淺議水資源優化與配置

[摘要] 水資源的優化與配置對我國經濟社會的發展具有十分重要的意義。該文簡要論述了我國水資源優化配置的現狀、發展及類型、3S技術的應用等，并著重闡述了福建省水資源優化配置的進展。

[關鍵詞] 水資源優化配置 3S技術 福建水利

水資源的可持續開發關系到全球的發展，淡水短缺已經成為21世紀人類繼全球變暖之后的第二大問題。隨著人口的增長、社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人類對水的需求越來越多，而水資源是有限的，因此，對于水資源優化與配置的研究具有十分重要的意義，它牽涉到社會經濟發展的全局，也影響到海西經濟區的開發與建設。

1 水資源優化配置的現狀

1.1 水資源優化配置產生背景

水資源是指在一定的經濟技術條件下，人類能夠直接使用的淡水資源。水資源雖是再生性資源，但全球的儲量十分有限。我國的水資源狀況不容樂觀，而且還存在著時空分布不合理、供需矛盾突出，利用效率低、浪費嚴重、污染嚴重等問題。目前，隨著社會經濟的快速發展，水資源的短缺已成為制約我國經濟社會可持續發展的瓶頸。

據測算，我國未來30余年供水雖將增加4000~4500億m3，如果在水資源開發利用上沒有新的突破，僅僅依靠工程措施開發水資源，在管理上不能適應這種殘酷現實，水資源很難滿足國民經濟發展的需要，水資源危機將成為所有資源問題中最為嚴重的問題，從而威脅到整個中華民族的騰飛[1]。因此，運用科學技術和方法，改變傳統的管理模式，對有限水資源進行優化配置，合理分配有限的水資源，提高水資源的利用效率，已成為水資源管理中現實而緊迫的任務。

1.2 水資源優化配置概念

水資源優化配置是指在流域或特定的區域范圍內，遵循公平、高效和可持續利用的原則，以水資源的可持續利用和經濟社會可持續發展為目標，通過各種工程與非工程措施，考慮市場經濟規律和資源配置準則，通過合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境等手段和措施，對多種可利用水資源在區域間和各用水部門間進行的合理調配，實現有限水資源的經濟、社會和生態環境綜合效益最大。

從宏觀上講，水資源優化配置是在水資源開發利用過程中，對洪澇災害、干旱缺水、水環境惡化、水土流失等問題的解決實行統籌規劃、綜合治理，實現除害興利結合，防洪抗旱并舉，開源節流并重；協調上下游、左右岸、干支流、城市與鄉村、流域與區域、開發與保護、建設與管理、近期與遠期等各方面的關系。

從微觀上講，水資源優化配置包括取水方面的優化配置、用水方面的優化配置，以及取水用水綜合系統的水資源優化配置。取水方面是指地表水、地下水、污水等多水源間的優化配置。用水方面是指生態用水、生活用水和生產用水間的優化配置。各種水源、水源點和各地各類用水戶形成了龐大復雜的取用水系統，加上時間、空間的變化，水資源優化配置作用就更加明顯[2]。

水資源優化配置是多目標多決策的系統問題。水資源優化配置正是以水資源承載能力(在一定的水資源開發利用階段，滿足生態需水的可利用水量能夠維系有限發展目標的最大的社會經濟規模)為基礎，對有限的不同形式的水資源進行科學合理的分配，其最終目的就是實現水資源的可持續利用，保證協調社會經濟、資源、生態環境的動態發展。

1.3 水資源優化配置的措施

水資源優化配置的實質就是提高水資源的配置效率：①提高水的分配效率，合理解決各部門和各行業(包括環境和生態用水)之間的競爭用水問題；②提高水的利用效率，促使各部門或各行業內部高效用水。水資源優化配置措施可以從兩個方面考慮：一是需水管理。在需求方面通過調整產業結構，建設節水型經濟并調整生產力布局以適應較為不利的水資源條件；二是供水管理。在供水方面協調各項競爭性用水，并通過工程措施改變水資源的天然時空分布來適應生產力布局。根據各地當前的實際經濟發展水平和條件，工程與非工程措施并舉，對有限的不同形式的水資源進行科學合理的分配，以提高水的利用效率[3]。

2 水資源優化配置的發展及類型

國外對水資源優化配置的研究始于上世紀60年代初期。我國在上世紀80年代初即開始重視區域水資源優化配置問題，經過近30年的研究已經取得了不少成果。根據問題的特點，區域水資源優化配置范圍、對象和規模的不同，可分為以下幾個類型:

2.1 灌區水資源優化配置。利用系統理論與方法，以灌區經濟效益最大或供水量之和最大為目標函數，以作物種植面積或各用水量為決策變量，建立多水源聯合優化調配模型。

2.2 城市水資源優化配置。針對某一個具體城市，建立多水源多目標優化模型。目前，城市水資源的優化配置一般有以下兩種方式：①以水量為依據，缺水量最小為最優分配；②以經濟指標為依據，達到投入最小，或產出最大，亦即凈效益最大。根據國民經濟發展的需要，為了合理開發水資源，適合各部門的現有經濟能力，達到經濟效益最大，在一般的經濟計算中，多采用凈效益最大為目標[4]。

