遼寧省水資源優(yōu)化配置體系及統(tǒng)一調(diào)度方案研究

張洪義

(遼寧省遼陽水文局， 遼寧 遼陽　111000)

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遼寧省水資源優(yōu)化配置體系及統(tǒng)一調(diào)度方案研究

張洪義

(遼寧省遼陽水文局， 遼寧 遼陽111000)

【摘要】本文以遼寧省為研究區(qū)域，對全省水資源進(jìn)行水情分析、優(yōu)化配置、統(tǒng)一調(diào)度方案研究，根據(jù)水資源規(guī)劃成果，提出優(yōu)化配置與調(diào)度的思路和步驟，以進(jìn)一步加強全省水資源統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度。

【關(guān)鍵詞】水資源； 優(yōu)化配置； 統(tǒng)一調(diào)度； 方案研究； 遼寧省

我國新形勢下水利的戰(zhàn)略地位，明確了要把水利作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)先領(lǐng)域，把嚴(yán)格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，提出到2020年要基本建成水資源合理配置和高效利用體系，建立最嚴(yán)格的水資源管理制度；加強水資源配置工程建設(shè)，完善優(yōu)化水資源戰(zhàn)略配置格局，建設(shè)一批骨干水源工程和河湖水系連通工程，提高水資源調(diào)控水平和供水保障能力；強化水資源統(tǒng)一調(diào)度，協(xié)調(diào)好生活、生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境用水，完善水資源調(diào)度方案、應(yīng)急調(diào)度預(yù)案和調(diào)度計劃；促進(jìn)流域與區(qū)域、城市與農(nóng)村水利協(xié)調(diào)發(fā)展，支撐經(jīng)濟社會健康、協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

水資源優(yōu)化配置與統(tǒng)一調(diào)度的實施是一個區(qū)域在水資源可持續(xù)發(fā)展中研究的重點，國內(nèi)這方面研究已有一定進(jìn)展，如：鹿星等[1]應(yīng)用水資源多過程模擬和優(yōu)化配置的復(fù)雜整體決策支持分析系統(tǒng)，對淮河流域水資源優(yōu)化配置案例進(jìn)行分析與演示并闡述了分析過程；張汝山[2]以新疆天山北坡中段的瑪納斯河流域為例，采用水均衡法對該流域水資源及其利用進(jìn)行了分析與評價；王海政等[3]為了構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展視角下的區(qū)域水資源優(yōu)化配置模型, 建立了具有邏輯關(guān)系的算法體系；黃艷等[4]以長江流域為例，闡述了流域水資源統(tǒng)一調(diào)度和管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要技術(shù)，探討了工程措施；李想等[5]根據(jù)《黃河水資源公報》公布的數(shù)據(jù)，分析了水量統(tǒng)一調(diào)度以來黃河流域水資源利用情況。由此，在水資源需求越來越高的情況下，水資源短缺與水質(zhì)污染已嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟發(fā)展與人民的生活質(zhì)量，合理調(diào)度流域水資源，對生態(tài)與社會的發(fā)展具有現(xiàn)實意義[6]。

1遼寧省概況

遼寧省位于東北地區(qū)南部，是東北經(jīng)濟區(qū)和環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)的重要結(jié)合部。境內(nèi)雨熱同季，日照豐富，積溫較高，冬長夏暖，春秋季短，四季分明。雨量不均，東濕西干。全省陽光輻射年總量在100～200cal/cm2之間，年日照時數(shù)2100～2600h。全年平均氣溫在7～11℃之間，最高氣溫30℃，最低氣溫30℃。

2014年，全省平均降水量453.6mm，折合降水總量659.98億m3，比多年平均值少33.1%。 年內(nèi)降水量主要集中在5—8月。全省水資源總量145.93億m3，比多年平均值少57.3%，總供水量141.76億m3，全省總耗水量91.57億m3[7]。遼寧省水資源具有總量偏少，年際、年內(nèi)變化大，與人口分布、耕地資源分布、經(jīng)濟發(fā)展布局不相匹配的特點。

2技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)

