán)境的適應(yīng)性研究有待加強(qiáng)。當(dāng)前黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)上升為重大國家戰(zhàn)略，流域各省區(qū)和社會各界對優(yōu)化調(diào)整黃河分水方案的呼吁越來越多。本文提出了水資源增量動態(tài)均衡配置的優(yōu)化方法，在黃河流域重大國家戰(zhàn)略下，研究了分水方案調(diào)整方向和幅度等策略，提高分水方案對變化環(huán)境的適應(yīng)性。

1 研究方法

1.1 基本思路

黃河“八七”分水方案調(diào)整是一個多要素變化背景下資源性缺水流域水資源再優(yōu)化配置問題，有以下特點：①缺水配置，黃河流域現(xiàn)狀缺水89億m3，資源性缺水問題十分嚴(yán)峻[13]；②減量配置，按照最新的第三次水資源調(diào)查(1956—2016年水文系列)評價成果，現(xiàn)狀天然徑流量為490億m3，較“八七”分水方案制定時(1919—1975年水文系列)的580億m3減少90億m3；③再優(yōu)化配置，黃河“八七”分水方案是國務(wù)院批復(fù)的南水北調(diào)生效前的分水方案，本研究考慮南水北調(diào)等工程的建設(shè)和生效情況，在“八七”分水方案基礎(chǔ)上，在水情、工情、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等變化環(huán)境下對水資源進(jìn)行再配置。

根據(jù)黃河分水方案調(diào)整的特點，本研究的思路是結(jié)合流域重大水源工程與調(diào)節(jié)工程建設(shè)運用，研究提出不同時期和條件下的調(diào)整策略。調(diào)整策略考慮流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和維持河流健康生態(tài)要求，統(tǒng)籌用水的公平性與效率因素，對流域水資源進(jìn)行均衡配置。本文研究南水北調(diào)西線工程生效前的分水調(diào)整問題，以“八七”分水方案為基礎(chǔ)，考慮新增水源和分水調(diào)整的制約性因素，維持“八七”分水方案的總體格局不發(fā)生大的調(diào)整，對新增水源工程帶來的水資源增量進(jìn)行動態(tài)均衡配置。

1.2 方法構(gòu)建

黃河流域水資源增量動態(tài)均衡配置以黃河“八七”分水方案為基礎(chǔ)，維持有關(guān)省區(qū)在新徑流條件下的分水指標(biāo)占比不降低，對新建流域外調(diào)水工程產(chǎn)生的河道外水資源增量進(jìn)行流域均衡配置。

1.2.1流域概化

將黃河流域河道外區(qū)域概化為182個計算單元，每個計算單元考慮城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、第三產(chǎn)業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生態(tài)、農(nóng)村生態(tài)7類用水需求；河道內(nèi)主要包含16個干支流重要斷面，以滿足河道內(nèi)防凌、沖沙和生態(tài)基流需要；通過天然河道、人工渠道等水力聯(lián)系將計算單元、水庫樞紐(34個)、入流節(jié)點(地表水199處、地下水181處)等有機(jī)銜接，形成流域水資源配置網(wǎng)絡(luò)，見圖1。

1.2.2目標(biāo)函數(shù)

考慮天然徑流的變化性，在分水指標(biāo)調(diào)整前，需根據(jù)年度來水預(yù)測對“八七”分水指標(biāo)進(jìn)行豐增枯減，得到該年度河道內(nèi)分水指標(biāo)API和第i省區(qū)分水指標(biāo)APOi，i=1,2,…,11(見圖1中的省區(qū))。河道外分水指標(biāo)增量包括兩種：①來沙量減少和水庫調(diào)蓄能力增加使河道內(nèi)年輸沙用水減少ΔAI；②河南、山東、河北和天津4省區(qū)可用南水北調(diào)工程調(diào)水置換部分引黃水，引黃水量可減少ΔAO。河道外分水指標(biāo)減少的n個省區(qū)不參與增量分配，其他n′(n′=11-n)個省區(qū)分配增量ΔA，ΔA=ΔAI+ΔAO。

