水資源管理的水量水質聯合調控的模式研究

陳吉書

(普蘭店區劉大水庫管理局，遼寧 大連 126207)

水資源管理的水量水質聯合調控的模式研究

陳吉書

(普蘭店區劉大水庫管理局，遼寧 大連 126207)

目前，我國水資源的污染情況比較嚴重，水體環境的總體質量呈持續下降的態勢。為了減小水污染、保護水質、改善已污染的水資源、調控用水量，國家在依靠水環境容量的基礎上采取了控制污染物總數量的治污染措施。為此，文章針對水資源管理的模式上對水量水質聯合調控的模式進行分析與研究。通過對在水資源管理中，水量水質聯合調控，很好地協調了生態環境；并充分利用運籌學、系統方法論、宏觀經濟學為計算基礎，通過控制流域污染物來達到水質控制的目標。以便優化配置水資源和是水資源得以永續利用。

水資源；管理模式；水質聯合調控；水資源配置

0 引 言

在我國經濟的不斷發展下，工業化、城市化程度日益加深，各個行業的污水排放量和用水量不斷增加，水質型缺水的情況越來越嚴重，使用經濟效益最大和供水量最大進行調度已經不能達到用水需求。在這種情況下，迫切需要在傳統水資源配置的基礎上對水資源管理模式進行改變。為此，對水量水質聯合調控模式的探討和研究具有著十分重要的現實意義。

1 國際上水資源配置的研究過程

20世紀90年代，水資源的污染情況比較嚴重，水體環境的總體質量呈持續下降的態勢。為了減小水污染、保護水質、改善已污染的水資源、調控用水量，世界各國在依靠水環境容量的基礎上采取了控制污染物總數量的治污染措施。例如美國制定的最大日負荷總量計劃，歐洲針對內卡河、萊茵河及泰晤士河制定的水質修復計劃，日本制定的二輪污染物總量調控措施等。相比之下，我國的水資源配備研究工作開展的比較晚，至今也就是幾十年的歷程。剛開始主要是灌溉用水的優化、水庫的調度、小區域的水量等研究，后來發展成宏觀經濟的水資源配備，再后來就是水量水質聯合總量調控的優化配備[1]。經過多年的研究，目前水資源配置的研究方式與研究內容都在很大程度上得到了完善與充實，經濟社會、生態環境及水資源都成了不可分開的配置實體，配置結果也越來越合理，水量水質的聯合調度已在總體上達到了最完美經濟社會評價效益的目標。

在水資源管理中，由于水量水質聯合調控模式不僅能夠使水資源達到公平、可持續使用的目標，還和經濟社會的發展、水資源的利用水準有著緊密相連的關系，再加上世界各國對水資源配置的研究成果，因此可以說水量水質聯合調控模式是能夠適應現階段的水資源管理的。

2 現階段水量水質聯合調控的研究狀況

由于20世紀90年代的水質污染比較嚴重，且水資源配備對水質產生的正面影響也比較大，所以在進行水量調控時就將水質當成了水資源評價的主要參數。同時由于對供水與水資源改良調度的研究，使得水量水質整體化、多水源共同控制的水資源管理形式在很大程度上得到了發展。另外基于聯合國對全球水質問題進行的理論研究與深入實踐研究，目前已將水資源的保護工作列入到了全球資源可持續發展的目標中。

所謂的水質水量聯合調節控制指的是最佳的水資源管理與應用。結合世界各國對水質水量聯合調節控制研究成果，我國水利部門針對當前中國水生態環境的惡化情況、水質型的缺水狀況、用水的競爭情況，從多方面開展了水質模型和水量優化配備的研究，還從水資源的高效使用、總量管理上開展了水資源管理方式的研究[2]。總體來看，水質、水量總量的聯合調節控制是水資源配備今后的發展方向，另外伴隨著科學的發展與學科的交叉，新興的水資源配備工作將和數字化信息、地理空間、數學等學科聯合，且應用于人類的日常生產生活中。

3 水量水質總量聯合控制模式的研究

圖1為水量、水質總量聯合控制的實施圖。

圖1 水量水質總量聯合控制的實施圖

3.1 水量調控

所謂水量調控指的是對單元水量均衡值的計算，是實現有效、合理配備水資源的基礎，也是使有限水資源達到最佳使用目標的前提條件。現階段計算水量調控時主要是參照流域水資源配備形式，在已確定的體系結構、數據、運行準則的基礎上，對水資源配置體系開展的逐時段控制，最后經過比對模型實施計劃來計算水資源配備體系的最佳供需。