2.1技術(shù)路線

a.調(diào)查收集遼寧省及相關(guān)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展、供用水、水文氣象、水質(zhì)監(jiān)測、污水處理廠、水污染防治措施等資料。

b.分析研究區(qū)域內(nèi)的水資源總量、水源工程徑流過程。

c.根據(jù)遼寧省已有的水資源規(guī)劃成果，對規(guī)劃水平年經(jīng)濟社會和生態(tài)環(huán)境需水預(yù)測成果進(jìn)行復(fù)核。

d.以研究區(qū)已建和在建水利工程為基礎(chǔ)，考慮規(guī)劃水平年規(guī)劃新建的水利工程，復(fù)核規(guī)劃水平年已建、在建和規(guī)劃水利工程的可供水量，構(gòu)建水資源合理配置和優(yōu)化配置模型，對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置。

e.在優(yōu)化配置成果基礎(chǔ)上，對配置的方案開展統(tǒng)一調(diào)度研究，分析實現(xiàn)區(qū)域水資源優(yōu)化配置和統(tǒng)一調(diào)度的工程和非工程措施，確保優(yōu)化配置成果的落實。

f.通過水資源優(yōu)化配置、統(tǒng)一調(diào)度研究，建立基礎(chǔ)信息平臺和調(diào)度方案模擬系統(tǒng)，為今后各區(qū)域水資源開發(fā)利用、經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善提供重要的技術(shù)支撐。

具體的技術(shù)路線見下圖。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1優(yōu)化配置

水資源優(yōu)化配置是水資源規(guī)劃與管理工作的重要組成部分，配置決策科學(xué)化對水資源規(guī)劃方案的選取起著決定性作用。通過運用水資源配置模型進(jìn)行分析和計算，生成一系列的水資源配置方案集，需要建立評價指標(biāo)體系，對方案集進(jìn)行對比和評價，選取總體效果最好的推薦方案。

2.2.2統(tǒng)一調(diào)度

在優(yōu)化配置成果基礎(chǔ)上，開展統(tǒng)一調(diào)度工作，工作分為正常年景調(diào)度和非正常年景的應(yīng)急調(diào)度。調(diào)度時，根據(jù)水文、水力學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、運籌學(xué)調(diào)控論的基本原理，強調(diào)充分調(diào)動系統(tǒng)內(nèi)一切可以利用的水量，綜合利用包括工程與非工程措施在內(nèi)的各種水量調(diào)控手段，對流域水循環(huán)系統(tǒng)及其降雨—徑流—調(diào)蓄功能進(jìn)行合理調(diào)控，研究正常年景調(diào)度和特殊枯水年及水污染突發(fā)事件情景下對應(yīng)的不同水源調(diào)配方案。

3水資源優(yōu)化配置

3.1優(yōu)化配置思路

水資源配置分為常規(guī)的水資源合理配置和水資源優(yōu)化配置，相應(yīng)的配置模型分為水資源模擬模型和水資源優(yōu)化模型。水資源合理配置是優(yōu)化配置的前提，在建立區(qū)域水資源合理配置模擬模型的基礎(chǔ)上，建立優(yōu)化配置模型，對各個用水戶、供水水源按照相應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化。

研究水資源優(yōu)化配置的總體思路為：對區(qū)域河流水系、用水戶、供水水源按照供水—用水—耗水—排水的水力聯(lián)系進(jìn)行概化，建立區(qū)域水資源網(wǎng)絡(luò)圖；在區(qū)域水資源網(wǎng)絡(luò)圖基礎(chǔ)上，構(gòu)建水資源模擬模型，對區(qū)域水資源進(jìn)行合理配置；在區(qū)域水資源模擬模型基礎(chǔ)上，再構(gòu)建區(qū)域水資源優(yōu)化配置模型，按照相應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則，對模擬模型建立的各節(jié)點供用水優(yōu)先次序、供水量等進(jìn)行優(yōu)化。

3.2方案評價

3.2.1概述

方案評價的一般流程如下：?采用水資源優(yōu)化配置模型生成配置方案集；?建立評價指標(biāo)體系；?評價指標(biāo)的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化；?建立評價模型(評價函數(shù))；?將各個方案的評價指標(biāo)值代入評價模型，得到各方案的綜合評價指標(biāo)值，據(jù)此判別各方案的優(yōu)劣；?反饋和修正。其中，評價指標(biāo)的確定、權(quán)重的確定和評價模型的建立是配置方案評價的核心內(nèi)容。