2.3 流域水資源優化配置。這是針對某一特定流域范圍內的多種水源優化分配問題。1996年由黃委員會勘測設計研究院主持的“黃河流域水資源合理分配和優化調度研究”中，開發建立了包括數據庫、模擬模型、優化模型等在內的決策支持系統，并初步研究了黃河干流水庫聯合調度模型。2000年，徐慧等人為使大型水庫群在大范圍暴雨洪水期間綜合效益達到最優，采用動態規劃模型求解淮河流域大型水庫群的聯合優化調度問題。2007年，回良玉在全國流域綜合規劃修編工作會議上指出，以江河流域為單元科學編制綜合規劃，以規劃為指導有序推進水利建設，是我國水利事業發展的重要經驗。

2.4 區域水資源優化配置。區域是社會經濟活動中相對獨立的基本管理單位，其社會經濟具有明顯的區域特色。1988年，賀北方提出區域水資源優化分配問題，建立了大系統序列優化模型，采用大系統分解協調技術求解。1999年，邱林建立了寧陵縣三層遞階大系統優化配水模型，并將該縣水資源在各子區、各作物間進行最優分配[5]。

3 3S技術在水資源優化配置中的應用研究

宏觀總量控制狀態的水源管理已不適應當前形勢發展的需要，這就需要深入開展計劃用水與水資源優化調度研究，利用計算機迅速完成數據的計算、處理傳遞，對水資源進行系統化、程序化的動態管理，及時為社會經濟的發展和工農業布局提供決策依據，科學合理地解決好水資源地域間調配、年際間調配、年內用水調配以及對取水用戶的有效管理，使有限的水資源能夠持續利用。在信息化社會，3S技術在水資源領域的應用已經顯示出強大的功能。目前以3S和DSS技術為支持的水資源環境管理決策支持系統為解決上述問題提供了有利的技術條件，它的運用將使水資源管理走向科學化、法制化，使有限的水資源持續產生出最大的社會效益、經濟效益和最佳的生態效益。3S技術與水資源優化配置的理論、模型和方法結合的水資源優化配置專家支持系統是非常有前途的研究方向。

4 福建省水資源優化配置進展

福建依山面海，雨量豐沛，水資源相對豐富，是個水資源大省。福建全省境內共有663條河流，年平均水資源總量為1168.7億立方米，人均3367立方米，是全國人均的1.5倍。但其動態變化的時空分布，與用水季節和用水地區很不均衡。據統計，每年福建降水主要集中在4-9月，約占全年的70％-80％；空間上，降水又是從西部山區向東南沿海逐步遞減，沿海的福州、莆田、泉州、廈門、寧德、漳州6市工農業總產值占全省85％，人均水資源量卻低于全國平均水平。

為優化配置水資源，福建省興建了大量水利工程。例如，莆田平海灣跨海供水工程有效解決了平海灣畔的平海、東嶠、埭頭、南日等４個鄉鎮的居民吃水用水難問題，促進了當地經濟的快速發展。此外，千萬農民飲水工程、千座水庫保安工程、千萬方山地水利工程、千萬畝農田節水灌溉工程、千里河道清水工程和千萬畝水土流失治理工程，都有效增加蓄水能力，提高灌溉水利用率。據《中國水利報》統計，福建省于2004—2006年實施了第四批14個初級水利化縣建設，經過3年的努力，全部完成各項規劃任務，累計投入7.88億元，興建各類水利工程4627處。除興建水利工程外，福建省還積極規劃從外流域調水，開展閩江北水南調的跨流域調水工程規劃研究，為水資源的優化配置尋找新的空間。

流域和區域水資源優化配置，是水資源規劃和管理的最重要工作。其主要任務就是要協調好生活、生產和生態用水，以滿足全社會可持續發展的需要。因此，合理開發利用水資源、實現水資源的優化配置，是福建省實施可持續發展戰略的根本保障。我們要節約用水，盡快實施地表水—地下水聯合開發和合理配置措施，要建立起排灌結合、井渠結合、以灌代排的地表水與地下水聯合開發模式，這不僅可達到節約水資源，而且還可從根本上達到治理土壤鹽漬化的目的。調整供水水源結構，實行分質供水與水的循環使用。加大開發水資源的同時，要協調好上下游用水、部門用水、地表水與地下水、經濟發展與水資源條件、資源開發和生態環境保護之間的關系，貫徹合理開發與保護并重的方針，預防和治理由于水資源開發不當而造成的環境負效應，運用系統工程，在綜合考慮水資源系統與社會經濟的基礎上，建立可供實際操作調度的水資源管理模型和信息聯作系統、決策支持系統和預警系統等，逐步建立健全科學的水資源管理控制體系，為進一步加快建設海峽西岸經濟區提供可靠的水資源保障。

參考文獻

[1] 王順久， 侯玉. 中國水資源優化配置研究的進展與展望. 水利發展研究， 2002， (9).

[2] 吳澤寧， 索麗生. 水資源優化配置研究進展[J]. 灌溉排水學報， 2004， (4).

[3] 李翰卿， 陳明華. 淺談水利現代化及水資源優化配置[J]. 人民長江， 2004， (11).

[4] 魯南， 劉云華. 城市水資源優化配置方法探討[J]. 人民珠江， 2004， (2).

[5] 賴明華. 灌區生態需水及水資源優化配置模型研究[J]. 河海大學學報， 2004， (5).