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摘要：針對河南省安陽市水資源短缺情況以及水資源開發利用中存在的主要問題，通過水資源綜合規劃試點項目的研究，建立了一種具有多層次、多用戶、多水源特征的水資源配置動態模擬模型系統。運用該模型對安陽市水資源進行多方案、全方位的調配。

關鍵詞：水資源配置系統方案

一、安陽市水資源系統基本情況

1．社會經濟概況

安陽市位于河南省最北部的晉、冀、豫3省交界處，西依太行山與山西省相連，東與濮陽市相鄰，南與鶴壁市、新鄉市接壤，北臨漳河與河北省邯鄲市相望。國土總面積7413km2。全市轄5區（北關、文峰、鐵西、開發區、郊區）、4縣（安陽縣、湯陰縣、滑縣、內黃縣）和1市（林州市）。安陽市是一個以農業為主、多種工業并存的國家級歷史文化名城。轄區內耕地面積為36．3萬hm2，占河南省總耕地面積的5．4％。截至1998年底，全市總人口為508．74萬人，其中非農業人口89．38萬人，農業人口419．36萬人。1998年全市gdp為221億元，其中第一產業占23．0％、第二產業45．6％、第三產業31．4％，人均gdp為4354元。近10年gdp年均增長率約10％。

2．水資源情況

安陽市地處半濕潤溫帶大陸性季風氣候區，總體氣候特點是春旱少雨，回暖快；夏季炎熱多雨，且雨量集中；秋季雨量適中；冬季寒冷少雨雪。多年平均降水量為573．5mm，水面蒸發量（e601）為1075mm，相對濕度66％，多年平均氣溫13．6℃。主要河流有：洹河、金堤河、淇河、湯河等。過境河流有漳河、衛河。除金堤河屬黃河流域外，其他河流均屬海河流域漳衛河水系。人工渠道主要有紅旗渠、躍進渠、漳南渠和萬金渠。主要泉域有小南海泉和珍珠泉。

根據“安陽市水資源綜合評價”成果，全市多年平均（1956～1998）水資源總量為16．403億m3。其中微咸水占4％，地表水占52％，地下水占90％，地表水與地下水資源的重復量占42％。本次評價的水資源總量比第一次水資源評價（1987年）的結果（17．101億m3）減少了4．1％。全市水資源可利用總量為11．94億m3，占全市水資源總量的73％，其中微咸水可利用量為0．70億m3，地下水資源可利用量為10．85億m3，地表水與地下水的重復可利用量為4．27億m3。全市人均水資源量為322m3，每公頃水資源量為4515m3，均低于河南省平均水平（人均水資源占有量470m3，每公頃水資源量6000m3）。

安陽市的客水資源量5．46億m3，主要包括：紅旗渠、躍進渠和漳南干渠從漳河的年均引水量4．37億m3，淇河年均入境水量（包括淅河和淇河的入境量之和）1．09億m3。

二、水資源開發利用情況

1．現狀年水資源開發利用情況

安陽市現狀年（1998）各行業的用水情況見表1，總用水量為16．2億m3，其中農業用水占絕大部分。現狀年的用水情況與1995～1998年的平均用水情況基本相同。全市現有大型水庫1座，中型水庫7座，小型水庫108座，橡膠壩2座，攔河閘多座以及多個大型供水渠系和大型灌區。大中型水庫的總庫容為3．87億m3，總興利庫容為1．64億m3。小型水庫的總庫容為0．62億m3，總興利庫容為0．33億m3。特別是紅旗渠工程宏大，聞名中外。大型的供水渠系還有躍進渠、漳南干渠、幸福渠、萬金渠、洹南渠等；還有許多塘、堰和水窖等小型水利工程；在平原地區先后打了7．5萬多眼機電井。另外，在平原低洼地帶設置了7處行滯洪區，總面積達986km2。這些水利工程對促進安陽市的社會經濟發展、保障城鄉人民生命財產安全和改善人民生活條件都發揮了重要作用?，F狀年水利工程的供水量見表2，其中地下水供水量占總供水量的81．3％。