3.2.2評價指標(biāo)體系

通過專家打分法、熵值法、相關(guān)度法等方法分析各指標(biāo)的重要程度和指標(biāo)間的相關(guān)程度，去掉一些重要性低和相關(guān)系數(shù)較大的指標(biāo)，綜合考慮方案的社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)境效益、方案的技術(shù)經(jīng)濟可行性、水資源合理利用等因素，確定評價指標(biāo)體系。其中，社會經(jīng)濟合理性包括：流域或區(qū)域缺水率；生態(tài)環(huán)境合理性包括：水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率、生態(tài)環(huán)境用水比例；水資源系統(tǒng)合理性包括：人均水資源量、畝均水資源量、萬元GDP用水量和水資源開發(fā)利用率。

4水資源統(tǒng)一調(diào)度

4.1統(tǒng)一調(diào)度思路

遼寧省統(tǒng)一調(diào)度方案應(yīng)滿足當(dāng)?shù)胤?、法?guī)確定的水庫各級調(diào)度水位，綜合考慮防洪、供水及對周邊的影響等多方面因素擬定。

調(diào)度方案應(yīng)具有較強的可操作性，在調(diào)度方案擬定中要充分體現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理制度，強化水資源“三條紅線”，通過全省水利工程的聯(lián)合運用，保障供水安全。研究特殊干旱年和突發(fā)性水污染事件的應(yīng)急調(diào)度方案，保障城鄉(xiāng)居民供水安全。

水資源統(tǒng)一調(diào)度研究應(yīng)以水資源優(yōu)化配置結(jié)果為基礎(chǔ)，對研究區(qū)域內(nèi)的各水源工程進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配研究。年度用水量實行按比例豐增枯減的調(diào)度原則，即根據(jù)年度來水量，確定區(qū)域的可供水量，然后按一定比例進(jìn)行分配，枯水年同比例壓縮。制定調(diào)度方案，要上下游統(tǒng)籌兼顧，優(yōu)先安排城鄉(xiāng)生活用水和重要工業(yè)用水，其次是農(nóng)業(yè)、工業(yè)及其他用水，同時還需留有必要的河道生態(tài)環(huán)境用水。

4.2正常年統(tǒng)一調(diào)度

收集研究范圍內(nèi)現(xiàn)有工程的調(diào)度方式，可通過收集現(xiàn)有工程的設(shè)計報告或相關(guān)調(diào)度運行方式的法律法規(guī)來獲取包括各級調(diào)度水位、調(diào)度方式等信息。

了解研究范圍內(nèi)各用水戶的地理分布、用水需求，特別是重點用水戶在時間、水質(zhì)上的要求等。初步擬定各水源工程的調(diào)度原則、調(diào)度方式，用水戶的用水需求等。

在優(yōu)化配置成果基礎(chǔ)上，對各水源工程的調(diào)度運行規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，研究各水源工程滿足優(yōu)化配置的統(tǒng)一設(shè)計規(guī)則、模式、方案等。根據(jù)水文分析的汛期起始和結(jié)束時段及來水、供水情況，研究各水源工程的供水優(yōu)先次序，擬定區(qū)域不同水源工程正常運行期供水調(diào)配方案。

4.3非正常年統(tǒng)一調(diào)度

在正常運行期興利調(diào)度基礎(chǔ)上，對各區(qū)域歷史上遭遇的特殊枯水年和水污染突發(fā)事件進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，提出遭遇特殊枯水年和水污染突發(fā)事件的應(yīng)急調(diào)度預(yù)案和措施，包括特枯水年及水污染突發(fā)事件情況下各水源工程運行調(diào)度方式和供水優(yōu)先次序等供水調(diào)整方案。

