蚌埠市多水源聯合配置與供水安全綜合研究

尚新紅， 胡 瑞

(1. 安徽省·水利部淮委水利科學研究院，安徽 合肥 230088；2. 安徽省水利水資源重點實驗室，安徽 蚌埠 233000；3.中水淮河規劃設計研究有限公司，安徽合肥 230000)

0 引 言

蚌埠市水資源情勢與演變機制復雜多變，供水水源單一，供水保證率不高，尤其是枯水年、枯水期抗缺水風險能力不強；水資源開發利用與保護中目標單一，注重生活生產供水，對生態復育、景觀、文化需水等關注不夠。為了有效解決水資源與水安全突出問題，淮河水利委員會聯合安徽省水利科學研究院、河海大學、中水淮河規劃設計研究有限公司、上海睿臻工程咨詢有限公司等多家單位，產學研用相結合，開展蚌埠市多水源聯合配置與供水安全綜合研究。

1 研究方法

研究通過對蚌埠市的水資源開發利用情況進行詳細調查評價，摸清蚌埠市近年供用水狀況，分析境內河流水系湖泊分布連通，將蚌埠市劃分為22個計算單元；分析各計算單元水資源供、用、耗、排水之間的相互聯系，并概化出水資源系統節點圖，以反映各計算單元間的水力聯系；建立基礎資料數據庫，數據庫內容包括蚌埠市22個計算單元水資源量系列、地下水可開采量、跨流域調水工程的調水量、通過科學預測經濟社會發展指標和生活生產及生態與環境的需水量、現有工程及規劃工程(蓄水)供水能力、工程與用戶需求間的拓撲關系等；選取經濟社會、水量、水質、水生態四大類目標，以蚌埠市水資源承載能力、主要控制節點下泄水量、區域缺水狀況為約束，在現狀供需分析和對各種合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境等目標進行組合及分析的基礎上，建立基于水生態文明的蚌埠市多水源聯合配置模型，開展多水源聯合調配技術研究。

2 研究內容及成果

2.1 水資源全要素演變規律研究

采用多站點長系列水文氣象資料，對降雨、徑流、蒸發、地下水等水資源要素的演變情勢進行了系統分析，采用小波法和動態評價法，揭示了水資源數量、質量在年內、年際、年代際之間的變化規律，剖析了其趨勢、周期、突變等變化規律的歸因。建立了考慮作物水利用和溝網調蓄條件下的地下水調節計算模型，實現了地表水與地下水的良性互饋及高效利用。

通過研究，蚌埠市徑流年內分配不均勻，汛期十分集中、季徑流變化大、最大與最小月徑流相差懸殊等，年徑流的大部分主要集中在汛期6～9月份，最大與最小月徑流相差較大；地表徑流量年紀變化趨勢明顯，呈先減少后增加的趨勢，1956～1979年每年減少2.73mm，1980～2010年平均每年增加3.72mm，增加速率較減少速率大些；地表水徑流量年代變化整體呈現先減少后增加的趨勢，在20世紀70年代達到最低值，21世紀10年代與多年平均徑流深的比值達到最大，增長斜率比減少時的斜率大。

2.2 蚌埠閘上枯水期水資源動態演變與供需態勢研究

根據淮干蚌埠閘上主要雨量站及重點控制水文站降雨及徑流量長系列資料分析研究，揭示了蚌埠閘以上連續3個月枯水期時段為12～2月，連續5個月枯水期時段為11～3月。

采用Mexcian hat小波、Morlet小波和cmor2-1小波3種小波分析法，對淮河干流枯水期典型斷面近60年的資料進行分析研究表明：魯臺子站連續5個月徑流量在小尺度時間上存在3年和9年的發育明顯周期；中尺度在時間上存在28年的表現顯著周期；但從大尺度上看，變化趨勢與連續3個月枯水期相同。

通過對不同年型需水缺水態勢分析，蚌埠閘上連續3個月枯水期現狀水平年20%、50%、95%和95%保證率下的缺水量分別為0×108m3、0.209×108m3、1.265×108m3和2.22×108m3，連續5個月枯水期現狀水平年20%、50%、95%和95%保證率下的缺水量分別為0×108m3、0.399×108m3、2.415×108m3和4.242×108m3。

采用基于AHP構權的多層次綜合模糊評價模型對蚌埠閘以上地區供水安全進行評價，得出蚌埠閘以上地區供水安全綜合評價低于一般水平。在4個準則層中，實際供水保障最高，超過一般水平，而生態環境保障及抗風險能力都低，處于不安全與極不安全之間，其中抗風險能力最低。

綜合以上結果，可以看出蚌埠閘以上地區供水充足，水資源總量及過境水量充足，但是由于水資源時空分配不均，所以在特枯年缺水情勢嚴峻，抗風險能力不足，同時存著在對生態環境保障措施不足的問題，影響地區供水安全及水資源的可持續利用。