圖1 黃河流域水資源配置網(wǎng)絡(luò)

黃河流域水資源增量動態(tài)均衡配置的目標(biāo)函數(shù)為

(1)

式中：F為水資源配置效果的表征函數(shù)；FV為流域用水效率表征指標(biāo)，包括用水產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和生態(tài)環(huán)境價值；FE為流域用水公平表征指標(biāo)，反映區(qū)域及行業(yè)間的用水公平；ΔAOi為第i省區(qū)的分水指標(biāo)增量，億m3；α為均衡參數(shù)，取值范圍是0～1，根據(jù)已有研究成果，本文α取0.50。

用水效率表征指標(biāo)FV為

(2)

式中：K為流域內(nèi)的分區(qū)總數(shù)；FV1,k、FV2,k和FV3,k分別為第k個計算分區(qū)的水資源經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和生態(tài)環(huán)境價值。

用水公平表征指標(biāo)FE為

(3)

其中

FEA=1-GAFED=1-GD

式中：GA為計算單元滿意度的用水基尼系數(shù)；GD為部門滿意度的用水基尼系數(shù)。用水公平性指標(biāo)FEA反映不同分區(qū)計算單元滿意度的差異，F(xiàn)EA越大，表示各分區(qū)計算單元滿意度越接近，即水資源在不同地區(qū)間的分配越公平；部門用水協(xié)調(diào)性指標(biāo)FED反映不同行業(yè)部門滿意度的差異,FED越大，表示各部門間用水滿意度越接近，即水資源在不同用水部門間的分配越協(xié)調(diào)。FV與FE的計算方法詳見前期研究成果[14]。

1.2.3約束條件

a.耗水總量約束。地表水耗水總量約束和地下水耗水總量約束分別為

(4)

(5)

式中：VSi,j,l、VGi,j,l分別為第i省區(qū)第j個計算單元第l個行業(yè)的地表水耗水量和地下水耗水量，億m3；fi為第i省區(qū)計算單元的數(shù)量；l為行業(yè)編號，分別代表城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生態(tài)、農(nóng)村生態(tài)、第三產(chǎn)業(yè)7類行業(yè)；VGi,j為第i省區(qū)第j個計算單元的地下水耗水量上限，億m3。

b.計算單元供水量約束為

Wri,j,t≤WSi,j,t≤Wri,j,t+Wrei,j,t+Wei,j,t

(6)

式中：Wri,j,t、Wrei,j,t、Wei,j,t分別為第i省區(qū)第j個計算單元t時段的剛性、剛彈性、彈性需水，m3；WSi,j,t為第i省區(qū)第j個計算單元t時段的供水量。

c.水庫約束。水量平衡約束、庫容約束、流量約束和出力約束分別為

Vm,t+1=Vm,t+VIm,t-VOm,t-VLm,t

(7)

VDm≤Vm,t≤Vmaxm,t

(8)

Qminm,t≤Qm,t≤Qmaxm,t

(9)

Nminm,t≤Nm,t≤Nmaxm,t

(10)

式中：Vm,t為第m個水庫t時段初蓄水量，億m3；VIm,t、VOm,t、VLm,t、Vmaxm,t分別為第m個水庫t時段的入流量、泄水量、蒸發(fā)滲漏損失量和最大容許蓄水量，億m3；VDm為第m個水庫的死庫容，億m3；Qm,t、Qminm,t、Qmaxm,t為第m個水庫t時段的下泄流量、最小容許下泄流量和最大容許下泄流量，m3/s；Nm,t、Nminm,t和Nmaxm,t為第m個水庫t時段的發(fā)電量、機(jī)組最小容許出力和機(jī)組滿發(fā)出力，kW·h。

d.引提水能力約束為

Wi,j,t≤Wmaxi,j

(11)

式中：Wi,j,t為第i省區(qū)第j個計算單元t時段的引提水量，億m3；Wmaxi,j為第i省區(qū)第j個計算單元的引提水能力，億m3。

e.地下水埋深約束為

Di,j,t≤Dmaxi,j

(12)