2．各規劃水平年的水資源需求

在對安陽市社會、經濟和環境發展情況分析預測的基礎上，在考慮適當的節水力度下，分析預測了高、中、低三套需水方案。中需水方案的各水平年的需水量及其需水結構見表3和表4?？梢婋S著時間的推移，農業需水比例明顯下降，其他需水比例上升，特別是生態環境需求得到重視。2030年總需水量比現狀水平年約增加2億m3。

3．水資源開發利用的主要特點和問題

從水資源開發利用的角度看，安陽市水資源系統存在以下主要特點和問題：

①地勢西高東低以京廣鐵路線為界，西部為山丘區，總面積為2990km2；東部為沖積平原，總面積為4423km2。這一特點對水資源分布、供求關系和利用方式都有顯著影響。西部水資源量相對比東部豐富，農業需水比例相對較高；東部工業和生活需水以及生態環境需水的比例相對較高；西部主要是開發利用地表水，東部主要是開發利用地下水；平原區與山丘區的交界地帶則多是地表水與地下水聯合運用。

②水資源供求矛盾突出安陽市屬于資源型缺水地區，人均水資源量（322m3／人）是全國的1／7，每公頃水資源占有量（4515m3／hm2）是全國的1／6?，F狀年水資源的開發利用程度已達到了118％，其中地下水開發利用程度為117％，已經處于明顯的過度開發利用狀態。

③地下水超采嚴重全市地下水超采現象十分嚴峻，目前年均超采量為4．27億m3，年均超采率為39％，其中內黃縣超采80％，滑縣超采43％。全市地下水埋深呈現出區域性、大幅度下降的趨勢，地下水降落漏斗的不斷擴展，導致地下水資源不斷枯竭和機電井吊泵、設備報廢與更新的問題。

④水污染問題突出安陽市水污染問題日趨嚴重，除山區河流水質較好外，平原區河流普遍遭受污染；城市附近、平原區河道兩岸附近和污灌區的地下水均存在程度不同的污染；飲用水水源井也遭到一定程度的污染。污水既有外部來源，也有內部來源。外部來源主要是衛河。衛河的水量最大，但是除了洪水以外基本上都是污水，改善衛河水環境質量，除了安陽市的努力外，主要取決于上游地區。內部來源是湯河及洹河。

三、水資源系統配置方案研究

安陽市水資源規劃迫切需要一種能夠系統地針對上述特點和存在的主要問題，合理布局各種水利工程，聯合調度各種水源，全面考慮生活、生產和生態環境需水的水資源系統配置新方法。為此，建立了一種具有多層次、多用戶、多水源特征的水資源配置動態模擬模型系統，對安陽市水資源進行模擬，對水源和需求進行了全方位的時空調配，經過多方案比較，選出了合理配置方案，分析結果為安陽市未來30年時間尺度上的水資源優化配置和統一管理提供了科學的依據。

1．水資源系統網絡圖及系統配置方案設置

將安陽市水資源系統中各類物理元素（水庫、攔河閘、引水工程或揚水站、水資源計算單元、河渠道交匯點等）概化為節點，各節點間通過線段（河道或渠道等）連接，形成水資源系統概化網絡圖。以此圖為基礎，生成系統配置方案，并對每一方案進行詳細的動態模擬分析。遵循三個原則（即需水的代表性，供水的代表性，工程布局的代表性）和水資源三次平衡的思路，根據安陽市的實際需要，設置13套（a～m）系統方案?！耙淮纹胶狻敝饕卮鹑齻€問題：一是確定在無外在投資條件下未來不同時間斷面的供水能力和可供水量；二是確定在無直接節水工程投資條件下的水資源需求自然增長量（一次平衡方案的需水量與二、三次平衡的需水量不同）；三是確定現狀開發利用模式下的水資源供需缺口，為確定節水、治污和挖潛等措施提供依據。“二次平衡”是在“一次平衡”的基礎上，結合產業結構調整、節水和治污、挖潛等措施，所進行的基于當地水資源承載能力的供需平衡分析，主要回答在充分發揮當地水資源承載能力條件下仍不能解決水資源供需缺口、只能依靠調水來解決缺水的問題，為確定調水工程規模提供依據?！叭纹胶狻眲t是在“二次平衡”的基礎上，考慮調水條件下的水資源供需平衡分析，統籌考慮外調水量與當地水資源聯合運用和優化配置，主要用于回答外調水量及其合理分配問題，為制定調水工程規劃方案提供依據。

