六安市水資源綜合管理的路徑研究

余 芳

（霍山縣水務(wù)局，安徽 霍山 237000）

1 六安市水資源概況

1.1 六安市的水功能主要?jiǎng)潊^(qū)

六安市位于安徽省西部，東與合肥市相連，南接安慶市，總面積17976 km2。六安市水功能區(qū)劃在六安市主要河流、湖庫(kù)共劃分162 個(gè)一級(jí)水功能區(qū)，其中，34 個(gè)保護(hù)區(qū)，3 個(gè)緩沖區(qū)，保留區(qū)6 個(gè)，119 個(gè)開(kāi)發(fā)利用區(qū)。

二級(jí)功能區(qū)在119 個(gè)開(kāi)發(fā)利用區(qū)中進(jìn)行，共劃分126 個(gè)二級(jí)功能區(qū)，包括河流63 個(gè)，湖庫(kù)63 個(gè)。在63 個(gè)河流二級(jí)功能區(qū)中，劃分了飲用水源區(qū)5 個(gè)（其中以主導(dǎo)功能單獨(dú)劃分了4 個(gè)）農(nóng)業(yè)用水區(qū)52 個(gè)、工業(yè)用水區(qū)4 個(gè)、景觀娛樂(lè)用水區(qū)1 個(gè)、過(guò)渡區(qū)1 個(gè)。以主導(dǎo)功能+第二功能命名的有12 個(gè)。在63 個(gè)湖庫(kù)二級(jí)功能區(qū)中，劃分了飲用水源區(qū)1 個(gè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)62 個(gè)。全市河流農(nóng)業(yè)用水區(qū)占河流開(kāi)發(fā)利用區(qū)總長(zhǎng)的90.1%，湖庫(kù)農(nóng)業(yè)用水區(qū)占湖庫(kù)開(kāi)發(fā)利用區(qū)面積的的99.1%。

六安市區(qū)域內(nèi)的河流可以劃分為兩個(gè)流域，也就是淮河流域以及長(zhǎng)江流域。全市平均河網(wǎng)密度0.14 km/km2?，F(xiàn)在，六安市年平均可供水量為31.09 億m3，50%、80%、95%保證率的可供水量分別為29.10 億m3、35.69 億m3和34.67 億m3。河道外缺水為1.23 億m3。中等干旱年份（80%保證率）需水總量為38.35 億m3，可供水量為35.69 億m3，河道外缺水為2.66 億m3。特殊干旱年份（95%保證率）需水總量為47.72 億m3，可供水量為34.67 億m3，河道外缺水為13.05 億m3。

1.2 水資源預(yù)測(cè)

按照強(qiáng)化節(jié)水模式，進(jìn)一步挖潛對(duì)現(xiàn)有設(shè)施挖潛配套和適度開(kāi)發(fā)新水源、合理調(diào)配水資源、保障生態(tài)環(huán)境用水的基礎(chǔ)上，未來(lái)缺水率將有所減少。

預(yù)測(cè)至2025 年多年平均河道外需水總量為33.42 億m3，可供水量32.47 億m3，缺水量為0.95 億m3，中等干旱年份（80%保證率）缺水量為2.06 億m3，特殊干旱年份（95%保證率）缺水量為10.37 億m3，缺水率為21.45%。

至2030 年中等干旱年份（80%保證率）缺水量為1.20 億m3，特殊干旱年份（95%保證率）缺水量為7.62 億m3，缺水率為15.59%。

至2035年中等干旱年份（80%保證率）可實(shí)現(xiàn)供需平衡，特殊干旱年份（95%保證率）缺水量為5.12 億m3，缺水率為10.51%。

1.3 淮河水量

2020年淮河區(qū)總配置水量為28.21 億m3，其中地表水供水量為27.08 億m3，地下水供水量為0.56億m3，其他水源供水量為0.57 億m3；城鎮(zhèn)用水量為7.19億m3，農(nóng)村用水為21.02 億m3；生活、生產(chǎn)、河道外生態(tài)用水量分別為3.17 億m3、24.54 億m3和0.50 億m3。