式中：Di,j,t為第i省區(qū)第j個計算單元t時段的平均地下水埋深，m；Dmaxi,j為第i省區(qū)第j個計算單元的最大容許地下水埋深，m。

f.最小生態(tài)流量約束為

Ep,t≤Rp,t

(13)

式中Ep,t、Rp,t分別為第p個生態(tài)控制斷面t時段的最小生態(tài)流量和實際流量，m3/s。

1.2.4求解流程

流域水資源增量動態(tài)均衡配置由需水分層預(yù)測、水資源配置增量分析、水資源綜合價值評估、用水公平協(xié)調(diào)性分析、供水規(guī)則優(yōu)化和水資源供需網(wǎng)絡(luò)模擬等部分構(gòu)成(圖2)。需水分層預(yù)測提出流域剛性、剛彈性、彈性需水預(yù)測，為流域水資源配置提供需水邊界[14]；水資源配置增量分析提出不同調(diào)水工程和調(diào)節(jié)工程情境下國民經(jīng)濟(jì)供水增量，為流域水資源配置提供供水邊界；水資源綜合價值評估基于能值方法提出用水單元的水資源經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境價值，并進(jìn)行無量綱化處理[15]；用水公平協(xié)調(diào)性分析構(gòu)建用水基尼系數(shù)，提出各省區(qū)用水和部門用水的公平協(xié)調(diào)性[16]；供水規(guī)則優(yōu)化將供水規(guī)則作為求解變量，基于社會福利函數(shù)構(gòu)建水資源綜合價值及用水公平協(xié)調(diào)性的均衡目標(biāo)函數(shù)，采用基于精英策略和線性約束的改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行迭代求解，得到供水規(guī)則優(yōu)化結(jié)果；水資源供需網(wǎng)絡(luò)模擬基于網(wǎng)絡(luò)流優(yōu)化方法，根據(jù)優(yōu)化后的供水規(guī)則，模擬長序列梯級水庫群調(diào)度和流域各用水單元的需-供-耗-排水過程。

圖2 水資源增量動態(tài)均衡配置流程

2 場景分析與方案計算

考慮流域重大水源工程建設(shè)運用，根據(jù)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略下維持河流健康生態(tài)的要求，設(shè)置多個場景和方案，運用流域水資源增量動態(tài)均衡配置方法，對不同情境下的水資源增量進(jìn)行均衡配置，提出分水方案優(yōu)化建議。

2.1 基本數(shù)據(jù)

a.水沙情景。徑流系列采用1956—2016年多年平均天然徑流量，黃河干流蘭州、頭道拐、花園口、利津4個關(guān)鍵斷面平均天然徑流量分別為391.80億m3、307.41億m3、484.22億m3和490.04億m3。黃河來沙按中游4站(干流龍門站及涇河、北洛河、渭河3條支流的控制站)年均來沙量的總和考慮。

b.需水情景。2030年高效節(jié)水模式下河道外國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)維持分層需水量為534.62億m3[20]。與2018年現(xiàn)狀年實際用水相比，2030年城鎮(zhèn)綜合剛性需水(包括城鎮(zhèn)生活、建筑及第三產(chǎn)業(yè)、河道外生態(tài)等需水量)和工業(yè)剛性需水(一般工業(yè)需水)增加33.84億m3，其中上、中、下游分別為16.90億m3、10.81億m3、6.13億m3；2030年剛性需水及工業(yè)剛彈性需水(限制性工業(yè)需水)共增加73.73億m3，其中上、中、下游分別為37.50億m3、25.03億m3、11.20億m3(表1)。根據(jù)《黃河流域水資源綜合規(guī)劃》《黃河流域(片)河湖生態(tài)水量(流量)研究》等成果，確定黃河干流蘭州、頭道拐、花園口和利津4個關(guān)鍵斷面生態(tài)基流分別為350 m3/s、150 m3/s、200 m3/s和50 m3/s，并考慮主要支流入黃斷面生態(tài)基流要求[17-18]；利津斷面非汛期綜合考慮河道內(nèi)基本生態(tài)、河口淡水濕地保護(hù)、河口近海水域低鹽區(qū)維持，需水量為60億m3[5]；古賢水庫建成運行后與小浪底水庫聯(lián)合運用，考慮中游來沙6億t的情景。