3.2 水質調控

所謂的水質調控指的是對研究河段水質達標值的計算，也就是在調查研究河流、湖庫、渠道等區域水質的污染物排放量與現狀情況的條件下，分析計算出該區域各個污染源和排水、用水間的關系，選擇出研究區域水質達標的數據。然后參照網絡節點圖與目標水質，對比各個污染源和區域水質目標間的濃度，判斷水質能否達標，以便控制水體排污在其納污能力內。

3.3 具體的實施情節

3.3.1 計算納污能力

依據污染物的排放方式、污染物一年內的變化規則，在參照研究流域的可取性的基礎上，從點源與非點源上計算各種污染物的流入量及排放量。具體計算納污能力時還要參照產業結構的調整、工業排污的達標政策、節水措施及節水工具的應用、污廢水治理的成本投資及控制污廢水的影響、水體對污廢水濃度的限制等因素[2]。

3.3.2 與水質達標的有關環節

1)控制因子。所謂的控制因子指的是依據對流域水質情況及污染的變化趨向的分析，選出來的嚴重制約、檢測參數充沛、長期系列變化顯著的水質污染物，通常是TN、NH3-N、COD、TP等因子，但是有的水域也可能不同[3]。

2)最初的水文條件。由于研究水域的水位、庫容及流出(入)量、流量都是制約水體自凈能力與水環境納污能力的因素，所以在研究水環境納污能力與控制污染物總量時一定得先弄清楚水體流速及流量的變化規則。

3)水環境的納污能力。確定水環境納污能力時，要將水功能區作為計算單元，而水功能區是以河段、岸邊來區分的，針對同一條河流來說，各個河段的斷面形式、水力特征、污染物分布特點等都各不相同，且不同河段的水質管理目的與水體功能的差異性也比較大，因此核算水環境納污能力時各個河段間使用的數學模型也不一樣[4]。

4)污染物的流入控制量。一般是依據各個水功能區的水質情況、納污能力、人類經濟社會發展對水環境的水質目標要求來核算水功能區的污染物流入量[3]。如果污染物流入量超過河流的納污能力，該功能區要依據規劃水平年污染物的流入量來控制污染物總量，以便逐漸修復該功能區的水質，使其達到目標要求。

5)水質達標濃度。通常選取水質達標濃度時要以河流水功能區與地面水體質量標準為依據，以水功能區為單元，以該單元水質標準的上限為標準。如果低功能區在高功能區的上面，就要在低功能區的最下面劃分出一段河流做過渡區[5]。

3.4 水質的評價

若污染物的排放口排列在河流的兩岸，要參照河流的納污能力來進行。具體計算河段的污染物濃度降解時要按照點源污染物流入位置(一般是在河流的頂端、中段、均勻排列)來開展，同時還要參照水資源的網絡節點圖來調查水功能區斷面水質的降解濃度、保護目的、當前情況以及計算單元區時需要的水類別等參數。評價水質時要先采取單因子法與模糊綜合評價法、M值法、W值法等水質綜合評價法來核算各河段的水質類別與單元區內能夠使用的地表徑流、回用水及外調水的水質類別，最后判定水質的達標情況。如果水質評價和水功能區的目標標準一致，只是某個斷面有差別的話，可以調節污染物濃度的輸入數據、流入量及單元的排污量[6]。

4 結 語

在經濟的高速發展下，工業化、城市化程度日益加深，各個行業的污水排放量和用水量不斷增加，水質型缺水的情況越來越嚴重，使用經濟效益最大和供水量最大進行調度已經不能達到用水需求。通過對水資源管理的水量水質聯合調控措施是水量水質聯合是對水資源進行配置、開發和管理的有效措施，有利于水資源管理策略的開展和實施，可以對水資源進行充分的開發和利用。通過使用以上水量水質聯合調控模式，可以有效改進水資源的配置，強化水質控制的意義。

[1]王好芳,董增川.基于量與質的多目標水資源配置模型[J].人民黃河,2004,26(06):14-15.

[2]夏星輝,張曦,楊志峰,等.從水質水量相結合的角度評價黃河的水資源[J].自然資源學報,2004,19(03):293-299.

[3]劉克巖,王秀蘭,米玉華,等.水功能區水資源可利用量量質結合評價方法及其應用[J].南水北調與水利科技,2007,5(01):67-70.

[4]李玉虎，馬文林.銀南山區的淺層地下水開發利用形式[J].水土保持應用技術，2005(01)：6-8.

[5]曹虎，趙明明，李貴陽，等.沈陽市城區水問題及對策[J].地下水，2013(04)：129-130.

[6]徐飛.沈陽地區水資源短缺原因分析及對策研究[J].水資源開發與管理，2015(01)：24-26.

1007-7596(2016)12-0062-03

2016-11-26

陳吉書(1969-)，男，遼寧大連人，工程師。

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