基于水資源配置平衡的云南省水系連通格局效果分析

翟正麗，桑學鋒，顧世祥，周祖昊，嚴子奇

(1.中國水利水電科學研究院流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；2.云南省水利水電勘測設計研究院，云南 昆明 650021)

經濟社會跨越式發展造成很多地區的水資源需求達到或者遠遠超過本區域水資源承載力[1-2]，而水系連通工程則成為解決水資源短缺問題的有效措施之一。水資源三次供需平衡分析是水資源規劃和管理的重要方法[3-4]，按照“先節水、后挖潛、再調水”的思路，在節水優先的基礎上首先重點考慮蓄水工程建設，再考慮連通工程建設。根據新建蓄水工程、連通工程等水利工程的地理位置、工程條件、供水范圍、供水規模等實際情況，通過水資源供需平衡分析，可以確定規劃供水工程實施對各單元城市生活(含生態)、農村生活、工業和農業分配的水量和存在的缺口，明晰區域水資源供需形勢，以及各種配置措施在實踐過程中的客觀作用，很多學者做了大量相關的研究[5-9]。

本文以《云南省水中長期供求規劃》水系連通工程為基礎[10]，根據區域水系連通的功能作用[10-12]，提出水系連通四級劃分方法以及“三層四級”水系連通供需平衡分析思路，從而確定各級水系連通工程的作用和效果。

1 水系連通效果分析

1.1 水系連通級別劃分方法

以自然水系為基礎，以重點水源工程為節點，綜合考慮流域分級、行政區劃與水系連通的覆蓋范圍和作用，研究四級河湖水系連通分級劃分方法。1級連通工程為跨一級江河流域分區并對省級行政區有重要覆蓋作用的連通工程；2級連通工程為一級河道干流并對地市級行政區有重要覆蓋作用的連通工程；3級連通工程為跨支流水系并跨區縣互連互通的連通工程；4級連通工程為跨支流水系對區縣內的連通工程。通過四級水系連通工程的劃分識別，可逐步分層進行水資源平衡分析，摸清分區域水系連通效果和作用，水系連通工程級別越大投資也越大、影響也越大，小一級別的連通工程能解決區域水資源問題就不用規劃大一級別的連通工程；同時避免水系連通規劃重疊，合理且高效利用水資源。

1.2 水系連通效果分析思路

在傳統的三次供需平衡方法基礎上，針對精確確定外調水類別和規模這一需求，提出“三層四級”水系連通供需平衡分析思路(圖1)。該方法在首先開展水資源一次、二次供需平衡，分析區域節水、挖潛措施效果基礎上，開展第三次四級連通供需平衡分析，對規劃的1、2、3、4級水系連通工程方案進行細化配置，分析不同級別水系連通格局下區域水資源供需形勢，支撐水資源精細化規劃與管理。

圖1 基于水資源配置平衡的水系連通效果分析思路

1.3 云南省水資源單元劃分

考慮全國水資源綜合規劃細則要求，結合云南省地形及區域實際情況，充分考慮已有數據資料，結合單元的自然條件及社會經濟發展水平，既要突出各行政區城鄉和三產面臨的水資源問題，又要體現流域和水系的獨立性特點[13-15]，為連通工程布局和水資源配置服務。水資源配置基本單元采用水資源五級區套鄉鎮進行劃分。云南省共有16個州市、1 332個鄉鎮(街道)，139個五級區。根據上述原則與方法，將全省劃分出2 216個五級區套鄉鎮水資源配置單元(圖2)。

圖2 云南省五級區套鄉鎮水資源配置單元

2 云南省水系連通工程規劃

至2030年，規劃新建233項、續建4項水系連通工程，新增供水量62.41億m3。其中：1級水系連通工程新建1項(滇中引水工程)，新增供水量34.03億m3；2級水系連通工程新建16項、續建4項，新增供水量9.87億m3；3級水系連通工程新建4項，新增供水量為1.80億m3；4級水系連通工程新建212項，新增供水量16.71億m3。具體每一項工程的供水量、供水范圍、供水對象等資料參見《云南省水中長期供求規劃》及附表[10]。

