陆浑灌区水资源优化配置探析

李 敏，贾 璐，张宏图

（1.河南省陆浑水库管理局，河南 洛阳 471000；2.嵩县纪律检查委员会，河南 洛阳 471400）

0 引言

水资源是人类社会赖以生存和发展的重要资源，是一种用途广泛且不可替代的资源。 2011 年中央一号文件指出：水是生命之源、生产之要、生态之基［1］。 作为农业生产和农村经济社会发展的重要基础设施，灌区在发展高效农业、保障粮食安全中发挥着越来越重要的作用， 但灌区也是水资源消耗量最大的地方。因此，做好灌区的节约用水和水资源的优化配置研究显得尤为重要。

灌区水资源优化配置是指按照灌区用水需求，根据市场经济规律和资源配置原则，利用多种工程和非工程措施，通过一系列有利于水资源节约及可持续利用的手段和措施，在灌区农业用水、居民生活用水、工业用水和景观生态用水之间合理配置供水时间和供水量，最终实现水资源的科学调度、高效利用［2］。 陆浑灌区兴建于20 世纪70 年代， 受当时科技水平的限制，工程施工标准低，加上多年的高负荷运行，目前灌区工程普遍老化失修，水资源浪费严重，利用效率低。而与此同时，随着经济社会的快速发展，灌区及周边城镇对陆浑水库的供水需求日益增多，水资源供需矛盾更为突出。 如何加强水资源的高效利用和保护，解决灌区水资源供需矛盾，进一步提高灌区水资源优化配置的科学性、合理性，提高用水效率，一直是摆在陆浑灌区面前的重要课题。 因此，对陆浑灌区水资源优化配置进行深入研究具有重要的现实意义。

1 陆浑灌区概况

1.1 自然概况

陆浑灌区是河南省百万亩以上的大型灌区之一，是一个集农业灌溉、城市供水、工业供水、环境生态供水、农村人畜饮水为一体的多目标供水工程。灌区位于伏牛山北麓与嵩山、熊耳山之间的谷地，西从陆浑水库引水， 东至荥阳市的泥水河， 南到汝河北岸，北达伊洛河南岸，跨黄河、淮河两个流域。灌区在黄河流域有总干渠、东一干渠、西干渠、滩渠共4 条干渠，伊河龙门以上，沿伊河两岸分布，龙门以下至荥阳市丁店镇的东一干渠中段、下段，沿伊河和伊洛河南岸分布，呈西南—东北走向，长160 km，宽15 km，为狭长地带。 在淮河流域，东二干渠沿北汝河北岸分布，东西长55 km，宽8 km，为条状地带。灌区范围涉及洛阳、平顶山、郑州三市，包括嵩县、伊川县、汝阳县、偃师市、汝州市、巩义市、荥阳市7 县（市），共计51 个乡镇，606 个自然村，总人口151.06 万人。

1.2 用水概况

陆浑灌区是河南省西部农业和农村经济发展的重要基地，也是河南粮、棉、油等农产品的主要生产基地。 全灌区总耕地面积为274.40 万亩，规划总控制灌溉面积180 万亩， 其中新发展灌溉面积l34 万亩，设计灌溉保证率为78%。 由于水源条件、产业结构、 生活水平和经济发展状况的差异， 灌区内各市（县）的用水量及其结构有所不同。2009～2019 年，灌区内各市（县）多年平均总用水量为15.594 3 亿m3，其中城乡生活、 环境用水3.136 5 亿m3， 工业用水6.62 亿m3，农、林、渔、畜业用水5.837 9 亿m3。 2019年总用水量为15.518 3 亿m3，其中城乡生活、环境用水量为3.634 9 亿m3，占总用水量的23.4%，大于河南省平均比例（21.1%）；工业用水量为5.805 3 亿m3， 占总用水量的37.4%， 大于河南省平均比例（25.1%）；农、林、渔、畜业用水量为6.078 1 亿m3，占总用水量的39.2%，小于河南省平均比例（53.8%）。

