水循環(huán)與水資源合理配置模型(SWAM)Ⅱ:應用

趙晶, 王濤, 畢彥杰, 韓宇平, 張廣浩, 段晶晶, 高峰

(1.華北水利水電大學 水資源學院,河南 鄭州 450046; 2.河南省黃河流域水資源節(jié)約集約利用重點實驗室,河南 鄭州 450046)

經(jīng)濟社會快速發(fā)展與取用水等活動改變了原有的水循環(huán)演變規(guī)律與過程,形成“自然-人工”復合水循環(huán)系統(tǒng),兩大循環(huán)系統(tǒng)相互交錯,彼此關聯(lián),存在著此消彼長的緊密聯(lián)系[1-2]。人類攔河建水庫,從河道、水庫等地表水體中抽取水量,導致河道徑流量、水庫蓄水量發(fā)生變化,改變了河湖水力聯(lián)系,減弱了水平循環(huán)通量;同時,在取用水過程中產(chǎn)生了蒸發(fā)和滲漏損失,強化了垂向循環(huán)通量[3-4]。高強度的水資源開發(fā)利用,造成人工側(cè)支水循環(huán)作用逐漸加強,引發(fā)了一系列水資源問題[5-6],影響了自然條件下的水循環(huán)變化規(guī)律。因此,水資源配置問題只有當充分考慮到人類活動干擾下的水循環(huán)變化規(guī)律時,才能科學地計算出可供水量,進而促進水資源可持續(xù)利用[7-8]。

本文采用已構建的水循環(huán)與水資源合理配置模型(Simulation Water-cycle and Allocation Model, SWAM)[9],以嫩江流域為例,開展基于水循環(huán)模擬的水資源多目標優(yōu)化配置研究。針對“自然-人工”復合水循環(huán)系統(tǒng)特點,應用水循環(huán)模塊開展水循環(huán)模擬,采用斷面徑流過程校驗模型,選取納什效率系數(shù)評價模型精度,繪制水循環(huán)轉(zhuǎn)化關系圖,并基于此,進行供水預測。設置現(xiàn)狀水平年為2016年,規(guī)劃水平年為2025年,開展2025年各行業(yè)需水預測。在多目標優(yōu)化配置模塊中設置3個目標,通過第2代非支配排序遺傳算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ),生成多個非劣解集,篩選出嫩江流域合理的水資源配置方案。

1 研究區(qū)概況

嫩江發(fā)源于大興安嶺伊勒呼里山,是全國七大水系之一的松花江的北源,在肇源縣茂興鎮(zhèn)當權村三岔河與松花江南源匯合為松花江。嫩江干流全長1 370 km,流域總面積約29.2萬km2,多年平均徑流深97.4 mm,天然年徑流量227億m3。嫩江自北流向南,沿途眾多支流匯入,水系發(fā)育,兩岸河流呈不對稱的扇形分布,右岸支流較多,左岸支流較少,流域的水系分布情況如圖1所示。嫩江流域地處我國黑龍江省中西部,地理坐標為北緯44°26′～51°37′、東經(jīng)119°15′～127°40′,包括內(nèi)蒙古自治區(qū)的呼倫貝爾市、興安盟、通遼市,黑龍江省的大興安嶺市、黑河市、嫩江縣、綏化市、齊齊哈爾市、大慶市以及吉林省的白城市等[10]。流域內(nèi)地勢呈西北高、東南低分布,流域長度約為800 km,平均寬度約為340 km。嫩江上游屬于山區(qū),中游為山區(qū)向平原區(qū)的過渡地帶,地勢較上游的平坦,河槽也更開闊。嫩江到齊齊哈爾后逐漸進入平原區(qū),直到三岔河口,形成松嫩平原的西半部分。

圖1 嫩江流域水系分布

嫩江流域地處東亞季風區(qū)的北部邊緣,屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候,流域內(nèi)降水和氣溫的年內(nèi)和年際差異較大[11]。嫩江流域降水量為400～700 mm,且降水時空分布極不均勻,多集中在6～9月,其降水量占全年降水量的80%左右。