3 水資源配置平衡分析

考慮云南省實際水情省情，水系連通工程以保障重大干旱事件發生時的城鄉飲用水安全、生產用水安全和生態用水安全為主要目的，因此本次供需平衡分析采用枯水年各供水方案下的水資源配置[12,16]，以真實分析各水系連通工程的實際效用，確保用水安全。全省水資源配置情況見表1。

表1 云南省水資源供需平衡三層四級配置 億m3

3.1 一次供需平衡分析

根據水資源一次供需平衡分析，在需求側主要考慮通過各項節水措施，參考全國行業最嚴格產業用水定額，壓縮各部門水資源需求的增量[4]，識別區域現狀供水能力與節水模式下外延式增長的用水需求間的供需矛盾。

圖3為水資源一次供需平衡分析后缺水量分布。水資源一次供需平衡分析結果表明，2030年云南省需水量為237.75億m3[10]，全省缺水量為95.88億m3，缺水率40.3%，其中農業缺水73.86億m3，缺水率48.3%；工業缺水12.10億m3，缺水率31.9%；農村生活缺水2.78億m3，缺水率18.5%；城鎮生活缺水7.14億m3，缺水率22.4%。按照現狀的用水效率和供水能力，未來規劃水平年各區基本存在缺水情況。在州市層面上，以昆明市、曲靖市、楚雄市、大理市、紅河州、文山市6市缺水量最大，均在6億m3以上，其中昆明市缺水量高達19.35億m3。

圖3 水資源一次供需平衡分析后缺水量分布

3.2 二次供需平衡分析

水資源二次供需平衡分析的基本思路是在水資源一次供需平衡分析的基礎上，在供給側除了立足于當前已建在建蓄引提調水工程，進一步考慮2030年通過本區域挖潛將要投入使用的擬建水庫調蓄工程來進行水資源合理配置。

圖4為水資源二次供需平衡分析后缺水量分布。水資源二次供需平衡分析結果表明，2030年全省總缺水量為48.41億m3，缺水率20.4%，比一次平衡的總缺水率減少19.9%。其中生活用水的供需矛盾基本解決；工業缺水縮小到9.43億m3，比上一次平衡的缺水量減少7%；農業缺水進一步縮小到32.45億m3，比一次平衡的缺水量減少27.1%。通過水資源二次平衡結果可以看出，在“十三五”期間，大力增加蓄水工程，對增強區域應對干旱能力、提高云南供水安全保障具有重大作用和意義。

圖4 水資源二次供需平衡分析后缺水量分布

3.3 三次供需平衡分析

水資源三次供需平衡分析的基本思路是在水資源二次供需平衡分析的基礎上，在供給側逐級考慮4、3、2、1級連通工程，分析連通工程對水資源配置的作用。

3.3.1考慮4級連通工程

考慮4級連通工程的水資源供需平衡分析，是在水資源二次平衡分析的基礎上，考慮2030年能投入使用的擬建4級連通工程，主要解決區縣內的用水需求。

圖5為考慮4級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布。分析結果表明，在特殊干旱條件下，2030年全省供水達到203.18億m2，全省經濟社會的總缺水量為34.57億m3，和二次供需平衡分析結果的總缺水量相比減少5.8%。由圖5可見，滇中、滇東南各地市區縣缺水情況有所改善。從州市層面來看，昆明、玉溪、楚雄、麗江、紅河、德宏等地區缺水狀況有明顯改善；從區縣和鄉鎮層面上看，昆明(嵩明縣)、曲靖(師宗縣)、保山(騰沖市)、麗江(玉龍縣、華坪縣)、臨滄(耿馬縣)、楚雄(姚安縣)、紅河(蒙自市、瀘西縣、元陽縣)、德宏(芝市)等區縣水資源保障有明顯改善，其他區域缺水情況仍然嚴重。

圖5 考慮4級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布

3.3.2考慮4+3級連通工程

考慮4+3級連通工程的水資源供需平衡分析，是在考慮4級連通工程的水資源供需平衡分析的基礎上，再考慮2030年能投入使用的擬建3級連通工程所能提供的供水量，主要是解決各地市州內各區縣的供需缺水問題。