长久以来，陆浑灌区水量计量设施不健全，用水管理粗放， 灌区用水多是由灌区管理人员凭借灌区往年配水经验进行调度。 灌区管理人员根据所掌握的灌区各田块面积、 种植作物类型以及灌溉定额等静态信息，对每个引水口进行水量分配，缺少真实的数据依据和科学的管理理念。另外，随着灌区人口的持续增长、经济的高速发展、人民生活水平的不断提高，灌区的工业用水和生活用水需求量大幅度增长，加剧了灌区水资源供需矛盾。

2 灌区水资源配置的目的和原则

一般认为， 水资源合理配置是指在一个特定流域或区域内，以高效、公平和可持续为原则，对有限的、不同形式的水资源，通过工程与非工程措施在各用水户之间进行科学分配［3］。

2.1 灌区水资源配置的目的

灌区水资源配置的目的是在满足符合水资源调配基本原则的前提下， 使所在区域的水资源近期和远期都能解决灌区和行业用水需求， 并优化配置其用水量，尽可能使区域内水资源产生最佳综合效益。因此， 陆浑灌区水资源配置应以陆浑水库水资源条件为基础，在符合水量宏观转化关系的基础上，在时间、 空间和不同类别用水户之间合理配置水库水资源。配置工作应在综合考虑水库可利用水资源量、用水需求预测、 节水规划、 水资源保护等工作的基础上，通过计算、反馈、调整得到多个方案的合理结果，最终采用评价筛选方法得到推荐配置方案［4］。

2.2 灌区水资源配置的原则

2.2.1 公平公正，科学合理

充分考虑灌区内各行政区域经济社会和生态环境状况、水资源条件和供用水现状、发展中的供水能力和用水需求， 妥善处理灌区各用水户间的用水关系，做到公平公正，科学合理，力争达到社会效益最大化。根据陆浑水库可利用水资源量，科学制订灌区水资源水量分配方案，促进灌区和谐发展。

2.2.2 总量控制，可持续利用

充分考虑陆浑水库的水资源承载能力， 严格控制取用水总量，科学安排环境用水，保障灌区河道的基本生态用水需求， 保障灌区水资源的可持续利用和生态环境的良性循环。

2.2.3 节约优先，优化配置

按照全面建设节水型社会的要求， 合理确定强化节水条件下各用水户的取水份额， 以水量优化配置促进节约用水，促进灌区提高用水效率和效益，抑制灌区内经济社会用水过快增长的态势。

2.2.4 兼顾历史和现状

统筹考虑灌区不同区域水资源条件和经济社会发展情况，合理安排生活、生产、生态用水。在分析过去和现状用水结构的情况下， 统筹考虑未来发展对水资源的合理需求，科学制订优化配置方案。

2.2.5 民主协商，行政决策

对水资源优化配置方案制订及实施过程中面临的现实问题，建立科学论证、民主协商、行政决策的水资源优化配置工作机制，集思广益、反复商酌、充分交换意见，以谋求取得一致的意见，为行政决策提供坚实保障。

3 陆浑灌区水资源优化配置存在的问题

3.1 水资源优化配置模型亟待完善

随着科学技术的迅猛发展， 灌区水资源管理技术与方法得到不断发展和提高， 水资源优化配置对象逐渐由单水源、单部门向多水源、多部门、多目标拓展， 水资源配置目标也由单一目标向多重目标覆盖的方向发展［5］。 虽然陆浑灌区已在水资源配置方面做了很多工作， 也建立了具体的优化模型及分配方案，但是，灌区水资源边界条件、下垫面条件以及工业、农业用水条件既紧密关联，又呈动态变化，具有较高的复杂性。在具体的水资源优化配置过程中，以固定的单一模型指导灌区实际配水存在一定难度。同时，在建模和求解过程中，模型过于复杂，又会导致其实用性和代表性不强。因此，急需研究出具有操作简单、实用性强等特点的水资源优化配置模型。

3.2 水资源管理机制不健全

陆浑灌区一直实行的是分级管理模式。 河南省陆浑水库管理局隶属于河南省水利厅， 是陆浑灌区的一级管理单位， 但它仅直接管理总干渠和东一干渠上段，其余的东一干渠中段、下段及西干渠、东二干渠等骨干渠道由行政属地的地方专管机构负责，各管理单位的用水管理模式存在较大差异。另外，灌区地下水又由地方水行政主管部门进行管理。因此，灌区“多龙管水”的现象长期存在。 但灌区水资源是统一的有机整体，地表水和地下水互为补充，用水配置相互影响，如果管理机制不完善，将导致灌区水资源难以实现真正意义上的统一调配， 难以实现高效的用水节水管理。因此，健全陆浑灌区水资源管理机制， 是确保灌区水资源能够优化配置和高效利用的根本保障。

