昭魯壩區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與優(yōu)化配置分析

太光宏

(昭通市水利局水利工程管理站，云南 昭通 657000)

1 研究區(qū)概況

規(guī)劃區(qū)行政區(qū)劃涉及昭通市昭陽區(qū)、魯?shù)榭h，地理位置介于東經(jīng)103°18′～103°54′，北緯27°30′～27°44′之間。規(guī)劃區(qū)屬金沙江下段水系的橫江流域和牛欄江流域，區(qū)內(nèi)主要河流為流向北東的灑漁河(上部稱龍樹河)、北流的昭魯河、南流的冷水河和小寨河(沙壩河)，均為金沙江右岸二級支流，除小寨河注入牛欄江外，其余均注入橫江支流，其中牛欄江流域主要分布在魯?shù)榭h境內(nèi)，而昭陽區(qū)境內(nèi)均屬于橫江流域[1]。

2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀供用水量

2.1.1 供水量

2019年全市總供水量為10.4492億m3。其中，地表水源供水量10.2300億m3，地下水源供水量0.1988億m3，其他水源(非常規(guī)水源)供水量0.0204億m3。

2.1.2 用水量

2019年昭通市河道外總用水量10.4546億m3其中，農(nóng)業(yè)灌溉用水量5.1030億m3，占總用水量的48.8%；林牧漁畜用水量0.9449億m3，占總用水量的9.0%；工業(yè)用水量1.2910億m3，占總用水量的12.3%；城鎮(zhèn)公共用水量0.6117億m3，占總用水量的5.9%；居民生活用水量2.1190億m3，占總用水量的20.3%；生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水量0.3850億m3，占總用水量的3.7%。

2019年用水消耗量為6.5112億m3。其中，農(nóng)業(yè)灌溉用水消耗量4.3540億m3，工業(yè)用水消耗量0.5162億m3，生活用水消耗量1.2560億m3，生態(tài)環(huán)境用水消耗量0.3850億m3。全市綜合耗水率62.3%。

2.2 水量平衡分析

2019年全市水資源量110.4億m3，比多年平均偏少13.7%。入境水量471.8億m3，出境水量575.7億m3，總耗水量6.5億m3。

2.3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2019年水資源量的時(shí)空分布不均勻，全市主要江河汛期(5—10月)徑流占年徑流的20.8%～71.3%，主汛期(6—9月)徑流占年徑流的10.7%～58.8%。降水量呈現(xiàn)由北向南、由高山向河谷減少趨勢。受高原季風(fēng)及特殊自然地理氣候的影響，枯季少雨，旱災(zāi)嚴(yán)重；雨季水多，單點(diǎn)暴雨頻繁，局部洪澇災(zāi)害突出[2-4]。

2019年全市水資源量110.4億m3，每平方公里產(chǎn)水量為49.20萬m3，人均占有水資源量為1955 m3。鹽津縣人均水資源量最多為3205 m3，昭陽區(qū)人均水資源量最少為700 m3。

3 昭魯壩區(qū)水資源優(yōu)化配置措施分析

3.1 水資源配置規(guī)劃總體布局

以漁洞水庫南北干渠為主軸線，以永豐、段家石橋、黑石羅、月亮灣等中型水庫為支撐，其余小型水庫為補(bǔ)充，以農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程為先導(dǎo)，加大利用再生水工程，以維護(hù)河流生態(tài)健康為目標(biāo)，通過水資源合理配置和優(yōu)化調(diào)度，構(gòu)建“河庫連通、多源互補(bǔ)、清水循環(huán)、人水和諧”的昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)工程格局。

根據(jù)昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)總體布局，昭魯水網(wǎng)建設(shè)新增中小型水庫工程4件，水系連通工程2件，灌區(qū)工程3件，水源地保護(hù)工程1件，再生水利用工程2件。高效節(jié)水灌溉工程新增灌溉面積8513 hm2。新建水庫工程主要特性如下表1所示。

表1 新建水庫工程主要特性

3.2 水資源優(yōu)化模型架構(gòu)