圖6為考慮4+3級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布。分析結果表明，在特殊干旱條件下，2030年全省供水達到209.51億m3，全省總缺水量為28.25億m3，比考慮4級連通工程的總缺水量減少2.7%，全省缺水量進一步減少。從州市層面來看，昆明、玉溪、楚雄、麗江、紅河、德宏等地區缺水情況有明顯改善；從區縣層面上看，昆明(嵩明縣)、曲靖(馬龍縣、師宗縣)、保山(昌寧縣)、麗江(華坪縣)、楚雄(楚雄市、大姚縣)、紅河(個舊市、蒙自市)等區縣水資源保障有明顯改善。但其他區域仍然缺水量較大，尤其是昆明(城區)、玉溪(紅塔區)等地區缺水情況沒有改善。

圖6 考慮4+3級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布

3.3.3考慮4+3+2級連通工程

考慮4+3+2級連通工程的水資源供需平衡分析，是在考慮4+3級連通工程的水資源供需平衡分析的基礎上，再考慮2級大中型水電站綜合利用連通工程，進一步擴大區域供水能力，提高區域供水保障。

圖7為考慮4+3+2級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布。分析結果表明，在特殊干旱條件下，2030年全省供水量為212.49億m3，全省總缺水量為25.26億m3，全省缺水率減少到10.6%。從州市層面來看，曲靖、麗江等地區有明顯改善；從區縣層面上看，曲靖(麒麟區、陸良縣、沾益區)、麗江(玉龍縣)等區縣水資源保障有明顯改善，昆明(城區、晉寧區、祿勸縣)、文山(硯山縣、丘北縣、廣南縣)和玉溪(紅塔區)還有一定程度缺水。從行業缺水結構來看，城市供水基本得到保障(特枯年份供水保障率達到90%以上)，農村供水還需進一步提高(特枯年份供水保障率在85%左右)。從缺水歸因來看，文山屬于工程型缺水，還有進一步挖潛的余地，可以通過繼續在當地興建蓄水工程來緩解水資源供需矛盾；昆明、玉溪屬于資源型缺水問題，需要通過水系連通進行解決。

圖7 考慮4+3+2級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布

3.3.4考慮4+3+2+1級連通工程

考慮4+3+2+1級連通工程的水資源供需平衡分析，是在考慮4+3+2級連通工程的水資源供需平衡分析的基礎上，再考慮1級滇中引水連通工程，進一步擴大區域供水能力，提高區域供水保障能力。

圖8為考慮4+3+2+1級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布。分析結果表明，在特殊干旱條件下，2030年全省供水量為225.2億m3，全省總缺水量為12.56億m3，全省缺水率減少到5.3%。從州市層面來看，昆明、曲靖、麗江等地區有明顯改善；從區縣層面上看，曲靖(麒麟區、陸良縣、沾益區)、麗江(玉龍縣)等區縣水資源保障情況有明顯改善，昆明(城區、晉寧區、祿勸縣)、文山(硯山縣、丘北縣、廣南縣)和玉溪(紅塔區)還有一定程度缺水。從行業缺水結構來看，城市供水基本得到保障(特枯年份供水保障率達到95%以上)，農村供水還需進一步提高(特枯年份供水保障率在85%左右)。從缺水歸因來看，文山屬于工程型缺水，還有進一步挖潛的余地，可以通過繼續在當地興建蓄水工程緩解水資源供需矛盾；昆明、玉溪屬于資源型缺水問題，需要通過水系連通進行解決，加大滇中引水規模，同時還應控制產業需求，提高行業用水效率。

圖8 考慮4+3+2+1級連通工程的水資源三次供需平衡分析后缺水量分布

4 結 論

a. 針對水系連通工程特點，提出水系連通四大級別劃分方法和基于水資源配置平衡的水系連通效果“三層四級”分析思路，可以層次化分析區域水資源供需平衡狀況以及水系連通工程效果，在一定層面上也符合水資源精細化管理要求。

b. 通過水資源“三層四級”供需平衡分析，發現隨著云南省2030年水平年經濟社會發展需水增加，由于云南高原山地特點下的水資源空間變化不均衡，導致區域缺水嚴重，一次供需平衡缺水率40.3%，二次供需平衡缺水率20.4%，供水安全受到嚴重威脅。

c. 根據水系連通工程的合理布局和供水配置，通過考慮4、3、2、1各級連通工程的3次水資源供需平衡分析，可以使缺水量減小到11.56億m3，缺水率減小到5.3%。四大級別水系連通布局建設對于云南省供水安全保障具有重要作用。