洞庭湖区水资源配置方案的初步研究

钱 湛 张双虎

（1.湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007；2.湖南省洞庭湖研究中心 长沙市 410007；3.中国水利水电科学研究院 北京市 100038）

水资源配置是当今水科学研究的热点问题。水资源配置，其含义是指在流域或特定的区域范围内，遵循公平、高效和可持续利用的原则，通过各种工程与非工程措施，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施，对多种可利用水源在各区域间和各用水部门间进行的调配[1]。洞庭湖区北靠长江，南汇湘、资、沅、澧四水，历来是洪涝灾害频发地区。随着经济社会的快速发展和人口的不断增长，在人类活动和自然条件变化的双重影响下，水资源供需矛盾呈现加剧趋势，再分配、再调整有限的水资源及进行相关的水利工程配套建设显得更有必要，任务也更为迫切[2]。

1 洞庭湖水资源配置的依据

流域水资源配置方案的设置与生成实质上是水资源配置中不同配置措施进行组合的过程，对于洞庭湖区水资源配置方案生成有较大影响的调控措施可以大致归为三类：一是区域水资源调控的基本准则[3]，二是用水模式的影响，三是重大工程的建设与布局[4]。上述三类措施共同组成方案生成的条件向量因子集，而方案生成的过程就是在此三维向量空间中寻优的过程。洞庭湖区水资源配置方案设置主要影响因子见表1。

具体确定上述三类调控向量集合的具体指标主要考虑两大依据：一是现状依据，方案设置必须建立以现状为基础逐步进行调整，现状依据包括现状用水结构和用水水平、供水结构和工程布局、现状生态格局等[5，6]；二是规划依据，包括区域社会经济发展规划、产业结构调整规划、节水规划、生态环境保护规划和水利工程规划等[7]，本次方案设置在充分搜集湖区及地方县、市规划的基础上，重点考虑水利工程的建设与改造对湖区供用水系统的影响。

表1 洞庭湖区水资源配置方案设置的影响因子

2 洞庭湖水资源配置方案选择

针对洞庭湖区水资源问题时空变异性突出的特点，以流域水循环过程为基础，根据流域产汇流特点并结合现有水利工程的情况，将行政单元结合其取用水的水力联系进行划分，洞庭湖区的初步划分结果为38个计算分区和3个重点县（市）。其中三口河系区11个计算单元，汨罗-新墙区4个计算单元，澧水区6个计算单元，沅水区4个计算单元，资水区3个计算单元，湘江区10个计算单元。同时根据洞庭湖区水资源配置现状，结合不同水平年的相关规划，进一步考虑合理配置方案的非劣特性，采用人机交互的方式排除了初始方案集中大量的代表性不够和明显较差的方案，最终得到水资源合理配置方案集。其中，现状水平年方案按照实际供需水方案调算，规划水平年的2020年生成了12套方案。各方案设置的宏观准则情况见表2。

表2 不同水平年合理配置方案设定

现状水平年：现状水平年配置方案是以2008年作为基础年，三产比重为 13.97∶45.66∶40.37，湖区总用水量约为93.68亿m3，50%、75%与95%保证率下水田毛灌定额分别为918m3/亩、1 013m3/亩和1 153 m3/亩，旱田毛灌定额分别为316m3/亩、347m3/亩和396m3/亩。工业万元增加值用水定额为130m3/万元，三产用水为8m3/万元。其他工程设施及运行策略均采用实际状况。2020水平年：2020近期规划水平共生成了12套方案，设置依据为工程设施、节水措施与社会经济发展水平等三种因子的组合。

3 供需平衡分析

3.1 现状年供需平衡分析

综合现状供水和需水计算结果，洞庭湖区现状水平年供需平衡计算结果见表3。

从供需平衡结果可知，P=50%、P=75%和P=95%情况下洞庭湖区现状年需水量分别为89.92亿m3、97.26亿m3和108.09亿m3，可供水量分别为87.68亿 m3、85.44 亿 m3和 85.25 亿 m3；P=50%、P=75%和95%保证率下缺水量分别为2.24亿m3、11.82亿m3和22.84亿m3，湖区综合缺水率分别为2.49%、12.15%和21.13%。主要的缺水行业为农业，缺水比较严重的区域主要集中在洞庭湖腹地三口水系区域，主要包括湖南省的安乡、华容、南县的西北部及湖北省的松滋、公安与石首的南部地区等。

表3 洞庭湖区现状年水资源供需平衡表亿m3

3.2 一次供需平衡分析

经过方案的优选，社会经济发展采用中方案（见表2），并考虑其更新改造和挖潜配套等节水措施增加的可供水量，2020以方案8作为一次供需平衡的推荐方案。水资源一次供需平衡分析结果表明，2020年水平年下，P=50%、P=75%与P=95%情况下洞庭湖区缺水量分别为 23.67亿 m3、33.76亿 m3和 45.54亿m3，缺水率分别为21.26%、28.32%和34.82%；从各地区看，由于农田有效灌溉面积没有很大的增长，但由于灌溉水利用系数的提高和农业灌溉模式的调整，农业缺水量比现状水平年有一定程度的减少，洞庭湖区供水基础设施相对薄弱，必须适当新建一批供水工程。

3.3 二次供需平衡分析

在一次供需平衡分析的基础上，进一步考虑新增水利工程所增加的可供水量，以方案7作为2020水平年的推荐方案。水资源二次供需平衡结果表明，2020年在P＝50%、P＝75%和P＝95%情况下缺水量分别为 3.22亿 m3、13.64亿m3和 26.13亿m3， 缺水率分别为2.90%、11.45%和19.98%。经过二次平衡可以看出，与基准年相比，在充分考虑节水、挖潜并适当新增供水工程的情况下，通过水资源合理配置，洞庭湖区的用水保证程度得到了一定提高，但仍存在一定程度的供需缺口，尤其是在荆南三口地区，在枯水年与特枯水年仍面临着较为严峻的缺水态势。

4 结 语

从各地区看，由于农田有效灌溉面积没有很大的增长，但由于灌溉水利用系数的提高和农业灌溉模式的调整，农业缺水量比现状水平年有一定程度的减少，但随着经济社会的发展，城市生活和工业缺水每个地区都有不断增长的趋势。洞庭湖区供水基础设施相对薄弱，必须适当新建一批供水工程。可以通过规划供用水总体布局，以及安乡县西水东调、南县西水东调、华容县长江引水工程等来解决缺水问题。

[1]甘泓.水资源合理配置理论与实践研究[D].北京：中国水利水电科学研究院，2000.

[2]陈家琦，王浩.水资源学[M].北京：科学出版社，2002.

[3]徐建新，商崇菊，高峰，等.基于可持续发展的水资源优化配置模型研究与应用[J].海河水利，2006，（1）：40-43.

[4]宁辉.水资源优化配置的研究与展望 [J].水资源研究，2009，（12）：12-18.

[5]水利部水利水电规划设计总院.全国水资源综合规划技术细则[s].北京：水利部，2002.

[6]陈进，黄薇.实施水资源三条红线管理有关问题的探讨[J].中国水利，2011，（6）：118-120.

[7]吴丹，吴风平，陈艳萍.水权配置与水资源配置的关系剖析[J].水资源保护，2009，25（6）：76-80.