基于多目標規劃的中山市水資源優化配置研究

甄婉月

(廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

0 引言

水資源的高效利用與其優化和合理配置息息相關，而地區水量供需取決于水資源配置水平的高低[1-2]。基于多目標規劃的中山市水資源優化配置，應在一定的市區范圍內，依照當地的經濟發展及水資源合理配置要求，并結合工程及非工程措施，按照高效、公平、持續發展的原理進行供需平衡分析，同時與生產、生活及生態用水相協調，最終保障供給，協調供需矛盾關系，滿足環境生態用水。因此，合理的對水資源開發和利用，可實現中山市水資源的優化配置。文章基于多目標建立中山市水資源合理配置方案綜合評價體系，優選水資源配置方案。

1 區域水資源概況

中山市當地水資源量比較匱乏，且存在時空分布不均勻，其水資源量已滿足不了當地的用水需求，而中山市的用水來自于西江過境的客水。西江過境的客水水資源總量豐富，但也因各種原因，與河道用水不一致，枯水年份也會出現水質性及季節性缺水。水質性及季節性缺水已嚴重影響了當地經濟的發展和人民的生活水平，因此，依照當地的發展及水資源合理配置要求，并結合工程及非工程措施，按照高效、公平、持續發展的原理，對資源進行供需分析，提出中山市水資源優化配置合理方案。

2 水資源優化配置方案

2.1 優化配置思路

根據優化配置思路，提出了“一次平衡”分析。“一次平衡”分析需要統籌當地的經濟發展、人民的生活水平、人口的增長趨勢，依據中山市目前的水資源開發利用情況、已有供水工程的供水潛力，分析水資源的供需關系。

假如“一次平衡”分析仍不能滿足當地的供水需求，則需要進行“二次平衡”分析。“二次平衡”分析，需要考慮節水工程、配套工程、污水回用工程、產業結構的重新規劃布局、合理的水價設置等，并再次分析水資源的供需關系。

針對特別干旱的年份，假如“二次平衡”分析仍不能滿足當地的供水需求，則需加大產業結構的重新規劃布局等，并提出資源應急措施解決。

2.2 需水方案

根據需水方案的配置思路，主要從需水定額、河道生態用水、綠化用水等方面進行分析。按照需水預測，并統籌供需平衡、節水、污水回用等，最終提出中山市水資源優化配置的方案。具體見表1。

表1 各水平年需水方案 單位:萬m3

2.3 供水方案

基于對中山市各個分區的發展特點以及今后對水資源量需求方面的考慮，中山市各分區以當地的水資源現狀為基礎，分析開發潛力，即考慮規劃及配套工程，并統籌現狀供水工程的水量。依據現有供水工程現狀和布局，提出可行的供水組合方案。

(1)供水方案A

供水方案A 的組合:水庫擴建增容+新建蓄引提+加大水廠規模+調咸水庫建設。

根據該組合，水庫需要擴建增大庫容，同時新建蓄水、引水和提水工程，加大水廠的供水規模，增加水庫的調咸功能。因此，現狀33 間水廠并為14 間，關閉8 間，將11 間列為備用。對合并后的14 間水廠進行聯網并擴大供水規模，以增大水量調節;同時建設水廠的調咸水池，增加水庫的調咸功能。

(2)供水方案B

供水方案B 的組合:水庫擴建增容+新建蓄引提+加大水廠規模+取水口上移。

在前述方案A 基礎上，將中山市雞鴉水道取水口、將小欖水道取水口等集中后上移。

2.3.1水資源優化合理配置方案組合

根據需水方案與2 個供水方案組合為4 個比選方案。見表2。

表2 水資源合理配置方案集

2.3.2水資源一次平衡分析

現狀年供需平衡分析表明，現狀供水工程供水能力已不能滿足目前形勢下的需水要求，因而，按照分別按水資源分區和供水分區進行供需平衡。中山市保證率90%條件下的供需一次平衡的結果見表3。

表3 中山市規劃水平年“一次平衡”分析結果(P=90%)

2.3.3水資源“二次平衡”分析

在“一次平衡”的基礎上，以各個配置方案作為水資源配置計算的輸入值，進行“二次平衡”分析。不同方案規劃水平年供需平衡分析結果、供水保證率、河道內生態需水保證程度見表4。

表4 不同方案規劃水平年供需平衡結果(P=90%)

2.4 多目標規劃配置

中山市的水資源優化配置方案比選是綜合分析了多種因素后確定的推薦方案。根據方案比選的總體要求，結合中山市水資源的實際情況，選出總體社會、經濟、環境等三方面指標均較優的方案。其中，經濟指標主要為方案的經濟效益及其總投資，社會指標主要為供水量、供水保證率以及缺水狀況，環境指標主要反映公用水對環境和生態造成的影響。

中山市水資源優化配置方案是基于多目標進行的規劃，綜合統籌考慮供水的可持續性、平衡性等特點，合理確定的最終指標。

在多目標規劃配置中，主要以社會、經濟、環境三項合理確定評價指標。社會指標主要統籌考慮了中山市的人均用水情況、供水的保證率及缺水情況;經濟指標主要統籌考慮新建供水工程的投資等;環境指標主要統籌考慮了綠化及生態用水。其方案評價指標值見表5。

表5 方案評價指標值(2030 水平年)

根據多目標規劃的配置指標，設經濟、社會、環境的權重比為3∶5∶2，并將目標權重分攤到水投資增加值、總供水量、人均供水量、供水保證率、缺水率、生態滿足程度等六項指標，得到六項評價指標的權重w=(0.15，0.10，0.15，0.2，0.2，0.2)。各方案比選優劣順序結果，見表6。同時，運用歸一法計算各方案指標和總排序，依據加權平均法計算出總排序值，判別各方案最終優劣關系為:方案4>方案2>方案3>方案1。

表6 方案比選優劣順序結果

3 結論

中山市現在以及將來的供水仍會以地表客水為主，主水為輔的結構存在，地表水水源仍為西北江干流，西江承擔著主要的源水水量，也是重點水源保護的對象。考慮到適應未來節水型社會建設的到來，從維護生態環境的良性循環角度，從立足本地條件以及工程實施的可能性出發，推薦選用方案4:即以創建節水型社會為先導，對現有水利工程進行加固、配套、擴建，新建蓄引提工程的同時，將磨刀門水道、小欖水道水廠取水口上移適度擴建，并整合現有水廠，理順中山市供水體系，限制利用地下水，適度運用污水資源等等內容，構建中山市未來30 年供水安全的多水源供水方案。