表1 流域剛性及剛彈性需水較現(xiàn)狀實際用水量增量 單位：億m3

c.調(diào)蓄工程。現(xiàn)狀考慮龍羊峽、劉家峽、海勃灣、萬家寨、三門峽、小浪底等34個大中型水利樞紐工程；2030年考慮古賢水利樞紐投入運行。

d.調(diào)水工程?，F(xiàn)狀考慮南水北調(diào)東線向山東省調(diào)水1.26億m3，引乾濟(jì)石向陜西省調(diào)水0.47億m3，引紅濟(jì)石向陜西省調(diào)水0.90億m3。2030年考慮引漢濟(jì)渭調(diào)入水量10億m3。

e.非常規(guī)水源。2030年黃河流域非常規(guī)水資源利用量為22.16億m3，其中再生水15.93億m3、礦井水2.52億m3、微咸水2.15億m3、雨水1.56億m3。

2.2 場景分析

考慮南水北調(diào)東、中線一期工程建成生效以及后續(xù)二期工程供水區(qū)情況，研究黃河下游部分流域外引黃供水由其他調(diào)水工程承擔(dān)的可能性。

a.現(xiàn)狀場景，東、中線一期工程生效。黃河“八七”分水方案分配給河北省和天津市20億m3水量指標(biāo)。南水北調(diào)東、中線一期工程生效后，其供水區(qū)包含了河北省、天津市的部分地區(qū)，根據(jù)2002年國務(wù)院批復(fù)的《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》和2013年國務(wù)院批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃》，黃河向河北省配置水量6.2億m3，不再考慮向天津市配置水量。本研究考慮東、中線一期工程向河北省和天津市引黃地區(qū)供水13.8億m3，調(diào)減了河北省和天津市引黃水量指標(biāo)13.8億m3。

b.中期場景，東、中線二期工程生效。根據(jù)目前東、中線后續(xù)工程的成果分析，東線二期供水區(qū)涉及山東半島及山東省黃河以北地區(qū)(配置引黃水量12.9億m3，其中生活及第三產(chǎn)業(yè)用水量約4.5億m3)。中線以及后續(xù)工程引江補(bǔ)漢供水區(qū)涉及河南省引黃供水區(qū)(配置引黃水量3.0億m3，其中生活及第三產(chǎn)業(yè)用水量約2.5億m3)。綜合考慮供水水價、工程條件等因素，河南和山東省流域外地區(qū)生活及第三產(chǎn)業(yè)用水可以通過東、中線二期增加供水和優(yōu)化配置承擔(dān)，即最大可以減少山東、河南省引黃水量7.0億m3。

c.分水調(diào)整的制約因素分析。根據(jù)2012年批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃》，1956—2000年黃河頭道拐斷面天然徑流量331.8億m3，河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量197.0億m3，其中汛期輸沙需水量120.0億m3，非汛期生態(tài)需水量77.0億m3，河段水資源開發(fā)利用率為55.8%。2001—2018年頭道拐斷面以上天然徑流量305.4億m3，實測平均水量170.5億m3，河道內(nèi)生態(tài)需水尚不能完全滿足，河段水資源開發(fā)利用率達(dá)59.6%。如果增加上游省區(qū)河道外耗水指標(biāo)10億～20億m3，頭道拐斷面水資源開發(fā)利用率將提高至65%～70%，將進(jìn)一步影響河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水安全和區(qū)域生態(tài)安全。因此，調(diào)整河道外各省區(qū)配置關(guān)系，尤其是增加上游地區(qū)河道外分水指標(biāo)時，需要考慮河道內(nèi)生態(tài)用水和區(qū)域生態(tài)要求，不能大幅度增加上游省區(qū)用水指標(biāo)。