2．各方案供需平衡分析

從水資源量的實際代表性考慮決定，所有系統方案各水平年的分析計算都采用1969～1998年水文系列資料，逐月對全市20個計算單元進行了詳細的優化模擬。

現狀年水供需平衡分析這是進行各規劃水平年水資源配置和供需平衡分析的基礎，分兩種情況進行分析。一是允許地下水超采（a1998方案），超采量以現狀年的實際超采量為上限；二是不允許地下水超采（l1998方案）。前者更接近實際情況，所以采用允許地下水超采的情況進行參數率定。

一次平衡分析分別考慮了允許地下水超采（l2010、l2015和l2030）和不允許地下水超采（c2010、c2015和c2030）兩種情況。一次平衡結果給出了不采取有效措施的水資源供需平衡動態趨勢，結果發現在不加強節水的兩種情況下的供水缺口都很大，2030年缺水超過60％，顯然是不可行的。

二次平衡分析考慮了三種情況：一是保持現狀水平年地下水超采程度，各規劃水平年都采取了城市污水處理及回用措施，除此之外沒有新建其他供水工程，例如l方案；二是各水平年都不允許超采地下水，都采取了城市污水處理及回用措施，沒有新建其他供水工程，例如b方案；三是各水平年不允許超采地下水，但都采取了城市污水處理及回用措施，新建了當地供水工程，例如d方案。二次平衡結果給出了安陽市只依靠當地現有水資源和現有外調水量情況下的水資源供需動態平衡趨勢以及缺水增長趨勢。結果表明，2010、2015、2030水平年安陽市缺水量分別為2．27億m3、2．70億m3、2．88億m3，因此增加從外流域調水的規模勢在必行。

三次平衡分析計算所擬訂的方案（從e到m，l除外）都不允許超采地下水，但都配置了跨流域調水工程。得到了各計算單元、各個用水行業、各種水源、各個水利工程的詳細供需平衡結果。通過多方案分析和對比發現，安陽市的最佳配置方案與南水北調中線方案2010年是否通水有密切關系。若2010年南水北調中線工程建成通水，則最佳推薦方案當屬f方案；若2015年南水北調中線工程才能建成通水，則最佳推薦方案當屬m方案。兩方案結果見表6。以f2030為例，河道外總供水量22．86億m3，其中生活占16．9％、工業占31．75％、農業占46．33％、河道外生態環境占5．02％，外流域調水量占總供水量的21．76％，重點河道的水質比現狀年有明顯改善。與f方案比較，m方案在水資源工程布局上有些重復建設，這是為了滿足2015年以前的供水需要。南水北調中線工程的進度不是安陽市所能決定的，因此推薦f和m兩個方案作為合理配置方案，供安陽市領導根據今后的實際情況進行決策。

南水北調運行方式與供水結果對比分析南水北調中線工程對于解決安陽市的水資源短缺問題至關重要，本項目對它按照“向各行業供水”和“只向生活和工業供水”兩種運行方式，進行了詳細的數字仿真對比分析，發現中線工程（安陽市部分）“向各行業供水”方式比后一種方式多供水量0．35億m3（多11．34％）。受篇幅限制其他結果不再具體介紹。

本項目的研究初步得出以下幾點結論：（1）安陽市必須把建立節水型社會放在首位；（2）增加外調水量勢在必行；（3）在同樣的南水北調中線工程規模下，允許它向各行業供水的運行方式比只允許它向生活及工業供水的運行方式效益更佳，這需要相應的水價體系和管理體制配套；（4）經應用檢驗表明，本項目的配置方法和模型是正確的，可以推廣應用到其他類似地區。