目前,嫩江流域共有大型水庫14座,中型水庫35座,小型水庫225座,塘壩155座,蓄水工程總庫容160.1億m3,興利庫容103.6億m3,設計供水能力89.2億m3。其中,大型水庫總庫容143.0億m3、興利庫容93.7億m3,各大型蓄水工程的基本情況見表1。已有研究[12-13]表明,嫩江干支流的引、調(diào)、蓄水工程在一定程度上改變了嫩江的徑流形成規(guī)律和演變特征。

表1 嫩江流域大型蓄水工程基本情況

嫩江流域是我國重要的重工業(yè)、石油、林業(yè)和糧食生產(chǎn)基地,哈爾濱、齊齊哈爾、長春等大中型城市是汽車、鍋爐等重工業(yè)基地;大慶市是石油工業(yè)基地;長白山和大、小興安嶺是林業(yè)基地。嫩江流域素有“北國糧倉”之稱,糧食作物以水稻、玉米、小麥為主。2016年,嫩江流域總?cè)丝跒? 745萬人,GDP為7 623億元,總用水量為127.3億m3。其中:地表水源供水量79.2億m3,占總供水量的62.2%;地下水源供水量47.7億m3,占比37.5%;其他水源供水量0.4億m3,占比0.3%。2016年流域社會經(jīng)濟發(fā)展指標見表2,各地區(qū)的用水量見表3,用水指標見表4。

表2 2016年嫩江流域社會經(jīng)濟發(fā)展指標

表3 2016年嫩江流域用水量 億m3

表4 2016年嫩江流域用水指標

由表4可知,近30多年來氣候變化和頻繁的人類活動(短時間、高強度的大規(guī)模農(nóng)業(yè)種植,水資源開發(fā)與水利工程建設等)深刻改變著嫩江流域的水循環(huán)過程,導致嫩江流域產(chǎn)流量發(fā)生變化、水旱災害頻發(fā)、湖泊濕地萎縮等一系列水問題[14-15]。因此,嫩江流域水資源配置的前提是厘清氣候變化與人類活動干擾下的水循環(huán)變化規(guī)律,只有解決了這個問題才能科學計算可供水量[16]。

2 模型構建

2.1 數(shù)據(jù)及其來源

SWAM模型構建所需要的基礎資料包括:氣象觀測數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、實測徑流數(shù)據(jù)、經(jīng)濟社會用水數(shù)據(jù)、水利工程基本信息、灌溉面積與種植結(jié)構等資料。

1)氣象數(shù)據(jù)。本文所使用的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/),包括嫩江流域及周邊39個氣象站1956—2016年的日降水量、日最高氣溫、日最低氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、風速等。

2)DEM數(shù)據(jù)。采用網(wǎng)站(http://srtm.csi.cgiar.org/)提供的分辨率為90 m的網(wǎng)格數(shù)據(jù)提取河道長度、河網(wǎng)等信息。

3)實測徑流數(shù)據(jù)。通過查閱流域水文年鑒,獲取包括阿彥淺、加格達奇、江橋、兩家子、同盟(二)、大賚共6個水文站2010—2016年的逐月徑流數(shù)據(jù)。

4)經(jīng)濟社會用水數(shù)據(jù)。通過查閱2010—2016年黑河市、大興安嶺、齊齊哈爾市、綏化市、呼倫貝爾市、大慶市、松原市、白城市、興安盟、通遼市的統(tǒng)計年鑒、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、城市發(fā)展總體規(guī)劃、水資源公報等資料,獲得歷年各行政區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展、生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉用水等數(shù)據(jù)。

5)水利工程基本信息。其主要包括水庫位置、死庫容、總庫容、水位庫容曲線、汛限水位、正常蓄水位等數(shù)據(jù)及水庫運行調(diào)度規(guī)則,引水渠道過水能力、機電井日提水能力等數(shù)據(jù)。

6)灌溉面積與種植結(jié)構。通過查閱黑河市、大興安嶺、齊齊哈爾市、綏化市、呼倫貝爾市、大慶市、松原市、白城市、興安盟、通遼市的統(tǒng)計年鑒獲取小麥、玉米、水稻、雜糧等糧食作物和經(jīng)濟作物的種植面積。

此外,還有播種、灌溉、施肥、收割等作物管理措施有關的時間、次數(shù)、單次(灌溉、施肥)實施量等基本信息。

2.2 嫩江流域SWAM模型構建

步驟1劃分計算單元。基于DEM數(shù)據(jù)劃分研究區(qū)水文計算單元,共獲得43個水文計算單元,在此基礎上,根據(jù)行政區(qū)劃將水文計算單元細分為279個計算單元(圖2),每個計算單元均具有子流域和行政區(qū)屬性。