2030年淮河區(qū)總配置水量為29.09 億m3，其中地表水供水量為27.55 億m3，地下水供水量為0.57 億m3，其他水源供水量為0.97 億m3；城鎮(zhèn)用水量為8.48 億m3，農(nóng)村用水為20.61 億m3；生活、生產(chǎn)、河道外生態(tài)用水量分別為3.92億m3、24.59 億m3和0.58 億m3。

2 引江濟(jì)淮工程的收益

引江濟(jì)淮工程是一項(xiàng)以城市、工業(yè)供水為主，兼有農(nóng)業(yè)灌溉補(bǔ)水、生態(tài)環(huán)境改善和發(fā)展航運(yùn)等綜合效益的大型跨流域調(diào)水工程。工程以長(zhǎng)江為水源，注入巢湖調(diào)蓄后經(jīng)派河翻越江淮分水嶺入瓦埠湖，再送入淮河干流蚌埠閘上。供水范圍主要為安徽省沿淮淮北地區(qū)和線路途經(jīng)地區(qū)，受水區(qū)內(nèi)的重要城市有合肥市、巢湖市、蚌埠市、淮南市、阜陽(yáng)市、宿州市、淮北市、亳州市等市。

引江濟(jì)淮工程建成后，六安市作為引江濟(jì)淮工程重要受水區(qū)之一，2020 年可向六安市多年平均補(bǔ)水1.04 億m3，2030年可向六安市多年平均補(bǔ)水量為1.37 億m3，工程建成后，可為六安市提供安全可靠的補(bǔ)充水源，改善和發(fā)展淠河尾部約面積130 萬(wàn)畝灌溉面積。此外，還可相機(jī)增加淮河生態(tài)用水，改善重點(diǎn)水域水環(huán)境（見(jiàn)表1）。

表1 新建灌區(qū)基本情況表

3 引江濟(jì)淮多水源優(yōu)化配置模型

水資源的開(kāi)發(fā)利用，不僅關(guān)乎當(dāng)?shù)氐墓┧到y(tǒng)和飲水系統(tǒng)，甚至對(duì)于當(dāng)?shù)氐男袠I(yè)發(fā)展、區(qū)域發(fā)展和本省內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都產(chǎn)生著重大的影響。因此，水源的優(yōu)化配置需要基于利用最大化的配置模型，根據(jù)現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)測(cè)算方法和模型，來(lái)得出合理的結(jié)果，讓有限的水量能夠在當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)配置最大化。

3.1 減災(zāi)防洪的主要目標(biāo)

通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厮畮?kù)水量的控制，對(duì)防洪水位大改變和出庫(kù)水量的監(jiān)控，來(lái)保障下游的用水安全。

式中：L（j，t）表示j水庫(kù)在t時(shí)間的水位高低；F（m，t）為j水庫(kù)在t時(shí)間下的的水量流出大小。

3.2 保證水量供給的效率

水資源利用目標(biāo)按照區(qū)域?qū)嶋H需求，優(yōu)先保證城市用水，滿足農(nóng)業(yè)供水保證率，以缺水量最小為目標(biāo)，盡可能解決各用戶單元的水資源短缺問(wèn)題。

式中：S代表缺水情況量；D（i，t）代表在t時(shí)市場(chǎng)i的水源需求量；WS（i，t）表示在t時(shí)市場(chǎng)i的水源供給量，單位為萬(wàn)m3；（t）表示在t時(shí)段市場(chǎng)i的水源不足判別系數(shù)，如果D （i，t）-WS （i，t）時(shí)，則表示不缺水，（t）為0；反之，則說(shuō)明（t）的數(shù)值為1。

3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程

供應(yīng)需求的分析，是基于模型的核心內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)算。數(shù)據(jù)測(cè)算的結(jié)果可以直接反映出本地區(qū)水資源系統(tǒng)的質(zhì)量，以及水源供應(yīng)量能否達(dá)到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的要求。因此，本次的模型構(gòu)建采用水資源優(yōu)化配置的模型，基于大型的分解協(xié)調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，在最優(yōu)模型下找出最優(yōu)的解決目標(biāo)，并基于此目標(biāo)進(jìn)行該地區(qū)水資源的優(yōu)化配置。

