浅议水资源优化与配置

浅议水资源优化与配置

作者：宋兆侠

来源：《海峡科学》2008年第11期

[摘要] 水资源的优化与配置对我国经济社会的发展具有十分重要的意义。该文简要论述了我国水资源优化配置的现状、发展及类型、3S技术的应用等，并着重阐述了福建省水资源优化配置的进展。

[关键词] 水资源优化配置 3S技术 福建水利

水资源的可持续开发关系到全球的发展，淡水短缺已经成为21世纪人类继全球变暖之后的第二大问题。随着人口的增长、社会经济的发展和人民生活水平的提高，人类对水的需求越来越多，而水资源是有限的，因此，对于水资源优化与配置的研究具有十分重要的意义，它牵涉到社会经济发展的全局，也影响到海西经济区的开发与建设。 1 水资源优化配置的现状 1.1 水资源优化配置产生背景

水资源是指在一定的经济技术条件下，人类能够直接使用的淡水资源。水资源虽是再生性资源，但全球的储量十分有限。我国的水资源状况不容乐观，而且还存在着时空分布不合理、供需矛盾突出，利用效率低、浪费严重、污染严重等问题。目前，随着社会经济的快速发展，水资源的短缺已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈。

据测算，我国未来30余年供水虽将增加4000~4500亿m3，如果在水资源开发利用上没有新的突破，仅仅依靠工程措施开发水资源，在管理上不能适应这种残酷现实，水资源很难满足国民经济发展的需要，水资源危机将成为所有资源问题中最为严重的问题，从而威胁到整个中华民族的腾飞[1]。因此，运用科学技术和方法，改变传统的管理模式，对有限水资源进行优化配置，合理分配有限的水资源，提高水资源的利用效率，已成为水资源管理中现实而紧迫的任务。

1.2 水资源优化配置概念

水资源优化配置是指在流域或特定的区域范围内，遵循公平、高效和可持续利用的原则，以水资源的可持续利用和经济社会可持续发展为目标，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施，对多种可利用水资源在区域间和各用水部门间进行的合理调配，实现有限水资源的经济、社会和生态环境综合效益最大。

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从宏观上讲，水资源优化配置是在水资源开发利用过程中，对洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化、水土流失等问题的解决实行统筹规划、综合治理，实现除害兴利结合，防洪抗旱并举，开源节流并重；协调上下游、左右岸、干支流、城市与乡村、流域与区域、开发与保护、建设与管理、近期与远期等各方面的关系。

从微观上讲，水资源优化配置包括取水方面的优化配置、用水方面的优化配置,以及取水用水综合系统的水资源优化配置。取水方面是指地表水、地下水、污水等多水源间的优化配置。用水方面是指生态用水、生活用水和生产用水间的优化配置。各种水源、水源点和各地各类用水户形成了庞大复杂的取用水系统，加上时间、空间的变化，水资源优化配置作用就更加明显[2]。

水资源优化配置是多目标多决策的系统问题。水资源优化配置正是以水资源承载能力(在一定的水资源开发利用阶段，满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会经济规模)为基础，对有限的不同形式的水资源进行科学合理的分配，其最终目的就是实现水资源的可持续利用，保证协调社会经济、资源、生态环境的动态发展。 1.3 水资源优化配置的措施

水资源优化配置的实质就是提高水资源的配置效率：①提高水的分配效率，合理解决各部门和各行业(包括环境和生态用水)之间的竞争用水问题；②提高水的利用效率，促使各部门或各行业内部高效用水。水资源优化配置措施可以从两个方面考虑：一是需水管理。在需求方面通过调整产业结构，建设节水型经济并调整生产力布局以适应较为不利的水资源条件；二是供水管理。在供水方面协调各项竞争性用水，并通过工程措施改变水资源的天然时空分布来适应生产力布局。根据各地当前的实际经济发展水平和条件，工程与非工程措施并举，对有限的不同形式的水资源进行科学合理的分配，以提高水的利用效率[3]。 2 水资源优化配置的发展及类型

国外对水资源优化配置的研究始于上世纪60年代初期。我国在上世纪80年代初即开始重视区域水资源优化配置问题，经过近30年的研究已经取得了不少成果。根据问题的特点，区域水资源优化配置范围、对象和规模的不同，可分为以下几个类型:

2.1 灌区水资源优化配置。利用系统理论与方法，以灌区经济效益最大或供水量之和最大为目标函数，以作物种植面积或各用水量为决策变量，建立多水源联合优化调配模型。 2.2 城市水资源优化配置。针对某一个具体城市，建立多水源多目标优化模型。目前，城市水资源的优化配置一般有以下两种方式：①以水量为依据,缺水量最小为最优分配；②以经济指标为依据,达到投入最小，或产出最大,亦即净效益最大。根据国民经济发展的需要，为了合理开发水资源，适合各部门的现有经济能力,达到经济效益最大，在一般的经济计算中，多采用净效益最大为目标[4]。

