辽河流域水资源优化配置研究

赵宝桐

(铁岭市清河区防汛抗旱指挥部办公室，辽宁 铁岭 112003)

0 引 言

辽河流经河北、辽宁、吉林、内蒙古四省，全长1345km，流域总面积21.9万km2，东、西辽河于铁岭市福德店水文站上游汇合后始称干流，最终经盘山县汇流入海。从上而下辽河流域贯穿辽宁省多座城市，其赋存的巨大水资源提供灌溉、供水、发电、航运等服务功能，既是辽宁地区工农业生产与经济发展的重要水源，也是水资源能源基地、战略水源地和生态安全屏障区，为区域经济可持续发展提供重要支撑[1]。近年来，辽河流域形成的工业布局呈高污染高耗水特征，流域水资源距离以需水为导向的配置目标还存在较大差距，如优化配置时忽视水生态、水资源配置与经济社会发展间的相互制约、互相促进的内在联系，过于注重其经济效益[2]；水生态、水资源与优化配置方案间的相互协调性较差，较少考虑水生态效果，动态监督与监测水资源配置成果明显不足等[3-5]。鉴于此，文章利用机理法、定额法等计算了流域需水量，并结合需水量预测结果优化配置了流域水资源，深入探讨了水资源配置对水生态的影响。

1 辽河流域需水量预测

1.1 研究方法

辽河流域需水量主要包括生态环境需水量和农业、工业、服务业、建筑业、生活等国民经济需水量，其中农业需水量分为鱼塘、牲畜和农田灌溉等用水，生活需水量又划分成农村和城镇两部分，国民经济需水量计算见表1[6]。

表1 国民经济需水量计算

依据上述方法计算结果，采用以下公式确定流域第t年总需水量TLMt，即：

TLWt=WEt+WTt+WCt+
WIt+WLt+WAt+WDt

(1)

式中：WEt、WTt、WCt、WIt、WLt、WAt、WDt依次为服务业、商饮业、建筑业、工业、林木渔业、农业灌溉和居民生活需水量，万m3。

1.2 需水预测

采用国民经济指标和公式(1)计算辽河流域现状年及规划水平年需水量，见表2。其中，分区A、B、C、D、E、F、G、H、I分别代表石佛寺以上、柳河、石佛寺以下、饶阳河、柳河口以下、大伙房书库以上、大伙房书库以下、太子河、大辽河。

表2 不同规划水平年需水量预测 亿m3

由表2可知，50%、75%、90%频率下辽河流域规划水平年2025年的需水总量分别为116.18亿m3、124.42亿m3、131.15亿m3，规划水平年2030年的需水总量依次为120.40亿m3、127.87亿m3、134.58亿m3。

2 水资源优化配置

2.1 水资源配置

水资源配置层次不同，则河流系统简化和计算单元划分存在明显差异，也就无法保证辽河流域水功能区划与简化的河流系统的协调匹配度[7]。因此，为满足流域水质模拟和水资源优化配置需求，对现有水功能区划进行适当调整，从而生成面向纳污总量控制的水资源配置系统[8]。

2.2 水资源供需分析

1)水量平衡分析。截污减排、最严格水资源管理以及大伙房输水工程等措施的实施，明显提高了各规划水平年的供水量，有效缓解了流域供水矛盾，75%频率下水量平衡计算见表3。从表3可以看出，各规划水平年与基准年相比，虽然仍面临着水质型缺水问题，但明显降低了水质型缺水量，由此表明截污减排等措施可以有效减少水质型缺水，规划水平年水功能区水质达标率明显提高[9]。

表3 水量平衡分析表 亿m3

2)耗水平衡分析。典型用水部门各规划水平年的耗水平衡计算如表4，结果发现农业与工业耗水表现出逐渐上升的变化趋势，综合与农业耗水率间的差距不断增大，即国民经济耗水总量中城市用水比例越来越大，流域内经济结构的工业化发展趋势明显[10-15]。

表4 耗水平衡分析表 亿m3

续表4 耗水平衡分析表 亿m3

2.3 对生态流量影响

经计算，90%来水保证率下河道内生态流量配置见表5。以表5数据为基础，现状年及规划水平年的河道内生态流量满足情况和实测流量见表6，其中“A”、“B”为不代表满足和满足生态流量。

表5 生态流量配置 m3/s

由表6可知，现状用水格局导致浑河、太子河及辽河生态流量满足率均处于较低水平，其中辽河干流生态满足率仅有16.67%，除2月、5月外其他时段均无法满足生态流量需求；太子河、浑河的生态流量满足率为50%左右。辽宁省境内水资源总量不足，大多数河流具有季节性特征，通过优化配置流域水资源可进一步提升生态流量满足率。具体而言，辽河干流生态流量满足率从90%来水条件下的16.7%快速增大至2020年的83.3%、2025年的25.0%、2030年的33.3%；浑河生态流量满足率从90%来水条件下的50%增大到100%；太子河生态流量满足率90%来水条件下的50%增大到2020年的91.7%、2025年的100%、2030年的83.3%。

表6 生态流量满足率

续表6 生态流量满足率

根据以上计算结果，河道生态流量满足率经水资源优化配置可以得到明显提升。此外，水量平衡计算过程中未考虑生态流量约束条件，现行水资源配置方案仍存在生态用水被生活、生产用水挤占的现象。因此，即使优化配置了辽河干流水资源，但生活、生产用水随着国民经济的发展而不断增大，故辽河干流2025年、2030年的生态满足率依然整体偏低。

3 结 论

结合关键控制断面流量约束条件以及水污染治理、水资源开发利用现状等因素，依据不同水平年需水量预测结果优化配置了辽河流域水资源，并深入探讨了水资源配置对水生态的影响，可为河道基流协调发展及流域水资源合理开发提供一定指导。

虽然计算过程中考虑了以供定需、以水定供的配置原则，以及生活、生态、生产的优先供水顺序，但由于水资源管理的更新、水资源需求的不确定和流域水资源的动态变化，配置结果的指导作用只能适用于一定的时间，以后的时段或时期还需对水资源重新配置，从而更好地为河道生态用水和水资源利用提供可靠保障。