3.3 灌区信息化水平亟待提升

灌区雨水情、墒情、工情、用水需求等大量信息数据是灌区水资源优化配置的基础资料， 灌区信息化是有效实施灌区水资源优化配置的基本保障。 但现阶段，陆浑灌区渠系输配水系统量测设施不完善，工程、 水情信息获取不易； 无地下水用水量计量设施。同时，田间作物需水信息、灌水信息、地下水开采信息等又缺乏连续的实测数据， 无法为优化配置方案的及时实施提供准确的基础数据。

4 水资源优化配置建议

4.1 加强灌区水资源管理

灌区用水管理要采用统一模式，力争实现“统筹管水、依规治水”的灌区水资源管理格局。 陆浑灌区各级管理机构要明确管水、调水、用水的责任主体，建立整套用水管理的规章制度， 确保各管理单位在水资源管理过程中有章可循、有法可依，坚持依法治水、依规管水，为灌区水资源优化配置建立良好的机制基础。 要落实节水优先方针，强化用水需求管理，积极推广农业节水灌溉技术， 加快发展高效节水灌溉， 强化工业和服务业技术改造， 提高公众节水意识，促进水资源高效利用，建设节水型社会。同时，为了在灌区内形成良性的经济激励与运行机制， 还要将相应的经济手段应用到水资源调配中， 并利用市场调控手段对其进行协调配置。

4.2 推进灌区信息化建设

灌区信息化管理是充分利用现代信息技术，提高灌区信息采集和处理的准确性以及传输的时效性，并对灌区水资源配置做出准确、合理的反馈和预测，为灌区管理单位提供科学的决策依据，全面提升灌区管理效率的有效手段［6］。 通过灌区信息化建设，可以及时掌握灌区水情、工情和墒情，为水资源优化配置提供必要的基础数据，也可以有效提高灌区水资源管理的快速反应能力、 科学决策水平，为灌区科学供水、优化配水和合理用水提供基础保障。陆浑灌区于2017 年开展了灌区信息化建设，但完工后的灌区信息化系统信息采集点少、 稳定性差，系统设施覆盖面窄，系统集成度低，亟待进一步建设完善。

4.3 加强灌区水资源调度技术应用

将GPS、卫星、遥感等多种技术和气象、水文、水生态、 水资源等领域的相关研究成果应用于灌区水资源优化配置中， 实现灌区水资源的统一、 科学调控。同时，加强对灌区信息实时监测技术及灌区水资源风险调度的科学研究， 构建以满足陆浑灌区多方面水资源需求为核心的标准化的多水源平衡配置与调度技术，制订出能够确保灌区用水多年调节、实现最大用水效率及较高保证率的最佳策略。

4.4 加强灌区水资源承载力基础研究

随着灌区人民生活水平的提高及灌区经济规模的扩大， 陆浑灌区降水、 蒸发和汇流等特性变化明显，协调水资源与经济社会发展之间的关系，减少灌区人民活动对水资源的开发利用和对生态环境的影响，加强对水文循环过程与机制的研究，确保灌区对水资源的需求在其承载能力之内， 已成为保障灌区经济可持续发展的重要环节。 水资源优化配置是实现灌区可持续发展的必然要求， 是提高水资源承载能力的重要技术手段。因此，必须在灌区水资源承载能力范围内，确定水资源配置、经济社会发展和生态保护等之间的关系， 进行灌区水资源承载力的基础研究，以便为水资源优化配置提供约束条件。

5 结语

在当前水资源日益短缺的大环境下， 做好灌区水资源优化配置工作意义重大。 针对陆浑灌区水资源管理中仍存在的问题和不足， 要做好灌区水资源优化配置， 必须深入分析陆浑灌区水资源的主要特点及分布规律，并根据灌区水资源的实际开发、利用水平和最大承载力， 切实把握灌区经济社会的发展方向，提出水资源优化配置的合理方案，以确保灌区水资源发挥出最大的社会效益， 并保持灌区的可持续发展。