2.3 方案設(shè)置

考慮影響分水方案調(diào)整的因素和上述配置模式，設(shè)置3個方案，如表2所示。方案1為現(xiàn)狀場景(P1D)，不考慮新增水源，設(shè)置同比例調(diào)整方案作為基準(zhǔn)方案，即按照現(xiàn)狀天然徑流量490億m3與“八七”分水方案采用的天然徑流量580億m3的比例關(guān)系，根據(jù) “八七”分水方案各省區(qū)配置指標(biāo)進(jìn)行同比例調(diào)整，不改變河道內(nèi)和河道外各省區(qū)配置水量與天然徑流量的比例關(guān)系。方案2為現(xiàn)狀場景(P2I)，考慮調(diào)減河北省和天津市13.8億m3引黃水量指標(biāo)(在天然徑流量490億m3條件下折減為11.66億m3)，按照增量動態(tài)均衡配置方法設(shè)置方案。方案3為規(guī)劃中期場景(P3I)，考慮南水北調(diào)東、中線一期工程生效，調(diào)減河北省和天津市11.66億m3引黃水量指標(biāo)，考慮南水北調(diào)東、中線二期工程生效，調(diào)減河南省2.5億m3、山東省4.5億m3引黃水量指標(biāo)(其中3.5億m3用于增加下游河道內(nèi)生態(tài)用水)，按照增量動態(tài)均衡配置方法設(shè)置方案。

表2 不同場景下方案設(shè)置

2.4 方案計算

采用流域水資源增量動態(tài)均衡配置方法，得到各方案的優(yōu)化配置結(jié)果(表3)，配置水量以其占天然徑流量的百分比來表示。

表3 方案優(yōu)化配置結(jié)果

P1D方案(基準(zhǔn)方案)各省區(qū)配置水量均有所減少，但是配置水量占天然徑流量的比例(簡稱配置占比)同“八七”分水方案一致，因此P1D方案是新的徑流條件下的“八七”分水方案。其他配置方案均與基準(zhǔn)方案比較。

P2I方案調(diào)減河北省和天津市引黃水量指標(biāo)11.66億m3，不改變河道內(nèi)、外水量配置關(guān)系，即河道內(nèi)、外水量配置占比分別為36.21%和63.79%。與P1D方案相比，P2I方案將河北省和天津市調(diào)減的引黃水量指標(biāo)配置給青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西等省區(qū)，而山西、河南、山東等省沒有新增水量指標(biāo)。

與P2I方案相比，P3I方案各省區(qū)水量配置占比的變化幅度較大，說明隨著水源置換增大，流域水資源優(yōu)化的方向保持不變，優(yōu)化空間增大，各省區(qū)調(diào)整幅度加大。

3 討 論

3.1 河道內(nèi)、外水量配置關(guān)系

河道內(nèi)主要斷面下泄水量如表4所示。P2I、P3I方案利津斷面下泄水量分別為180.47億m3和183.97億m3，與現(xiàn)狀水平2000—2018年利津斷面實測平均下泄水量167.26億m3相比，分別增加13.21億m3、16.71億m3，增加了下游干流河流用水，實現(xiàn)了還水于河。

表4 河道內(nèi)主要斷面下泄水量 單位：億m3

3.2 河道外省區(qū)水量配置關(guān)系

P2I方案調(diào)減河北省和天津市引黃水量指標(biāo)11.66億m3，與P1D方案相比，青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等上游省區(qū)水量配置占比增幅為0.02%～0.73%，其中甘肅省增幅最高，陜西省水量配置占比增加0.25%，山西、河南、山東省水量配置占比維持基準(zhǔn)方案，即維持“八七”分水方案的占比不變，河北省和天津市水量配置占比共減少2.38%。

P3I方案調(diào)減河北、天津、河南、山東省區(qū)引黃水量指標(biāo)共18.66億m3，與P1D方案相比，上游省區(qū)水量配置占比增幅為0.02%～0.98%，其中甘肅省增幅最高，陜西省水量配置占比增加0.31%，山西省水量配置占比維持基準(zhǔn)方案，和“八七”分水方案一致，河南、山東省水量配置占比分別減少0.51%和0.92%，河北省和天津市水量配置占比共減少2.38%。

