水资源配置在沂沭河流域水量分配中的应用研究

卢梦雅 陆妍霏

水资源配置在沂沭河流域水量分配中的应用研究

卢梦雅 陆妍霏

流域作为重要的集水区域，关系着人类的生存与发展，在提供供水需求以及调蓄洪水方面都具有重要作用。据统计，近几十年来沂沭河流域区域内的社会总用水量呈现增长趋势，其中居民生活与生产用水的增幅占有很大比重，从而导致流域内的用水矛盾日渐突出，区域性旱灾频繁出现。流域河流具有生态功能和社会服务功能，分析流域河道内生态需水量及过程，保障流域河流生态用水，维护流域生态系统完整性及生物多样性，都将是流域区域中水资源配置的重要内容。

一、流域概况

1.河流水系

沂沭河流域位于山东省东南部和江苏省东北部，行政区划包括山东省临沂市、日照市、淄博市和江苏省徐州市、宿迁市、连云港市6市中的23个县市区。沂沭河流域东西方向平均长度约220km，南北平均宽度约200km。流域总面积为24060km2，占沂沭泗流域面积的30%，山东境内控制流域面积为17253km2。

沂沭河地形由北向东南逐渐降低，流域内山区丘陵面积约占31%，平原区面积占67%。沂沭河流域的水系主要由沂河和沭河两大相对独立的水系所组成，两流域横穿沂蒙山区，曲折蜿蜒，途径鲁南流往苏北。流域内有蒙河、东汶河、祊河、白马河等几个较大支流，它们大部分都由右岸汇入。整个流域内拥有十分繁多的支流，河道与支流相互连通，河流水系十分复杂。沂沭河流域内还有着大量的水库、闸坝等水利工程，水运交通十分便利，为沂沭河流域区域内的经济发展提供经济基础。

2.水文气象

沂沭河流域地处暖温带半湿润季风气候区，具有过渡带气候特征。沂沭河水系位于华北暖温带季风气候区，大陆性气候显著，雨热同期，四季变化明显。流域内历年最高温度为41℃，最低温度为-25.6℃，多年平均气温在11.8℃～14℃之间。沂沭河流域的水面蒸发量在南部比较小，北部较大；自南向北，多年平均水面年蒸发量为1200mm左右。沂沭河流域多年平均年降水量为848mm，最大年降水量在1964年，为1105mm，最小年降水量在1988年，为563mm。流域多年平均年径流深为249.5mm，年径流系数为0.29，多年平均径流分布也与降水分布相似，山区较大，平原区较小。

二、沂沭河流域水量分配内涵及原则

1.水量分配内涵

流域的水量合理分配主要是以社会经济发展、环境和社会总体协调发展为目标，在保障区域复合生态系统用水的基础上，应当充分考虑流域区域的水资源开发利用特点以及各类供水效益和费用，以水资源可利用性、水资源安全和水资源开发承载力为基础，通过工程和非工程措施，对区域有限的本地和外来水资源进行供需分析，在各用水系统之间进行合理调配。

2.水量分配原则

流域水资源作为一种战略性的经济资源，在进行合理的水量分配时应当从安全性、可预测性、公平性等特性上考虑配置原则。在流域进行供需计算时，应当按照一定的原则进行。首先，针对用水优先级和水资源利用效率高效的原则，在水资源配置的过程中，应当先考虑要满足人民基本生活、维系生态系统用水以及保障社会稳定的需求进行水量分配。其次，要满足公平性原则，使得水资源配置在各个不同用水部门之间公平分配。满足效益优先原则，使水资源在有限的使用过程中效益最大化。还应当满足协调性原则，根据研究区域的水资源状况、社会经济、生态环境等各方面的情况进行协调，使水资源在配置过程中要符合区域社会的净效益最大。最后，还要满足可接受性原则，分配要为社会需水的各个部门都接受。