根據(jù)實(shí)際情況由于安徽省中部地區(qū)的配置基于水量的平衡目標(biāo)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r建立水資源開(kāi)采-水廠處理-用戶使用（WWU）的拓?fù)淠Ｐ停ㄒ?jiàn)圖1）。在拓?fù)淠Ｐ偷幕A(chǔ)上建立約束的條件和最終的配置目標(biāo)。根據(jù)用戶的使用量和極大值極小值的測(cè)算來(lái)確定當(dāng)?shù)厮Y源的優(yōu)化調(diào)配，直接測(cè)算出水資源系統(tǒng)多目標(biāo)要求，再進(jìn)行求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，并為水資源開(kāi)發(fā)的宏觀決策做出參考。

圖1 水源-水廠系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

第一，根據(jù)當(dāng)?shù)毓┧艿馈⒐┧?、河道的自然地理關(guān)系，測(cè)算出可能互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)參數(shù)。基于對(duì)各個(gè)河道流量季節(jié)變化以及水庫(kù)的供水能力可能產(chǎn)生的斷流情況、取水口的流量估測(cè)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，來(lái)處理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和水源調(diào)度的關(guān)系，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上設(shè)置水資源供應(yīng)的決策模型。

第二，根據(jù)模型測(cè)算出的用水關(guān)系和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以當(dāng)?shù)厮畯S的出水量和水源處理能力為前提，分別測(cè)算出每個(gè)水廠的最大供應(yīng)量和當(dāng)?shù)厮吹淖畲蠊?yīng)量，并對(duì)二者之間的差異進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和對(duì)比。如果供水量比較充足時(shí)可以根據(jù)水廠的供水能力一次地將優(yōu)質(zhì)水源配送到下游的用戶家。那么其中產(chǎn)生的額外供水量則分別調(diào)配到蓄水工程中或者各地的水庫(kù)中。

如果根據(jù)測(cè)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)水源不足或是不足以滿足市場(chǎng)的需求，則按照優(yōu)先次序?qū)⑺磁渌徒o下游客戶。再根據(jù)測(cè)算模型的數(shù)據(jù)差額，從水庫(kù)中調(diào)配富余的水量，以就近原則為基礎(chǔ)輸送給下游比較缺水的用戶，來(lái)實(shí)現(xiàn)水源配置的效率目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)。

如果配置地表水之后尾部灌區(qū)雙水源區(qū)域依舊缺水，則考慮從下游瓦埠湖來(lái)取水，從而確保農(nóng)業(yè)用水的需求得到滿足。

如果區(qū)域水源在滿足市場(chǎng)需求后仍有富余的狀態(tài)，則根據(jù)輸水管道的布局和當(dāng)?shù)厮畮?kù)的遠(yuǎn)近，依次地將富余的水量分配給當(dāng)?shù)氐膬?chǔ)備系統(tǒng)中，來(lái)滿足基本的儲(chǔ)蓄用水和應(yīng)急用水等。還有充裕的水量則可以增補(bǔ)到調(diào)蓄湖中，滿足生態(tài)布局的要求。

3.4 測(cè)算結(jié)果

規(guī)劃2030年安徽省中部地區(qū)50%、80%保證率下供水量分別為28.59 億m3和35.35 億m3，可以為合肥市新增1.98億m3和1.70 億m3的淠水，用于城市供水。

在一般年份中，基于50%的保證率下，可以確定中部地區(qū)的供水量比較充足，基于此情況可以，優(yōu)先利用本地區(qū)的自有水，如上游的引江水和上游的淠河水和引江水。針對(duì)上流水資源的開(kāi)采，后續(xù)再繼續(xù)利用下游的湖泊水資源進(jìn)行配置。經(jīng)過(guò)測(cè)算估計(jì)結(jié)果顯示，到2030 年安徽省中部地區(qū)的地表水量約為9.1 億m3，引江濟(jì)淮的工程供水量可以達(dá)到3.17億m3，淠河的供應(yīng)量可以達(dá)到16.26 億m3（見(jiàn)表2、表3）。

表2 2030年安徽省中部水資源的供水配置 單位：萬(wàn)m3

表3 2040年安徽省中部水資源的供水配置 單位：萬(wàn)m3

綜合以上中部地區(qū)的水資源配置結(jié)構(gòu)的改變，可以針對(duì)潛在效益比較高的工程進(jìn)行優(yōu)先配置，如潛南干渠和新修明渠等。針對(duì)效益比較高的工程進(jìn)行優(yōu)先調(diào)配可以優(yōu)先緩解當(dāng)?shù)氐乃Y源缺乏的問(wèn)題。在基于引江濟(jì)淮工程的潛在效應(yīng)，可以綜合發(fā)揮出多項(xiàng)目工程的收益，有力保證當(dāng)?shù)厮Y源的調(diào)配，最終實(shí)現(xiàn)水資源供應(yīng)保障和質(zhì)量的最大化。