本研究基于二元水循環(huán)的理論及調(diào)控體系，開發(fā)了區(qū)域水資源優(yōu)化配置模擬模型(Water Allocation and Simulation Model,簡稱WAS模型)，見圖1，該模型可分解為五大模塊，包括水循環(huán)模擬模塊、蒸發(fā)計(jì)算模塊、水資源配置模塊、再生水模塊、行業(yè)理論用水模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊。

圖1 WAS模型結(jié)構(gòu)圖

模型的運(yùn)算過程如下：通過水循環(huán)模塊模擬區(qū)域水資源變化，運(yùn)用配置策略及規(guī)則進(jìn)行水資源優(yōu)化配置的計(jì)算，同時(shí)將人工取-用-耗-排水?dāng)?shù)據(jù)反饋給水循環(huán)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬下一時(shí)段區(qū)域水資源變化，以此往復(fù)，直到計(jì)算結(jié)束，提出最終優(yōu)化方案。

3.3 水資源配置結(jié)果

根據(jù)水資源配置思路和原則，進(jìn)行各片區(qū)用水戶需水量與水利工程供水量的1971—2013年水資源配置計(jì)算。根據(jù)計(jì)算可得：

(1)2020水平年時(shí)。P=75%，規(guī)劃區(qū)需水量2.74億m3，各類水利工程供水量 2.71億m3，缺水量0.03億m3，缺水率1%，2020年規(guī)劃區(qū)供需已平衡；P=95%，規(guī)劃區(qū)需水量2.97億m3，各類水利工程供水量 2.92億m3，缺水量0.05億m3，缺水率2%，已經(jīng)基本平衡。

(2)2030水平年。P=75%，規(guī)劃區(qū)需水量 3.34億m3，各類水利工程供水量 3.34億m3，缺水量0.002億m3，缺水率0%，2030年規(guī)劃區(qū)供需已平衡；P=95%，規(guī)劃區(qū)需水量3.59億m3，各類水利工程供水量 3.55億m3，缺水量0.04億m3，缺水率1%，2030年規(guī)劃區(qū)供需已平衡。

3.4 重點(diǎn)大中型水庫供水合理性分析

為了反映遺傳算法對水庫供水過程的優(yōu)化過程，并判斷優(yōu)化后水庫供水量的可信程度，本研究采用《昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃》報(bào)告中的成果進(jìn)行對比分析。

通過表2對比可以看出，2020年昭魯壩區(qū)水資源配置結(jié)果，相對于已有規(guī)劃配置成果，優(yōu)化算法的平均相對誤差為17%，2030年昭魯壩區(qū)水資源配置結(jié)果，相對于已有規(guī)劃配置成果，優(yōu)化算法的平均相對誤差為8%，從一定程度上證明了優(yōu)化算法配置結(jié)果的合理性，說明優(yōu)化算法配置結(jié)果可信。

表2 漁洞水庫配置結(jié)果對比(多年平均)

3.5 昭魯壩區(qū)水資源優(yōu)化配置效果

(1)通過水資源供需結(jié)果表明，通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，昭魯壩區(qū)在用水增長的同時(shí)，缺水率不斷減少，表明通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，壩區(qū)內(nèi)各片區(qū)水資源供需更趨均衡。

(2)昭魯壩區(qū)生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)后，將逐步退還支流生態(tài)水量，增加河湖濕地生態(tài)補(bǔ)水，修復(fù)支流和湖泊水生態(tài)功能，對改善城市景觀、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境具有重要作用，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益。

(3)昭魯壩區(qū)水資源處于承載適中狀態(tài)，并呈變好趨勢，說明壩區(qū)水資源一定程度上可以滿足其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模，且區(qū)域水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)程度越來越好。

4 結(jié) 語

綜上所述，在一個(gè)特定流域或區(qū)域內(nèi)，通過工程與非工程措施并舉，對有限的不同形式的水資源進(jìn)行科學(xué)合理的分配，使有限的水資源得到合理、充分的利用，可獲得最佳的綜合效益。昭魯壩區(qū)通過水資源優(yōu)化配置，促進(jìn)了水資源空間均衡和水資源供需平衡，昭魯壩區(qū)現(xiàn)狀水平年、2020水平年、2030水平年的綜合缺水率分別為14%、1%、4%，表明通過水資源優(yōu)化配置和調(diào)控，壩區(qū)內(nèi)各片區(qū)水資源供需更趨均衡。