昭魯壩區水資源開發利用現狀與優化配置分析

太光宏

(昭通市水利局水利工程管理站，云南 昭通 657000)

1 研究區概況

規劃區行政區劃涉及昭通市昭陽區、魯甸縣，地理位置介于東經103°18′～103°54′，北緯27°30′～27°44′之間。規劃區屬金沙江下段水系的橫江流域和牛欄江流域，區內主要河流為流向北東的灑漁河(上部稱龍樹河)、北流的昭魯河、南流的冷水河和小寨河(沙壩河)，均為金沙江右岸二級支流，除小寨河注入牛欄江外，其余均注入橫江支流，其中牛欄江流域主要分布在魯甸縣境內，而昭陽區境內均屬于橫江流域[1]。

2 水資源開發利用現狀

2.1 現狀供用水量

2.1.1 供水量

2019年全市總供水量為10.4492億m3。其中，地表水源供水量10.2300億m3，地下水源供水量0.1988億m3，其他水源(非常規水源)供水量0.0204億m3。

2.1.2 用水量

2019年昭通市河道外總用水量10.4546億m3其中，農業灌溉用水量5.1030億m3，占總用水量的48.8%；林牧漁畜用水量0.9449億m3，占總用水量的9.0%；工業用水量1.2910億m3，占總用水量的12.3%；城鎮公共用水量0.6117億m3，占總用水量的5.9%；居民生活用水量2.1190億m3，占總用水量的20.3%；生態環境補水量0.3850億m3，占總用水量的3.7%。

2019年用水消耗量為6.5112億m3。其中，農業灌溉用水消耗量4.3540億m3，工業用水消耗量0.5162億m3，生活用水消耗量1.2560億m3，生態環境用水消耗量0.3850億m3。全市綜合耗水率62.3%。

2.2 水量平衡分析

2019年全市水資源量110.4億m3，比多年平均偏少13.7%。入境水量471.8億m3，出境水量575.7億m3，總耗水量6.5億m3。

2.3 水資源開發利用現狀

2019年水資源量的時空分布不均勻，全市主要江河汛期(5—10月)徑流占年徑流的20.8%～71.3%，主汛期(6—9月)徑流占年徑流的10.7%～58.8%。降水量呈現由北向南、由高山向河谷減少趨勢。受高原季風及特殊自然地理氣候的影響，枯季少雨，旱災嚴重；雨季水多，單點暴雨頻繁，局部洪澇災害突出[2-4]。

2019年全市水資源量110.4億m3，每平方公里產水量為49.20萬m3，人均占有水資源量為1955 m3。鹽津縣人均水資源量最多為3205 m3，昭陽區人均水資源量最少為700 m3。

3 昭魯壩區水資源優化配置措施分析

3.1 水資源配置規劃總體布局

以漁洞水庫南北干渠為主軸線，以永豐、段家石橋、黑石羅、月亮灣等中型水庫為支撐，其余小型水庫為補充，以農業高效節水工程為先導，加大利用再生水工程，以維護河流生態健康為目標，通過水資源合理配置和優化調度，構建“河庫連通、多源互補、清水循環、人水和諧”的昭魯壩區生態水網工程格局。

根據昭魯壩區生態水網總體布局，昭魯水網建設新增中小型水庫工程4件，水系連通工程2件，灌區工程3件，水源地保護工程1件，再生水利用工程2件。高效節水灌溉工程新增灌溉面積8513 hm2。新建水庫工程主要特性如下表1所示。

表1 新建水庫工程主要特性

3.2 水資源優化模型架構

本研究基于二元水循環的理論及調控體系，開發了區域水資源優化配置模擬模型(Water Allocation and Simulation Model,簡稱WAS模型)，見圖1，該模型可分解為五大模塊，包括水循環模擬模塊、蒸發計算模塊、水資源配置模塊、再生水模塊、行業理論用水模塊、統計分析模塊。

圖1 WAS模型結構圖

模型的運算過程如下：通過水循環模塊模擬區域水資源變化，運用配置策略及規則進行水資源優化配置的計算，同時將人工取-用-耗-排水數據反饋給水循環模塊進行實時模擬下一時段區域水資源變化，以此往復，直到計算結束，提出最終優化方案。

3.3 水資源配置結果

根據水資源配置思路和原則，進行各片區用水戶需水量與水利工程供水量的1971—2013年水資源配置計算。根據計算可得：

(1)2020水平年時。P=75%，規劃區需水量2.74億m3，各類水利工程供水量 2.71億m3，缺水量0.03億m3，缺水率1%，2020年規劃區供需已平衡；P=95%，規劃區需水量2.97億m3，各類水利工程供水量 2.92億m3，缺水量0.05億m3，缺水率2%，已經基本平衡。

(2)2030水平年。P=75%，規劃區需水量 3.34億m3，各類水利工程供水量 3.34億m3，缺水量0.002億m3，缺水率0%，2030年規劃區供需已平衡；P=95%，規劃區需水量3.59億m3，各類水利工程供水量 3.55億m3，缺水量0.04億m3，缺水率1%，2030年規劃區供需已平衡。

3.4 重點大中型水庫供水合理性分析

為了反映遺傳算法對水庫供水過程的優化過程，并判斷優化后水庫供水量的可信程度，本研究采用《昭魯壩區生態水網建設規劃》報告中的成果進行對比分析。

通過表2對比可以看出，2020年昭魯壩區水資源配置結果，相對于已有規劃配置成果，優化算法的平均相對誤差為17%，2030年昭魯壩區水資源配置結果，相對于已有規劃配置成果，優化算法的平均相對誤差為8%，從一定程度上證明了優化算法配置結果的合理性，說明優化算法配置結果可信。

表2 漁洞水庫配置結果對比(多年平均)

3.5 昭魯壩區水資源優化配置效果

(1)通過水資源供需結果表明，通過水資源優化配置和調控，昭魯壩區在用水增長的同時，缺水率不斷減少，表明通過水資源優化配置和調控，壩區內各片區水資源供需更趨均衡。

(2)昭魯壩區生態水網建設后，將逐步退還支流生態水量，增加河湖濕地生態補水，修復支流和湖泊水生態功能，對改善城市景觀、農村生態環境具有重要作用，具有良好的生態環境效益。

(3)昭魯壩區水資源處于承載適中狀態，并呈變好趨勢，說明壩區水資源一定程度上可以滿足其社會經濟發展規模，且區域水資源與社會經濟、環境發展的協調程度越來越好。

4 結 語

綜上所述，在一個特定流域或區域內，通過工程與非工程措施并舉，對有限的不同形式的水資源進行科學合理的分配，使有限的水資源得到合理、充分的利用，可獲得最佳的綜合效益。昭魯壩區通過水資源優化配置，促進了水資源空間均衡和水資源供需平衡，昭魯壩區現狀水平年、2020水平年、2030水平年的綜合缺水率分別為14%、1%、4%，表明通過水資源優化配置和調控，壩區內各片區水資源供需更趨均衡。