水資源配置在沂沭河流域水量分配中的應用研究

盧夢雅 陸妍霏

水資源配置在沂沭河流域水量分配中的應用研究

盧夢雅 陸妍霏

流域作為重要的集水區域，關系著人類的生存與發展，在提供供水需求以及調蓄洪水方面都具有重要作用。據統計，近幾十年來沂沭河流域區域內的社會總用水量呈現增長趨勢，其中居民生活與生產用水的增幅占有很大比重，從而導致流域內的用水矛盾日漸突出，區域性旱災頻繁出現。流域河流具有生態功能和社會服務功能，分析流域河道內生態需水量及過程，保障流域河流生態用水，維護流域生態系統完整性及生物多樣性，都將是流域區域中水資源配置的重要內容。

一、流域概況

1.河流水系

沂沭河流域位于山東省東南部和江蘇省東北部，行政區劃包括山東省臨沂市、日照市、淄博市和江蘇省徐州市、宿遷市、連云港市6市中的23個縣市區。沂沭河流域東西方向平均長度約220km，南北平均寬度約200km。流域總面積為24060km2，占沂沭泗流域面積的30%，山東境內控制流域面積為17253km2。

沂沭河地形由北向東南逐漸降低，流域內山區丘陵面積約占31%，平原區面積占67%。沂沭河流域的水系主要由沂河和沭河兩大相對獨立的水系所組成，兩流域橫穿沂蒙山區，曲折蜿蜒，途徑魯南流往蘇北。流域內有蒙河、東汶河、祊河、白馬河等幾個較大支流，它們大部分都由右岸匯入。整個流域內擁有十分繁多的支流，河道與支流相互連通，河流水系十分復雜。沂沭河流域內還有著大量的水庫、閘壩等水利工程，水運交通十分便利，為沂沭河流域區域內的經濟發展提供經濟基礎。

2.水文氣象

沂沭河流域地處暖溫帶半濕潤季風氣候區，具有過渡帶氣候特征。沂沭河水系位于華北暖溫帶季風氣候區，大陸性氣候顯著，雨熱同期，四季變化明顯。流域內歷年最高溫度為41℃，最低溫度為-25.6℃，多年平均氣溫在11.8℃～14℃之間。沂沭河流域的水面蒸發量在南部比較小，北部較大；自南向北，多年平均水面年蒸發量為1200mm左右。沂沭河流域多年平均年降水量為848mm，最大年降水量在1964年，為1105mm，最小年降水量在1988年，為563mm。流域多年平均年徑流深為249.5mm，年徑流系數為0.29，多年平均徑流分布也與降水分布相似，山區較大，平原區較小。

二、沂沭河流域水量分配內涵及原則

1.水量分配內涵

流域的水量合理分配主要是以社會經濟發展、環境和社會總體協調發展為目標，在保障區域復合生態系統用水的基礎上，應當充分考慮流域區域的水資源開發利用特點以及各類供水效益和費用，以水資源可利用性、水資源安全和水資源開發承載力為基礎，通過工程和非工程措施，對區域有限的本地和外來水資源進行供需分析，在各用水系統之間進行合理調配。

2.水量分配原則

流域水資源作為一種戰略性的經濟資源，在進行合理的水量分配時應當從安全性、可預測性、公平性等特性上考慮配置原則。在流域進行供需計算時，應當按照一定的原則進行。首先，針對用水優先級和水資源利用效率高效的原則，在水資源配置的過程中，應當先考慮要滿足人民基本生活、維系生態系統用水以及保障社會穩定的需求進行水量分配。其次，要滿足公平性原則，使得水資源配置在各個不同用水部門之間公平分配。滿足效益優先原則，使水資源在有限的使用過程中效益最大化。還應當滿足協調性原則，根據研究區域的水資源狀況、社會經濟、生態環境等各方面的情況進行協調，使水資源在配置過程中要符合區域社會的凈效益最大。最后，還要滿足可接受性原則，分配要為社會需水的各個部門都接受。