4.4保障措施

研究實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度的保障措施，包括工程措施和非工程措施。工程措施主要有各水源之間連通工程建設(shè)，調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，取、退水水量水質(zhì)的計量監(jiān)測方案與設(shè)施以及計量設(shè)施、設(shè)計方案等；非工程措施包括管理保障措施及技術(shù)保障措施等，管理保障措施包括工程取用水(含退水)組織管理機構(gòu)、程序、水資源監(jiān)測方案和制度、水資源監(jiān)督方案和制度等，技術(shù)保障措施包括提出加強預(yù)報和調(diào)度的技術(shù)措施、工程取用水計劃對控制性要素的影響分析、各類控制性條件的滿足情況和影響的對策措施等。

根據(jù)水資源優(yōu)化配置和統(tǒng)一調(diào)度研究成果，初步準(zhǔn)備委托專門的科研機構(gòu)開發(fā)統(tǒng)一調(diào)度模型，為實現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理和統(tǒng)一調(diào)度提供技術(shù)平臺。建立以流域水循環(huán)系統(tǒng)為中心，以調(diào)控國民經(jīng)濟用水—生態(tài)用水關(guān)系為基礎(chǔ)，以綜合、優(yōu)化、合理的工程和非工程技術(shù)為保障的水資源管理系統(tǒng)，探討建立水資源統(tǒng)一調(diào)度機制的可能性。其基本思想是從流域系統(tǒng)出發(fā)，全方位、多層次地對流域中一系列可調(diào)控的因子實施優(yōu)化控制。通過水資源統(tǒng)一調(diào)度模型，統(tǒng)籌流域水量時空分布和優(yōu)化社會經(jīng)濟用水過程，實現(xiàn)來水量過程與用水過程的匹配，以促進(jìn)流域社會經(jīng)濟發(fā)展，維持、恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。同時，考慮到水資源的社會屬性和水權(quán)，在進(jìn)行調(diào)度時，根據(jù)水文學(xué)、水力學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、運籌學(xué)調(diào)控論的基本原理，強調(diào)充分調(diào)動系統(tǒng)內(nèi)一切可以利用的水量，綜合利用包括工程與非工程措施在內(nèi)的各種水量調(diào)控手段，對流域水循環(huán)系統(tǒng)及其降雨—徑流一調(diào)蓄功能進(jìn)行合理調(diào)控和控制。化害為利，統(tǒng)籌水量調(diào)控與流域綜合治理、流域水量統(tǒng)一調(diào)度。通過綜合、優(yōu)化、設(shè)計和實施，建立實用的水量調(diào)度技術(shù)，從整體上對水資源進(jìn)行調(diào)控，實現(xiàn)水資源的高效、低耗和可持續(xù)發(fā)展利用，做到人水和諧。

5結(jié)語

根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，以遼寧省為研究區(qū)域，提出強化水資源統(tǒng)一調(diào)度，依法制訂和完善水資源調(diào)度方案、應(yīng)急調(diào)度預(yù)案和調(diào)度計劃，對水資源實行統(tǒng)一調(diào)度。區(qū)域水資源調(diào)度應(yīng)服從流域水資源統(tǒng)一調(diào)度，水力發(fā)電、供水、水運等調(diào)度應(yīng)服從流域水資源統(tǒng)一調(diào)度。要切實加強流域水資源的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度。強化城鄉(xiāng)水資源統(tǒng)一管理，對城鄉(xiāng)供水、水資源綜合利用、水環(huán)境治理和防洪排澇等實行統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)實施，促進(jìn)水資源優(yōu)化配置。

參考文獻(xiàn)

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[7]遼寧省水利廳.2014年遼寧省水資源公報[R].2015.

Research on water resources optimized allocation system and unified scheduling plan in Liaoning Province

ZHANG Hongyi

(LiaoningLiaoyangHydrologyBureau,Liaoyang111000,China)

Abstract：Liaoning Province is regarded as the research area in the paper. Hydrologic analysis, allocation optimization and unified scheduling plan study of water resources are carried out in the whole province. Ideas and steps of optimized allocation and scheduling are proposed according to results of water resources plan, thereby further strengthening unified planning, management and scheduling of water resources in the whole province.

Key words：water resources; optimized allocation; unified scheduling; plan research; Liaoning Province

DOI:10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.02.006

中圖分類號：TV213

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1005- 4774(2016)02- 0020- 04