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2.3 流域水资源优化配置。这是针对某一特定流域范围内的多种水源优化分配问题。1996年由黄委员会勘测设计研究院主持的“黄河流域水资源合理分配和优化调度研究”中，开发建立了包括数据库、模拟模型、优化模型等在内的决策支持系统，并初步研究了黄河干流水库联合调度模型。2000年，徐慧等人为使大型水库群在大范围暴雨洪水期间综合效益达到最优，采用动态规划模型求解淮河流域大型水库群的联合优化调度问题。2007年，回良玉在全国流域综合规划修编工作会议上指出，以江河流域为单元科学编制综合规划，以规划为指导有序推进水利建设，是我国水利事业发展的重要经验。

2.4 区域水资源优化配置。区域是社会经济活动中相对独立的基本管理单位，其社会经济具有明显的区域特色。1988年，贺北方提出区域水资源优化分配问题，建立了大系统序列优化模型，采用大系统分解协调技术求解。1999年，邱林建立了宁陵县三层递阶大系统优化配水模型，并将该县水资源在各子区、各作物间进行最优分配[5]。 3 3S技术在水资源优化配置中的应用研究

宏观总量控制状态的水源管理已不适应当前形势发展的需要，这就需要深入开展计划用水与水资源优化调度研究，利用计算机迅速完成数据的计算、处理传递，对水资源进行系统化、程序化的动态管理，及时为社会经济的发展和工农业布局提供决策依据，科学合理地解决好水资源地域间调配、年际间调配、年内用水调配以及对取水用户的有效管理，使有限的水资源能够持续利用。在信息化社会，3S技术在水资源领域的应用已经显示出强大的功能。目前以3S和DSS技术为支持的水资源环境管理决策支持系统为解决上述问题提供了有利的技术条件，它的运用将使水资源管理走向科学化、法制化，使有限的水资源持续产生出最大的社会效益、经济效益和最佳的生态效益。3S技术与水资源优化配置的理论、模型和方法结合的水资源优化配置专家支持系统是非常有前途的研究方向。 4 福建省水资源优化配置进展

福建依山面海，雨量丰沛，水资源相对丰富，是个水资源大省。福建全省境内共有663条河流，年平均水资源总量为1168.7亿立方米，人均3367立方米，是全国人均的1.5倍。但其动态变化的时空分布，与用水季节和用水地区很不均衡。据统计，每年福建降水主要集中在4-9月，约占全年的70％-80％；空间上，降水又是从西部山区向东南沿海逐步递减，沿海的福州、莆田、泉州、厦门、宁德、漳州6市工农业总产值占全省85％，人均水资源量却低于全国平均水平。

为优化配置水资源，福建省兴建了大量水利工程。例如，莆田平海湾跨海供水工程有效解决了平海湾畔的平海、东峤、埭头、南日等４个乡镇的居民吃水用水难问题，促进了当地经济的快速发展。此外，千万农民饮水工程、千座水库保安工程、千万方山地水利工程、千万亩农田节水灌溉工程、千里河道清水工程和千万亩水土流失治理工程，都有效增加蓄水能力，提高灌溉水利用率。据《中国水利报》统计，福建省于2004—2006年实施了第四批14个初级水利化县建设，经过3年的努力，全部完成各项规划任务，累计投入7.88亿元，兴建各类水利工

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程4627处。除兴建水利工程外，福建省还积极规划从外流域调水，开展闽江北水南调的跨流域调水工程规划研究，为水资源的优化配置寻找新的空间。

流域和区域水资源优化配置，是水资源规划和管理的最重要工作。其主要任务就是要协调好生活、生产和生态用水，以满足全社会可持续发展的需要。因此，合理开发利用水资源、实现水资源的优化配置，是福建省实施可持续发展战略的根本保障。我们要节约用水，尽快实施地表水—地下水联合开发和合理配置措施，要建立起排灌结合、井渠结合、以灌代排的地表水与地下水联合开发模式，这不仅可达到节约水资源，而且还可从根本上达到治理土壤盐渍化的目的。调整供水水源结构，实行分质供水与水的循环使用。加大开发水资源的同时，要协调好上下游用水、部门用水、地表水与地下水、经济发展与水资源条件、资源开发和生态环境保护之间的关系，贯彻合理开发与保护并重的方针，预防和治理由于水资源开发不当而造成的环境负效应，运用系统工程，在综合考虑水资源系统与社会经济的基础上，建立可供实际操作调度的水资源管理模型和信息联作系统、决策支持系统和预警系统等，逐步建立健全科学的水资源管理控制体系，为进一步加快建设海峡西岸经济区提供可靠的水资源保障。 参考文献

[1] 王顺久, 侯玉. 中国水资源优化配置研究的进展与展望. 水利发展研究, 2002, (9). [2] 吴泽宁, 索丽生. 水资源优化配置研究进展[J]. 灌溉排水学报, 2004, (4). [3] 李翰卿, 陈明华. 浅谈水利现代化及水资源优化配置[J]. 人民长江, 2004, (11). [4] 鲁南, 刘云华. 城市水资源优化配置方法探讨[J]. 人民珠江, 2004, (2).

[5] 赖明华. 灌区生态需水及水资源优化配置模型研究[J]. 河海大学学报, 2004, (5).