三、沂沭河流域水資源配置概化

1.水資源配置

沂沭河流域的水源可以采用概化工程處理，水源網絡系統可以由分模塊的單水源系統構成，而在整個沂沭河流域體系中，大型水利工程又包含了大型蓄水工程、大型湖泊、大型閘壩以及跨流域調水工程。針對沂沭河流域采取概化處理的方式，對水源工程依據模塊進行分區處理，公共水源的可供水量分配的約束條件可以引用概化的水源體系，其中概化的引水、蓄水、提水工程是為流域內水資源建設的工程，而區界范圍內概化的引水、提水工程是建立在公共輸水通道中的工程。其他水源又包含了雨水、污水處理回用、微咸水和海水。根據沂沭河流域的水源、計算單元以及重要節點之間的相互關系，可以繪制水資源配置結構圖，圖1為沂沭河研究區水資源配置結構圖的局部，結構圖作為建立流域水資源配置整體模擬系統的結構，將其帶入進行分區計算，從而使得分區模塊的水源得以合理配置。

圖1 沂沭河流域水資源配置結構圖

根據沂沭河流域配置結構圖可以看出，計算單元之間的關系與河道工程節點緊密關聯，因此，這些彼此關聯的計算單元供需分析的順序應當按照自上而下、先支流后干流的原則，將計算單元逐個計算。計算單元的分區模塊，在區域多水源的調節計算中，每個水源按照調算采用對應的原則進行，特殊區域的計算單元，將采用特殊規則。

在進行沂沭河流域水資源合理配置的過程中，應當考慮水質因素作為配置的原則，因水質資料與水量的不匹配性，如果水質不符合將不考慮。因此，對各個計算分區的各水源地有水質標準的按水質標準進行供水，不符合條件的將不會作為有效供水；現狀水平年以基準年水質的狀況進行控制，而規劃水平年以水功能區劃的水質標準進行控制，水功能區在進行區域轉換時，可以采用面積比進行處理。在水資源配置的計算中，應當采用水源供水次序設置和斷面流量控制為主要措施，滿足生態環境對水資源的需求。

2.供需計算分析

在沂沭河流域的水資源分析中，應當考慮不同水平年與不同水位來水頻率的地表水、淺層地下水、深層地下水和特殊水資源的供水能力。在單位時段內，不考慮時段內來水、需水等不均勻變化情況。逐時段進行計算，在給定條件下，已知時段內的需水、深層、淺層地表來水和降雨入滲補給量，對未來時期的情況進行預估。水資源供需分析在流域和行政區范圍內以計算分區單元進行，對城鎮和農村單獨劃分。在對每一個小區域進行計算時，應當結合供水工程的實際情況，分別考慮地表水源供水區、地下水源供水區和混合水源供水區，混合水源供水區是在一定范圍內，地下水與地表水能夠進行相互補償的供水范圍。在空間上對沂沭河流域的每個區域計算分區，而在每個計算分區中，根據不同的需水條件所相應的地下水供水區、地表水供水區和混合水供水區，進行相對應的比重設定，主要是對農業用水進行范圍劃分。對分區的當地徑流進行計算時，只需要考慮其可利用水量，將供水對象限定在固定單元中。

沂沭河流域采用長系列水資源模擬，而避免采用典型年法，因水資源時空分布不均的特點及人為影響因素，會導致分配成果不能適應水資源時空變異規律。因此，在進行長系列水資源模擬時，也是通過特定流域或區域的水資源供需特點及其變化規律進行體現。長系列法的應用也充分體現了針對不同年型的研究區域，在經歷供水、用水、耗水、退水等時空變化時，通過分析長系列法，對供需平衡成果效率的進一步確定，從而使得供水保證率的概念更加明確。沂沭河流域的每個地表水工程都是對指定的供水區域承擔供水任務，當滿足每個區域所規定的供水任務，并且在水利工程蓄滿后還會存在余水量的情況下，會將余水量順次存蓄到下游水庫。如果轉存至水庫還有余水，則按照計算分區的配置結構圖的水流走向，依次進行分區計算。

四、結語

沂沭河流域水量分配方案研究主要以水量平衡作為指導，以流域水資源綜合規劃為主要依據，以合理利用水資源為前提，將流域水利工程作為基礎，水資源配置設定為約束對象，根據流域內的需水規劃和來水預報的情況，以工程調度作為手段，管理措施作為保障，分析沂沭河流域的水資源配置體系，進行供需計算的分析，統籌流域與區域、水量與水質、河道內與河道外用水，合理統籌配置流域本地水資源及過境水量，提出了河道外及重要河湖水量分配方案，從而制定沂河、沭河流域的水量調度方案，更好地實現沂沭河流域的水量合理調度問題

（作者單位：安徽淮河水資源科技有限公司 233000 南京農業大學 210000）