三、沂沭河流域水资源配置概化

1.水资源配置

沂沭河流域的水源可以采用概化工程处理，水源网络系统可以由分模块的单水源系统构成，而在整个沂沭河流域体系中，大型水利工程又包含了大型蓄水工程、大型湖泊、大型闸坝以及跨流域调水工程。针对沂沭河流域采取概化处理的方式，对水源工程依据模块进行分区处理，公共水源的可供水量分配的约束条件可以引用概化的水源体系，其中概化的引水、蓄水、提水工程是为流域内水资源建设的工程，而区界范围内概化的引水、提水工程是建立在公共输水通道中的工程。其他水源又包含了雨水、污水处理回用、微咸水和海水。根据沂沭河流域的水源、计算单元以及重要节点之间的相互关系，可以绘制水资源配置结构图，图1为沂沭河研究区水资源配置结构图的局部，结构图作为建立流域水资源配置整体模拟系统的结构，将其带入进行分区计算，从而使得分区模块的水源得以合理配置。

图1 沂沭河流域水资源配置结构图

根据沂沭河流域配置结构图可以看出，计算单元之间的关系与河道工程节点紧密关联，因此，这些彼此关联的计算单元供需分析的顺序应当按照自上而下、先支流后干流的原则，将计算单元逐个计算。计算单元的分区模块，在区域多水源的调节计算中，每个水源按照调算采用对应的原则进行，特殊区域的计算单元，将采用特殊规则。

在进行沂沭河流域水资源合理配置的过程中，应当考虑水质因素作为配置的原则，因水质资料与水量的不匹配性，如果水质不符合将不考虑。因此，对各个计算分区的各水源地有水质标准的按水质标准进行供水，不符合条件的将不会作为有效供水；现状水平年以基准年水质的状况进行控制，而规划水平年以水功能区划的水质标准进行控制，水功能区在进行区域转换时，可以采用面积比进行处理。在水资源配置的计算中，应当采用水源供水次序设置和断面流量控制为主要措施，满足生态环境对水资源的需求。

2.供需计算分析

在沂沭河流域的水资源分析中，应当考虑不同水平年与不同水位来水频率的地表水、浅层地下水、深层地下水和特殊水资源的供水能力。在单位时段内，不考虑时段内来水、需水等不均匀变化情况。逐时段进行计算，在给定条件下，已知时段内的需水、深层、浅层地表来水和降雨入渗补给量，对未来时期的情况进行预估。水资源供需分析在流域和行政区范围内以计算分区单元进行，对城镇和农村单独划分。在对每一个小区域进行计算时，应当结合供水工程的实际情况，分别考虑地表水源供水区、地下水源供水区和混合水源供水区，混合水源供水区是在一定范围内，地下水与地表水能够进行相互补偿的供水范围。在空间上对沂沭河流域的每个区域计算分区，而在每个计算分区中，根据不同的需水条件所相应的地下水供水区、地表水供水区和混合水供水区，进行相对应的比重设定，主要是对农业用水进行范围划分。对分区的当地径流进行计算时，只需要考虑其可利用水量，将供水对象限定在固定单元中。

沂沭河流域采用长系列水资源模拟，而避免采用典型年法，因水资源时空分布不均的特点及人为影响因素，会导致分配成果不能适应水资源时空变异规律。因此，在进行长系列水资源模拟时，也是通过特定流域或区域的水资源供需特点及其变化规律进行体现。长系列法的应用也充分体现了针对不同年型的研究区域，在经历供水、用水、耗水、退水等时空变化时，通过分析长系列法，对供需平衡成果效率的进一步确定，从而使得供水保证率的概念更加明确。沂沭河流域的每个地表水工程都是对指定的供水区域承担供水任务，当满足每个区域所规定的供水任务，并且在水利工程蓄满后还会存在余水量的情况下，会将余水量顺次存蓄到下游水库。如果转存至水库还有余水，则按照计算分区的配置结构图的水流走向，依次进行分区计算。

四、结语

沂沭河流域水量分配方案研究主要以水量平衡作为指导，以流域水资源综合规划为主要依据，以合理利用水资源为前提，将流域水利工程作为基础，水资源配置设定为约束对象，根据流域内的需水规划和来水预报的情况，以工程调度作为手段，管理措施作为保障，分析沂沭河流域的水资源配置体系，进行供需计算的分析，统筹流域与区域、水量与水质、河道内与河道外用水，合理统筹配置流域本地水资源及过境水量，提出了河道外及重要河湖水量分配方案，从而制定沂河、沭河流域的水量调度方案，更好地实现沂沭河流域的水量合理调度问题

（作者单位：安徽淮河水资源科技有限公司 233000 南京农业大学 210000）