圖2 嫩江流域計算單元(總)

步驟2概化水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡。根據(jù)嫩江流域?qū)嶋H供用水情況及水庫、引調(diào)水工程、渠系(河道)等水利工程的空間分布情況,概化水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡圖(圖3),在此基礎上明晰輸配水方向。以水資源四級區(qū)套地市行政區(qū)確定水資源配置模型的基本計算單元,共計20個;選擇大型和重要的中型水利工程作為水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡圖繪制的基本工程節(jié)點,共計22個。

步驟3輸入農(nóng)業(yè)種植與管理信息。農(nóng)業(yè)種植與管理信息包括:各行政區(qū)的作物類型、作物種植面積與灌溉面積、輪作制度與灌溉制度等。

步驟4輸入配置規(guī)則信息。配置規(guī)則信息主要包括:水源供水對象、分區(qū)供水原則、水源供水優(yōu)先級、用水戶分水原則、供水水源類型與個數(shù)、行業(yè)用水優(yōu)先級等信息。此外,需要輸入的信息還有水庫、渠道、機電井等水利工程基本信息,渠系水有效利用系數(shù)、田間水有效利用系數(shù)等用水效率信息,行業(yè)耗水率、污水處理率和再生水利用率等耗水、排水信息等。

步驟5輸入拓撲關系。拓撲關系包括:水資源配置計算單元與水文模型計算單元的空間拓撲關系、計算單元與節(jié)點間的拓撲關系、計算單元與用水戶間的拓撲關系、計算單元與水庫間的拓撲關系、水庫與用水戶間的拓撲關系、不同水源與用水戶間的拓撲關系等。以上拓撲關系都是通過關系數(shù)據(jù)來存儲、管理并輸入模型的。

步驟6輸入其他數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)包括降水、氣溫、風速、日照時數(shù)、輻射和相對濕度等氣象數(shù)據(jù),及所有矢量與屬性數(shù)據(jù)。

3 模型參數(shù)率定與驗證

3.1 水循環(huán)模塊參數(shù)取值

針對新安江模型的參數(shù)率定,趙人俊[17]提出了分層次的率定方法,指出每層次中待優(yōu)化的參數(shù)不宜超過2個。經(jīng)檢驗,參數(shù)WUM、WLM、C、IM、CI不是敏感參數(shù);SM與EX有關,EX變化不大,一般可取1.5左右的定值;CG可根據(jù)枯季退水資料直接求得,可不參加優(yōu)化。L與CS的大小取決于河網(wǎng)地貌;KG、KI兩個參數(shù)是關聯(lián)的,對于同一個流域,兩者之和一般為常數(shù),即KG+KI=0.7[18]。根據(jù)文獻[17-19]中的參數(shù)優(yōu)化步驟,率定模型的主要參數(shù)值,結(jié)果見表5。

表5 水循環(huán)模塊主要參數(shù)取值

3.2 多目標配置模塊參數(shù)取值

1)農(nóng)業(yè)。為探究缺水狀態(tài)下不同作物減產(chǎn)情況,以及同一作物不同生長階段缺水情況對糧食總產(chǎn)量的影響,選取小麥、玉米、水稻3種主要作物,并將水稻的生育階段劃分為分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期4個時期,其相應的敏感指數(shù)分別為0.236 2、0.248 5、0.793 8、0.172 1;將小麥的生育階段劃分為4個時期,其相應的敏感指數(shù)分別為0.203 7、0.243 1、0.191 9、0.092 3[20];將玉米的生育階段劃分為苗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期4個時期,其相應的生育階段敏感指數(shù)分別為0.113 5、0.307 1、0.564 0、0.272 7[21]。作物產(chǎn)量采用Jensen模型計算[22]。以水稻為例其產(chǎn)量計算公式為:

(1)

式中:Ya為水稻實際產(chǎn)量,kg/km2;Ym為水稻在充分供水條件下的最大產(chǎn)量,kg/km2;ETi為水稻第i個生育階段的實際騰發(fā)量,mm;ETmi為水稻在充分供水條件下第i個生育階段的騰發(fā)量,mm。