對以上方案與基準(zhǔn)方案進(jìn)行對比分析，從上、中、下游3個河段來看，水量配置占比優(yōu)化調(diào)整策略為上游增加、中游微增、下游及河北省和天津市減少；調(diào)整的幅度為上游2.13%～2.78%、中游0.25%～0.31%、下游及河北省和天津市-3.81%～-2.38%。從省區(qū)來看，各省區(qū)水量配置占比優(yōu)化調(diào)整幅度不同，上游各省區(qū)和陜西省水量配置占比較基準(zhǔn)方案均增加；山西省水量配置占比維持基準(zhǔn)方案；河南、山東省水量配置占比維持基準(zhǔn)方案或有所減少；河北省和天津市水量配置占比較基準(zhǔn)方案減少。

3.3 流域缺水緩解分析

對各方案的流域供需分析結(jié)果如表5所示，與P1D方案相比，2030年P(guān)2I、P3I方案黃河流域河道外缺水量和缺水率均有所下降。為了進(jìn)一步分析省區(qū)間水量配置的公平性，對比各方案流域各省區(qū)的剛彈性和彈性需水的缺水率(以下簡稱“彈性缺水率”)，結(jié)果如表6所示?；诒敬晤A(yù)測的2030年需水量及分層結(jié)果[14]，P1D方案省區(qū)間彈性缺水率差異較大，上、中、下游的彈性缺水率分別為67.1%、44.2%、25.9%；P2I方案上、中、下游彈性缺水率分別調(diào)整為57.8%、41.2%、24.5%;P3I方案上、中、下游彈性缺水率差異繼續(xù)縮小，分別為55.0%、40.5%、39.3%。

表5 2030年黃河流域河道外缺水量與缺水率

表6 2030年黃河流域彈性缺水率

3.4 下游河道淤積分析

分別采用下游河道沖淤量計算的經(jīng)驗公式、下游河道高效輸沙公式等方法[19]，計算不同汛期輸沙水量下的下游河道全年淤積比。在中游來沙6億t、小浪底年平均攔沙2億t情境下，下游河道可以基本實現(xiàn)全年沖淤平衡。

4 結(jié) 語

針對黃河流域現(xiàn)狀缺水配置、減量配置及再優(yōu)化配置的客觀需求，提出了一種適用于分水方案調(diào)整的增量動態(tài)均衡配置方法。該方法從流域?qū)用娼y(tǒng)籌用水的效率因素和公平因素進(jìn)行水資源增量的均衡配置。本文研究首先考慮調(diào)減河北省和天津市引黃水量指標(biāo)，再視南水北調(diào)東、中線后續(xù)工程建設(shè)以及向黃河下游引黃地區(qū)的配置水量、配套工程和相關(guān)政策支持情況，調(diào)減河南和山東省分水指標(biāo)，采用提出的增量動態(tài)均衡配置方法進(jìn)行全流域水量分配。通過對不同情景下黃河分水方案優(yōu)化調(diào)整策略和變化幅度的研究，可以看出分水方案優(yōu)化調(diào)整策略為上游配置占比增加、中游配置占比微增、下游及河北省和天津市配置占比減少，調(diào)整幅度分別為上游2.13%～2.78%、中游0.25%～0.31%、下游及河北省和天津市-3.81%～-2.38%。黃河分水方案調(diào)整十分復(fù)雜，本次研究僅僅進(jìn)行了一些初步的探索，一些問題仍需要進(jìn)一步深化研究，包括變化環(huán)境下下游河道內(nèi)生態(tài)用水和輸沙用水量，南水北調(diào)東、中線工程對黃河下游地區(qū)供水的可能性、可行性以及合理規(guī)模等。另外，分水方案調(diào)整需要開展規(guī)劃層面的技術(shù)方案研究以及后續(xù)大量的管理協(xié)調(diào)工作。