洞庭湖區水資源配置方案的初步研究

錢 湛 張雙虎

（1.湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007；2.湖南省洞庭湖研究中心 長沙市 410007；3.中國水利水電科學研究院 北京市 100038）

水資源配置是當今水科學研究的熱點問題。水資源配置，其含義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，通過各種工程與非工程措施，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，對多種可利用水源在各區域間和各用水部門間進行的調配[1]。洞庭湖區北靠長江，南匯湘、資、沅、澧四水，歷來是洪澇災害頻發地區。隨著經濟社會的快速發展和人口的不斷增長，在人類活動和自然條件變化的雙重影響下，水資源供需矛盾呈現加劇趨勢，再分配、再調整有限的水資源及進行相關的水利工程配套建設顯得更有必要，任務也更為迫切[2]。

1 洞庭湖水資源配置的依據

流域水資源配置方案的設置與生成實質上是水資源配置中不同配置措施進行組合的過程，對于洞庭湖區水資源配置方案生成有較大影響的調控措施可以大致歸為三類：一是區域水資源調控的基本準則[3]，二是用水模式的影響，三是重大工程的建設與布局[4]。上述三類措施共同組成方案生成的條件向量因子集，而方案生成的過程就是在此三維向量空間中尋優的過程。洞庭湖區水資源配置方案設置主要影響因子見表1。

具體確定上述三類調控向量集合的具體指標主要考慮兩大依據：一是現狀依據，方案設置必須建立以現狀為基礎逐步進行調整，現狀依據包括現狀用水結構和用水水平、供水結構和工程布局、現狀生態格局等[5，6]；二是規劃依據，包括區域社會經濟發展規劃、產業結構調整規劃、節水規劃、生態環境保護規劃和水利工程規劃等[7]，本次方案設置在充分搜集湖區及地方縣、市規劃的基礎上，重點考慮水利工程的建設與改造對湖區供用水系統的影響。

表1 洞庭湖區水資源配置方案設置的影響因子

2 洞庭湖水資源配置方案選擇

針對洞庭湖區水資源問題時空變異性突出的特點，以流域水循環過程為基礎，根據流域產匯流特點并結合現有水利工程的情況，將行政單元結合其取用水的水力聯系進行劃分，洞庭湖區的初步劃分結果為38個計算分區和3個重點縣（市）。其中三口河系區11個計算單元，汨羅-新墻區4個計算單元，澧水區6個計算單元，沅水區4個計算單元，資水區3個計算單元，湘江區10個計算單元。同時根據洞庭湖區水資源配置現狀，結合不同水平年的相關規劃，進一步考慮合理配置方案的非劣特性，采用人機交互的方式排除了初始方案集中大量的代表性不夠和明顯較差的方案，最終得到水資源合理配置方案集。其中，現狀水平年方案按照實際供需水方案調算，規劃水平年的2020年生成了12套方案。各方案設置的宏觀準則情況見表2。

表2 不同水平年合理配置方案設定

現狀水平年：現狀水平年配置方案是以2008年作為基礎年，三產比重為 13.97∶45.66∶40.37，湖區總用水量約為93.68億m3，50%、75%與95%保證率下水田毛灌定額分別為918m3/畝、1 013m3/畝和1 153 m3/畝，旱田毛灌定額分別為316m3/畝、347m3/畝和396m3/畝。工業萬元增加值用水定額為130m3/萬元，三產用水為8m3/萬元。其他工程設施及運行策略均采用實際狀況。2020水平年：2020近期規劃水平共生成了12套方案，設置依據為工程設施、節水措施與社會經濟發展水平等三種因子的組合。

3 供需平衡分析

3.1 現狀年供需平衡分析

綜合現狀供水和需水計算結果，洞庭湖區現狀水平年供需平衡計算結果見表3。

從供需平衡結果可知，P=50%、P=75%和P=95%情況下洞庭湖區現狀年需水量分別為89.92億m3、97.26億m3和108.09億m3，可供水量分別為87.68億 m3、85.44 億 m3和 85.25 億 m3；P=50%、P=75%和95%保證率下缺水量分別為2.24億m3、11.82億m3和22.84億m3，湖區綜合缺水率分別為2.49%、12.15%和21.13%。主要的缺水行業為農業，缺水比較嚴重的區域主要集中在洞庭湖腹地三口水系區域，主要包括湖南省的安鄉、華容、南縣的西北部及湖北省的松滋、公安與石首的南部地區等。

表3 洞庭湖區現狀年水資源供需平衡表億m3

3.2 一次供需平衡分析

經過方案的優選，社會經濟發展采用中方案（見表2），并考慮其更新改造和挖潛配套等節水措施增加的可供水量，2020以方案8作為一次供需平衡的推薦方案。水資源一次供需平衡分析結果表明，2020年水平年下，P=50%、P=75%與P=95%情況下洞庭湖區缺水量分別為 23.67億 m3、33.76億 m3和 45.54億m3，缺水率分別為21.26%、28.32%和34.82%；從各地區看，由于農田有效灌溉面積沒有很大的增長，但由于灌溉水利用系數的提高和農業灌溉模式的調整，農業缺水量比現狀水平年有一定程度的減少，洞庭湖區供水基礎設施相對薄弱，必須適當新建一批供水工程。

3.3 二次供需平衡分析

在一次供需平衡分析的基礎上，進一步考慮新增水利工程所增加的可供水量，以方案7作為2020水平年的推薦方案。水資源二次供需平衡結果表明，2020年在P＝50%、P＝75%和P＝95%情況下缺水量分別為 3.22億 m3、13.64億m3和 26.13億m3， 缺水率分別為2.90%、11.45%和19.98%。經過二次平衡可以看出，與基準年相比，在充分考慮節水、挖潛并適當新增供水工程的情況下，通過水資源合理配置，洞庭湖區的用水保證程度得到了一定提高，但仍存在一定程度的供需缺口，尤其是在荊南三口地區，在枯水年與特枯水年仍面臨著較為嚴峻的缺水態勢。

4 結 語

從各地區看，由于農田有效灌溉面積沒有很大的增長，但由于灌溉水利用系數的提高和農業灌溉模式的調整，農業缺水量比現狀水平年有一定程度的減少，但隨著經濟社會的發展，城市生活和工業缺水每個地區都有不斷增長的趨勢。洞庭湖區供水基礎設施相對薄弱，必須適當新建一批供水工程。可以通過規劃供用水總體布局，以及安鄉縣西水東調、南縣西水東調、華容縣長江引水工程等來解決缺水問題。

[1]甘泓.水資源合理配置理論與實踐研究[D].北京：中國水利水電科學研究院，2000.

[2]陳家琦，王浩.水資源學[M].北京：科學出版社，2002.

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