2)工業(yè)。選擇雙曲絕對風險厭惡函數(shù)(HARA)建立工業(yè)用水效益函數(shù)。函數(shù)中系數(shù)γ取0.5[23-25]。

3.3 模型校驗

3.3.1 評價指標選取

模型模擬期為2010—2016年,其中2010—2014年為參數(shù)率定期,2015—2016年為模型驗證期。結(jié)合SWAM模型的功能和特點,模型校驗采用嫩江流域關鍵控制斷面的徑流過程。

3.3.2 性能指標選取

選取納什效率系數(shù)Ens進行模擬適應性評價。Ens的允許取值范圍為0～1,其值越接近1,說明模型的模擬效果越好。一般認為,當Ens>0.50時,模擬結(jié)果是令人滿意的[26-27]。Ens的計算公式為:

(2)

3.3.3 模型校驗步驟

首先,假定參數(shù)初值,驅(qū)動模型運行;其次,采用Ens指標評價2010—2016年的河道斷面徑流模擬效果;最后,對比分析模型率定期與驗證期的模擬結(jié)果,調(diào)整相關參數(shù),直至評價指標達到目標要求。

3.3.4 模型校驗結(jié)果

模型輸出的徑流模擬值與實測徑流值的對比結(jié)果見表6并如圖4所示。由表6和圖4可知:率定期(2010—2014年),6個水文站月徑流模擬值與實測值的納什效率系數(shù)均高于0.500,最小值為0.625,驗證期納什效率系均高于0.500,最小值為0.601;各水文站的月徑流模擬值與實測值流量過程線擬合程度較好,模型的模擬精度達到了要求值。

表6 水文站的月徑流模擬結(jié)果

圖4 阿彥淺站與江橋站實測與模擬月徑流過程對比

4 供需水預測

本文基準年設為2016年,規(guī)劃水平年為2025年?？紤]來水頻率P=50%、P=90%兩種情況。

4.1 供水預測

根據(jù)嫩江流域1957—2016年共60年降水量排頻結(jié)果,P=50%對應的年份為2011年、P=90%對應的年份為1992年。模型輸入2011年與1992年的降水量資料,基于水循環(huán)模塊的計算結(jié)果,分別計算嫩江流域各配置單元的可供水量,結(jié)果見表7。由表7可知:P=50%來水頻率下的可供水量為131.5億m3,其中地表水供水量88.4億m3、地下水供水量42.5億m3、其他水源(再生水)供水量0.6億m3;P=90%來水頻率下的可供水量為138.9億m3,其中地表水供水量82.9億m3、地下水供水量55.1億m3、其他水源(再生水)供水量0.9億m3。

表7 規(guī)劃水平年可供水量(P=50%) 億m3

4.2 需水預測

根據(jù)呼倫貝爾市、齊齊哈爾市、黑河市、興安盟、綏化市、通遼市、錫林郭勒盟、松原市、白城市、哈爾濱市與大慶市《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標綱要》預測經(jīng)濟指標。GDP年均增長約3.5%～7.5%,各地市GDP增速見表8。2025年嫩江流域GDP 4 312億元。2025年人口增速與城鎮(zhèn)化率參考呼倫貝爾市、齊齊哈爾市、黑河市、興安盟、綏化市、通遼市、錫林郭勒盟、松原市、白城市、哈爾濱市與大慶市的《城市發(fā)展總體規(guī)劃》與《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標綱要》,確定2025年嫩江流域城鎮(zhèn)化率為61%,城鎮(zhèn)人口為1 084萬人,農(nóng)村人口為686萬人。2025年嫩江流域十四五社會經(jīng)濟發(fā)展預測結(jié)果見表8。

農(nóng)業(yè)灌溉用水量為水循環(huán)模塊中蒸發(fā)量減去降水量(若為正值,取為灌溉需水量;若為負值,取為零)。人均生活日用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、萬元GDP用水量、畝均灌溉水利用系數(shù)、管網(wǎng)漏損率等用水指標參考歷史變化速度與各地市《水利十四五發(fā)展規(guī)劃》《黑龍江省用水定額標準》《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額》《吉林省用水定額地方標準》確定。