2.3 蚌埠市水資源應急調度關鍵技術研究

基于建立先進、實用的Mike Basin蚌埠閘水量調度模型，結合蚌埠閘與懷洪新河聯合調度，對有限的水資源進行合理配置，分析不同來水年份水量分配方案，實現水資源科學管理，提出了基于用水戶滿意的水資源應急調度供水安全保障方案。

研究得出在97%保值率典型年份來水情況下，對蚌埠閘上水位進行調整，得出了在缺水情況下不同水位整體滿意度、各用戶的滿意度及用水量，提出綜合滿意度最高的水資源配置方案。

2.4 水資源保護與水生態修復技術研究

針對蚌埠市水體“點、線、面、水體區域”統籌定位及統一規劃，營造山水景觀、山水文化的城市建設主題和亮點，結合淮河兩岸悠久的歷史文化底蘊與蚌埠市的供水需求，構筑與蚌埠城市形象相適應的“水清、岸綠、山美、游暢 ”的城市環境景觀，促進蚌埠市山水旅游業的發展，可以大大提升蚌埠依山傍水、自成天然的城市品質和魅力。研究提出了適合蚌埠市的水域綜合治理、生態景觀補水、生態復育、水景觀要素控制、自然生態型河道設計等措施。

蚌埠市區水景觀與水生態規劃布局：根據蚌埠閘水利樞紐及水利風景區、席家溝、淮河南岸、三汊河濕地、龍子湖、天河湖等水域，構建“點、線、面及水體區域”格局，形成市級水景觀與水生態河湖規劃布局。

懷遠縣水景觀與水生態規劃布局：根據“6河相匯”、“2山聳立”、“5橋飛架”、四方湖濕地景觀區、懷洪新河連接四方湖和渦河的河段、上橋閘和何巷閘樞紐、渦河縣城河段4座景觀橋梁飛架南北、荊涂淮河大橋貫通東西、將懷遠縣新老城區相連接的渦河與淮河交匯區的河口景觀段等水域與交通樞紐。以“一核、一湖、一帶、兩樞紐、五橋段”進行規劃布局。

固鎮縣水景觀與水生態規劃布局：根據固鎮城關沿澮景觀帶、三八河景觀帶、新區城中河景觀帶、老龍頭(三里灣)水景觀工程、張家湖濕地、化家溝濕地、釣魚臺湖自然保護區、固鎮閘樞紐、澥河胡洼閘風景區、懷洪新河水源地自然保護區等天然條件，按照“多廊、3濕地、2樞紐、1河”進行布局。

五河縣水景觀與水生態規劃布局：根據沱湖、天井湖、樵子澗水庫風景區、新舊城區的景觀走廊、龍潭湖濕地等天然條件，按照“2湖、1庫、1廊、1濕地”規劃布局，呈‘手掌狀’環繞在城區周圍。

2.5 多水源多用戶聯合配置技術研究

針對蚌埠市地表水、地下水、沿淮洼地洪水資源利用、再生水以及外調水等不同水源的特點以及國家對不同水源的鼓勵以及限制措施，提出了各項水源的規劃不同水平年的可供水量，保障蚌埠市未來經濟社會和諧發展對水資源的利用要求。建立交互式情景共享——系統仿真耦合模型，對蚌埠市進行水資源供需分析和水資源配置，在現狀供需分析和對各種合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境的可能措施進行組合及分析的基礎上，對各種可行的水資源配置方案進行比選，提出多水源多用戶水量配置的推薦方案。

研究表明，規劃年份蚌埠市供水水源主要包括地表水、地下水、外調水和其他水源，用水戶主要包括城鎮生活、農村生活、第一產業、第二產業、第三產業、生態等。優化配置方案：城鎮生活配置地表水和外調水，農村生活配置地下水和部分外調水，第一產業配置地表水、地下水和外調水，第二產業配置地表水、地下水、外調水和其他水源，第三產業配置地表水、地下水和外調水，生態用水配置水源為地表水和外調水。

在現狀供水工程挖潛和規劃供水工程建設的情況下，規劃年2020年和2030年75%保證率缺水量為4.6×108m3和4.9×108m3。通過考慮引江濟淮跨流域調水及多水源聯合配置情況下，規劃水平年蚌埠市缺水問題將會得到很大改善，75%來水保值率的年份均不存在缺水問題，可以支撐蚌埠市經濟社會的快速發展。

4 結束語

本項研究揭示了變化條件下水資源全要素演變規律，提出了缺水態勢及多水源配置方案；建立了蚌埠市水資源應急調度技術和適宜蚌埠市的水環境保護與水生態修復技術；構建了供水安全保障技術體系。為進一步實行最嚴格水資源管理制度及3條紅線指標考核落實的總體部署要求，科學有序開發利用當地水資源和合理配置當地水、過境水及外調水，促進人水和諧，提高水資源配置和調控能力，保障以水資源的可持續開發支撐蚌埠市經濟社會的可持續發展，具有十分重要的意義。

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