1基于最嚴(yán)格水資源管理制度的水資源配置原則

水資源優(yōu)化配置要求使有限的水資源得到合理、充分的利用，為全灌區(qū)農(nóng)業(yè)、二三產(chǎn)業(yè)、生活、生產(chǎn)、生態(tài)5個方面提供可靠的水源，以獲得最大的綜合效益，即滿足經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益等多種效益目標(biāo)，不是單純地追求某一方面的效益最好［4］，這些目標(biāo)之間存在相互關(guān)聯(lián)、相互制約以及相互競爭的問題［5］．在基于最嚴(yán)格水資源管理制度的條件下，劉艷飛［6］提出要從水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)整體的角度研究水資源的合理配置，堅持供需雙向協(xié)調(diào)．梁士奎等［7］提出以人水和諧為目標(biāo)，在合理確定“三條紅線”控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上，研究不同水資源分配方案下的人水和諧程度．筆者結(jié)合灌區(qū)實際情況，提出在制定灌區(qū)水資源合理分配方案時，應(yīng)當(dāng)依照以下6項原則進(jìn)行水資源優(yōu)化配置．

1)用水總量控制．灌區(qū)地表水資源和地下水資源的可開采量應(yīng)低于其閾值，不同水源供給各用水戶的總水量不應(yīng)多于可供水資源量．

2)用水效率控制．農(nóng)業(yè)作物灌溉定額、工業(yè)增加值用水定額以及其他生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水定額都應(yīng)小于設(shè)計用水定額．

3)用水順序控制．首先考慮保證城鄉(xiāng)居民用水，其次考慮二三產(chǎn)業(yè)用水，然后考慮農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)建設(shè)用水、生產(chǎn)養(yǎng)殖用水．同一用水對象的不同用水部門也應(yīng)該考慮用水的輕重緩急，應(yīng)從人民生活和社會經(jīng)濟(jì)需要著手:生活用水應(yīng)保證城鄉(xiāng)居民最低的用水需求;二三產(chǎn)業(yè)用水應(yīng)優(yōu)先滿足重要工業(yè)(電力、通訊、交通等部門)用水，其次考慮用水效益高的行業(yè)、企業(yè)用水［8］;農(nóng)業(yè)用水應(yīng)優(yōu)先滿足重要經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物用水，同時還要考慮空間(灌區(qū)上下游、左右岸)關(guān)系等;生態(tài)用水方面應(yīng)優(yōu)先用于城鎮(zhèn)綠化、環(huán)境衛(wèi)生．

4)用水水質(zhì)控制．不同水質(zhì)的水源供給不同的用水對象時，盡量保證優(yōu)水優(yōu)用、低質(zhì)低用的原則．

5)根據(jù)限制納污控制紅線，控制污染物入河總量不超過其納污能力［9］，污染物排放濃度不能大于其允許排放的最高濃度，將有限的水資源數(shù)量和納污能力在區(qū)域間和用水部門間進(jìn)行合理調(diào)配．6)生態(tài)環(huán)境用水量不得低于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)需要的最低用水量，包括改善水質(zhì)，維護(hù)河湖平衡，美化居民的居住環(huán)境．

2灌區(qū)水資源優(yōu)化配置模式

2．1水資源優(yōu)化配置模型的建立

基于上述灌區(qū)水資源合理分配方案原則，建立多目標(biāo)多水源合理分配的模型。

2．2目標(biāo)方程的建立

根據(jù)多目標(biāo)多水源模型建立目標(biāo)方程。y1為農(nóng)業(yè)需水量;y2為生態(tài)需水量(包括水系景觀和環(huán)衛(wèi)綠化2部分);y3為生活需水量(包括農(nóng)村生活和城鎮(zhèn)生活);y4為二三產(chǎn)業(yè)需水量;y5為牲畜養(yǎng)殖需水量;x1為黃河水供水量;x2為地表水供水量;x3為淺層地下水供水量;x4為中深層地下水供水量;x5為南水北調(diào)水供水量;a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4、d、e1、e2分別為不同水源應(yīng)用于不同目標(biāo)的水量值，單位統(tǒng)一為億m3．

2．3結(jié)果及分析

在規(guī)劃年(2020年)水資源供需平衡的基礎(chǔ)上，結(jié)合多目標(biāo)多水源方程，采用線性規(guī)劃和計算機(jī)軟件(MATLAB)［10］相結(jié)合的辦法合理分配灌區(qū)的水資源．經(jīng)計算，大功引黃灌區(qū)不同水源優(yōu)化配置結(jié)果。結(jié)合大功引黃灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與規(guī)劃、水利工程建設(shè)等諸多方面的實際情況，基于最嚴(yán)格水資源管理制度下的水資源優(yōu)化配置綜合分析結(jié)果如下:

1)灌區(qū)生活、生產(chǎn)、二三產(chǎn)業(yè)和城市生態(tài)需水量均呈緩慢上升趨勢，農(nóng)業(yè)用水量有所下降．供水區(qū)引黃供水呈上升趨勢，地下水開采量減少，考慮適當(dāng)增加南水北調(diào)水來緩解非農(nóng)業(yè)用水．

2)灌區(qū)以農(nóng)業(yè)用水為主，綜合效益不高，不利于灌區(qū)綜合發(fā)展．為更好地實現(xiàn)水資源優(yōu)化的配置，應(yīng)加大推行農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)和灌區(qū)高效運行管理模式的保障措施，提高灌溉水保證率，將節(jié)約的水資源用于城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)發(fā)展、灌區(qū)生態(tài)發(fā)展中．

3)在實際供水期間，應(yīng)考慮充分使用引黃水量指標(biāo)，適當(dāng)增加引黃水量用于農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)用水，這樣可以緩解灌區(qū)水資源的緊缺狀況，并可有效遏制地下水超采的趨勢，回補(bǔ)地下水;同時改善灌區(qū)河道的水質(zhì)狀況和生態(tài)環(huán)境，增加環(huán)境的濕度，減少地表濕度的光輻射，將對凈化空氣、調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候起到非常重要的作用．另外，在地下水埋深較淺、有可能引發(fā)鹽堿化的地區(qū)則先利用地下水，如沿黃地區(qū)或引黃灌區(qū);因黃河持續(xù)大量側(cè)滲或大水漫灌而導(dǎo)致地下水位偏高，有可能引起土壤鹽堿化，一般在每年8、9月份，地下水位達(dá)到最高，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)利用地下水資源，減少引黃水量的使用，將引黃水供給下游缺水區(qū)．在不影響河道水環(huán)境條件下，可將地表水，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水系景觀建設(shè)．南水北調(diào)水水質(zhì)較高，用水成本也較高，可用于城鎮(zhèn)生活和對水質(zhì)要求較高的工業(yè)．

4)灌區(qū)上下游統(tǒng)籌管理的問題．由于分散管理使得上下游用水出現(xiàn)上游用水充足、下游無水可用的現(xiàn)象．為了充分發(fā)揮工程效益，建議施行統(tǒng)籌管理、統(tǒng)一調(diào)度，推廣實行自上而下的配水計劃制定方式，配水計劃具體到各取水口，按時段劃分流量、水量．對整個灌區(qū)的水源工程、灌區(qū)建設(shè)、灌區(qū)擴(kuò)建更新改造、灌區(qū)水資源調(diào)度等進(jìn)行統(tǒng)籌安排．

5)水資源實時監(jiān)測與調(diào)控．采用高科技遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測、檢測儀器，通過對灌區(qū)水資源使用信息的實時監(jiān)測、反饋，由計算機(jī)軟件系統(tǒng)作出適宜的實時水資源優(yōu)化配置和調(diào)度方案，使得灌區(qū)管理更加科學(xué)化、智能化．

6)灌區(qū)要建立最嚴(yán)格水資源管理制度和水資源優(yōu)化配置相結(jié)合的用水管理制度，推進(jìn)以用水總量、用水定額控制管理為重點的節(jié)水防污、生態(tài)保護(hù)、有償使用、監(jiān)管并重的水資源管理制度．

3結(jié)語

對大功引黃灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的研究，涉及社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、水文氣象、水利工程建設(shè)等諸多方面，雖然取得了一些成果，但由于收集的資料不全，時間和經(jīng)驗不足，研究不夠全面和深入，故對問題的探究做了適當(dāng)簡化．鑒于水資源優(yōu)化配置是一個不斷優(yōu)化、不斷完善的過程，需在以下幾個方面做進(jìn)一步的深入研究:

1)按照水質(zhì)進(jìn)行水資源配置的原則還需進(jìn)一步完善．

2)缺乏對灌區(qū)水資源生態(tài)環(huán)境效益有效的評價方法和定量的計算分析．

3)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，灌區(qū)內(nèi)二三產(chǎn)業(yè)對中水的利用將會加大．

4)隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，對水資源的需求量和可供應(yīng)量是不容易被確定的，要結(jié)合風(fēng)險分析對這些量值進(jìn)行預(yù)測。

作者：張運鳳 郭威 徐建新 張修宇 單位：華北水利水電大學(xué)