采用定額法計算嫩江流域各地市需水量,結(jié)果見表9。由表9可知:2025年嫩江流域(P=50%)需水量為134.3億m3,其中農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活與生態(tài)需水量分別為98.8億、16.4億、9.7億、9.4億m3。同樣的,經(jīng)計算可知,2025年嫩江流域(P=90%)需水量為154.6億m3,其中農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活與生態(tài)需水量占比分別為76.7%、10.6%、6.3%、6.4%。

表9 嫩江流域2025年需水量(P=50%) 億m3

5 結(jié)果分析

5.1 水循環(huán)轉(zhuǎn)化關系

流域水循環(huán)特征主要通過降雨、下滲及蒸散發(fā)等幾個要素來體現(xiàn)。應用SWAM模型對嫩江流域水循環(huán)過程進行模擬,其轉(zhuǎn)化關系如圖5所示。由圖5可知,P=50%來水頻率下全流域總降水量為1 325.0億m3,其中山區(qū)降水量為801.0億m3,平原區(qū)降水量為524.0億m3;流域總蒸散發(fā)量為886.0億m3,其中山區(qū)的蒸發(fā)量為533.0億m3,平原區(qū)的蒸發(fā)量為353.0億m3;流域下滲量為141.2億m3,其中山區(qū)的下滲量為53.8億m3,平原區(qū)的下滲量為87.4億m3;流域年末土壤水蓄變量為1.3億m3,入境水量為135.0億m3,出境水量為307.0億m3;流域經(jīng)濟社會總?cè)∷繛?31.5億m3,基本集中在平原區(qū),其地表水取水量為88.4億m3,淺層地下水總?cè)∷繛?2.5億m3,再生水取水量為0.6億m3。

圖5 2025嫩江流域水循環(huán)轉(zhuǎn)化關系圖(P=50%)

P=90%來水頻率下全流域總降水量為1 081.0億m3,其中山區(qū)降水量為648.6億m3,平原區(qū)降水量為432.4億m3;流域總蒸散發(fā)量為953.3億m3,其中山區(qū)的蒸發(fā)量為575.6億m3,平原區(qū)的蒸發(fā)量為377.7億m3;山區(qū)下滲量為15.2億m3,平原區(qū)的下滲量為24.5億m3;流域年末土壤水蓄變量為-4.2億m3;平原區(qū)經(jīng)濟社會總?cè)∷繛?38.9億m3,地表水取水量為82.9億m3,淺層地下水總?cè)∷繛?5.1億m3,再生取水量為0.9億m3。

綜上可知,嫩江流域主要補給水源是大氣降水和地表徑流,地下水主要補給水源是降雨、河道湖庫滲漏等;流域主要水分支出項為蒸散發(fā)和社會經(jīng)濟取用水,占比分別為87.1%、12.9%。當發(fā)生干旱時,因降雨減少,引起土壤水蓄變量減少,流域徑流量大幅度減少。干旱時因社會經(jīng)濟取用水增加,導致地下水開采量增加。

5.2 水資源配置結(jié)果分析

復雜水資源配置系統(tǒng)的影響因素眾多,涉及天然水循環(huán)系統(tǒng)(天然來水的隨機性與不確定性)、社會經(jīng)濟因素、用水水平、節(jié)水水平、城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境發(fā)展等,大量半結(jié)構化、非結(jié)構化問題都需要決策者進行判斷和抉擇,決策者偏好會影響水資源配置格局。因此,水資源配置問題實際上是各相關利益方博弈妥協(xié)的結(jié)果[28-29]。由于水資源配置的單目標優(yōu)化(多目標轉(zhuǎn)化成單目標再進行求解)僅能計算得到一個最優(yōu)解,對應Pareto最優(yōu)前沿面上的一個點[30-31],無法體現(xiàn)多個目標之間的博弈過程,故需進行多目標配置決策。多目標Pareto最優(yōu)解可避免事先給定各個目標權重的主觀性,提供更多決策信息與多個目標之間的博弈信息,為決策者的不同偏好提供選擇方案。同時,當決策偏好發(fā)生變化時,也無須重新計算,在Pareto解集中重新選擇即可,極大地減少了工作量。本文模型設置了3個目標:經(jīng)濟目標、社會目標與水量目標,并利用NSGA-II求解多目標模塊的Pareto解,共得到73組非劣解,即73個非劣的水資源配置方案,具體見表10。由于多目標模型中一個目標值增大必然會引起其他目標值減小,若決策者傾向于經(jīng)濟效益最優(yōu),則根據(jù)該目標可選出24個非劣解(經(jīng)濟損失約1.5億左右),在此基礎上,若同時要求糧食減產(chǎn)最小,則最終得到的配置方案為方案42。該方案經(jīng)濟損失量為1.5億元,糧食減產(chǎn)量為51.0萬t。