4 六安市水資源管理的措施

研究發(fā)現(xiàn)安徽省中部地區(qū)的供給結(jié)構(gòu)還是出現(xiàn)以下問(wèn)題：首先為了實(shí)施水資源的配置，不惜犧牲農(nóng)業(yè)的用水資源，而供應(yīng)其他行業(yè)的用水，這導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)資源的一定程度上的破壞。安徽省作為中部地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省，如何確保全省的糧食生產(chǎn)區(qū)有足夠的供水也是水資源配置的重要依據(jù)之一。因此，在實(shí)施水資源配置的結(jié)構(gòu)問(wèn)題上，需要確保農(nóng)業(yè)資源與其他行業(yè)的資源水資源并行，以最終實(shí)現(xiàn)水資源利用的最大化。針對(duì)如何平衡農(nóng)業(yè)水資源以及其他行業(yè)水資源的配置，本文提出了以下三方面的建議：

第一，基于本次水資源配置的主要目標(biāo)和方案，通過(guò)上游水源與淮河水源的引江濟(jì)淮工程，在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上完全發(fā)揮出該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厮|(zhì)的過(guò)程式監(jiān)控和抽查式監(jiān)控等多種手段，來(lái)保證該水資源調(diào)配工程的質(zhì)量保障和流量保障。通過(guò)對(duì)水資源的有效調(diào)度和調(diào)配，能夠?qū)崿F(xiàn)工程效益的最大化和水資源開(kāi)發(fā)利用的最大化，從而實(shí)現(xiàn)該地域的整體管理水平和發(fā)展水平。

第二，本地區(qū)的優(yōu)質(zhì)水資源挖掘和保護(hù)十分重要。各個(gè)地域之間發(fā)展的水平差異，會(huì)導(dǎo)致對(duì)水資源的需求量不同。因此，可以根據(jù)地區(qū)發(fā)展程度來(lái)適配優(yōu)質(zhì)水資源供應(yīng)量。

第三，由于地理環(huán)境和氣候的影響，安徽省地區(qū)會(huì)出現(xiàn)旱澇災(zāi)害的影響。因此，針對(duì)旱澇年份應(yīng)該準(zhǔn)備應(yīng)急管理措施，加強(qiáng)對(duì)大型水資源項(xiàng)目管理的擴(kuò)建和利用。如巢湖調(diào)蓄工程，瓦蚌湖調(diào)蓄工程等。其次，可以適當(dāng)加大對(duì)地下水資源的開(kāi)采和利用，適度地引入中下層的優(yōu)質(zhì)水資源作為特殊年份的應(yīng)急水資源。儲(chǔ)備緊急管理和特供儲(chǔ)備，能夠?yàn)榘不帐〉貐^(qū)在特殊年份提供穩(wěn)定的水資源，保障地區(qū)的發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

本文的水資源調(diào)配方案在實(shí)施以后，有可能出現(xiàn)負(fù)面的影響如淠河尾部灌區(qū)灌溉用水水質(zhì)將有所下降。水質(zhì)的下降和流量減少可能對(duì)灌區(qū)內(nèi)的水體質(zhì)量產(chǎn)生更為不利的影響。因此，針對(duì)水資源配置中決定性的位置，如渠道取水口要加強(qiáng)針對(duì)性管理。檢驗(yàn)對(duì)水量斷層和中下游的水體水質(zhì)控制作出動(dòng)態(tài)檢測(cè)。其次，針對(duì)區(qū)域內(nèi)的水資源調(diào)配和改造，現(xiàn)有的水資源網(wǎng)絡(luò)和方案可能會(huì)受到一定影響，原有的供水量和水質(zhì)都會(huì)受到不同程度的改變，因此，針對(duì)新方案的實(shí)施，要對(duì)水資源的管網(wǎng)布局工藝進(jìn)行優(yōu)化，并作出水源價(jià)格的調(diào)整。