表10 pareto非劣解集

方案42對應的水資源配置結(jié)果見表11。由表11可知:①嫩江流域P=50%來水頻率下的總需水量為134.3億m3,其中生活(不含生態(tài)用水)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)生態(tài)需水量分別為9.7億、16.4億、98.8億、9.4億m3。②總供水量為131.5億m3,地表水供水量最高,為88.4億m3,占總供水量的67.2%;其次為地下水供水量,為42.5億m3,占總供水量的32.3%;其他水源(再生水)供水量最小,為0.6億m3,僅占總供水量的0.5%。③嫩江流域P=50%來水頻率下的總?cè)彼繛?.8億m3,缺水率為2.1%。④各地市中白城市的缺水量最大,為12 716.0 萬m3,缺水率為4.8%;其次為興安盟,缺水量為6 240.0 萬m3,缺水率為6.6%。

表11 嫩江流域水資源配置方案表(P=50%)

按照前述步驟計算P=90%來水頻率下的非劣解集,篩選出經(jīng)濟損失量最小、糧食減產(chǎn)量最小的配置方案。經(jīng)計算,P=90%來水頻率下嫩江流域總需水量為154.6億m3,總供水量為138.9億m3,缺水量為15.7億 m3,缺水率為10.2%,經(jīng)濟損失量為9.1億元,糧食減產(chǎn)量為261.4萬t。因篇幅所限,相應的圖表不再一一列出。

6 結(jié)論

1)本文基于嫩江流域的相關資料與模型參數(shù)值,通過對流域內(nèi)關鍵控制斷面徑流過程的模擬驗證了上篇所構建的SWAM模型。結(jié)果表明:①率定期(2010—2014年),6個水文站月徑流模擬值與實測值的納什效率系數(shù)均大于0.500,最小值為0.625,驗證期(2015—2016年),6個水文站月徑流模擬值與實測值的納什效率系數(shù)均大于0.500,最小值為0.601,率定期與驗證期流量月過程線的擬合程度較好。

2)規(guī)劃水平年2025年嫩江流域的水循環(huán)轉(zhuǎn)化關系為:在P=50%來水頻率下,全流域的降水量為1 325.0億m3,蒸散發(fā)量為886.0億m3,下滲量為141.2億m3,土壤水蓄變量為1.3億m3,入境水量為135.0億m3,出境水量為307.0億m3;平原區(qū)經(jīng)濟社會總?cè)∷繛?31.5億m3,其中,地表水取水量88.4億m3,淺層地下水總?cè)∷?2.5億m3,再生水取水量0.6億m3。P=90%來水頻率下,全流域的降水量為1 081.0億m3,蒸散發(fā)量為953.3億m3,流域年末土壤水蓄變量為-4.2億m3;平原區(qū)經(jīng)濟社會總?cè)∷繛?38.9億m3,地表水取水量為82.9億m3,淺層地下水總?cè)∷繛?5.1億m3,再生水取水量為0.9億m3。

3)通過經(jīng)濟目標、社會目標、水量目標間的博弈,共得到73組非劣解,以經(jīng)濟效益最優(yōu)、糧食減產(chǎn)量最小為依據(jù),篩選出P=50%來水頻率下最合理的水資源配置方案為方案42,其對應的流域總需水量為134.3億m3,總?cè)彼繛?.8億m3,缺水率為2.1%。該方案下生活(不含生態(tài)用水)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)需水量分別為9.7億、16.4億、98.8億、9.4億m3。在各類供水水源中,地表水供水量最高(88.4億m3),其次為地下水(42.5億m3),其他水源(再生水)的最小(0.6億m3),該方案下經(jīng)濟損失量為1.5億元,糧食減產(chǎn)量為51.0萬t。P=90%來水頻率下嫩江流域總需水量為154.6億m3,總供水量為138.9億m3,缺水量為15.7億m3,缺水率為10.2%,經(jīng)濟損失量為9.1億元,糧食減產(chǎn)量為261.4萬t。