受自然地理環(huán)境和季風(fēng)氣候的影響，我國(guó)水資源時(shí)空分布嚴(yán)重不均，總體上與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局不匹配。受氣候變化和人類活動(dòng)的共同影響，近幾十年來我國(guó)水資源的分布正在發(fā)生著顯著變化，“北少南多”的水資源格局愈加明顯[1]。

　　摘要：在氣候變化、經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展的背景下，水資源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。通過河湖水系連通工程改變自然水系連通情況，建立起大范圍、跨流域的水資源統(tǒng)籌調(diào)配格局，進(jìn)行水資源時(shí)間和空間上的重新分配，實(shí)現(xiàn)多源互補(bǔ)、豐枯調(diào)劑，成為解決我國(guó)水資源配置問題的新途徑。相比傳統(tǒng)水資源配置，基于河湖水系連通的水資源配置更多考慮跨流域（區(qū)域）水資源合理利用，涉及更廣泛的區(qū)域范圍和利益群體�；�于河湖水系連通的水資源配置的基本特征和原則，本次研究提出新型水資源配置模式——權(quán)益保障與均衡發(fā)展模式，在考慮不同區(qū)域、行業(yè)、部門利益的前提下，突出權(quán)益保障與均衡發(fā)展。同時(shí)，探討了對(duì)河湖水系連通后水資源配置中的主要技術(shù)與方法，包括跨流域水循環(huán)過程模擬技術(shù)、調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇分析方法、受水區(qū)可供水量計(jì)算方法等問題。

　　關(guān)鍵詞：高級(jí)技師職稱論文,河湖水系連通,水資源配置,配置模式,豐枯遭遇

　　1研究背景

　　大部分缺水地區(qū)修建了大量蓄、引、提工程，過度開發(fā)利用水資源，引發(fā)河道斷流、湖泊干涸、濕地萎縮、地下水位下降等嚴(yán)重問題。這些問題已經(jīng)嚴(yán)重制約著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。為保障我國(guó)的供水安全，亟需通過工程措施調(diào)整和改善自然水系的連通狀況，建立起大范圍、跨流域（區(qū)域）的水資源調(diào)配格局，對(duì)水資源進(jìn)行時(shí)間和空間上的重新統(tǒng)籌分配，實(shí)現(xiàn)多源互補(bǔ)、豐枯調(diào)劑，緩解我國(guó)水資源短缺的緊張局面。

　　建國(guó)以來我國(guó)已興建了一批跨流域調(diào)水工程，例如江水北調(diào)工程、引黃濟(jì)青工程、引灤入津工程等，以及規(guī)劃建設(shè)中的南水北調(diào)工程、引漢濟(jì)渭工程等。根據(jù)新形勢(shì)對(duì)水利發(fā)展的要求，水利部于2009年10月召開的全國(guó)水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃編制工作會(huì)議上提出了河湖水系連通戰(zhàn)略[2]。該戰(zhàn)略的實(shí)施，將調(diào)整和改變自然水系的連通狀況，形成引排順暢、蓄泄得當(dāng)、豐枯調(diào)劑、多源互補(bǔ)、可調(diào)可控的江河湖庫(kù)水網(wǎng)體系。河湖水系連通對(duì)水資源配置無(wú)疑提出了更高的要求，需要統(tǒng)籌考慮調(diào)水區(qū)、受水區(qū)以及輸水區(qū)的多方利益協(xié)調(diào)問題，需要考慮氣候變化背景下的調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇問題，因此從科研與管理上，加強(qiáng)基于河湖水系連通水資源配置理論與方法的研究。

　　目前，國(guó)內(nèi)已有學(xué)者針對(duì)河湖水系連通開展了一系列研究[3-9]。這些研究主要集中在對(duì)概念、內(nèi)涵、分類等方面的探討，針對(duì)河湖水系連通后水資源配置問題的研究仍然較少，研究成果難以有效指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。因此，在前期研究的基礎(chǔ)上[3-5]，本文嘗試從基本特征、原則、模式、技術(shù)與方法等方面來嘗試構(gòu)建基于河湖水系連通的水資源配置框架，為深入開展河湖水系連通實(shí)踐提供參考。

　　[BT2][STHZ]2基于河湖水系連通的水資源配置模式

　　2.1基于河湖水系連通的水資源配置基本特征

　　相比傳統(tǒng)水資源配置，基于河湖水系連通的水資源配置更多考慮跨流域（區(qū)域）水資源合理利用，涉及更廣泛的區(qū)域范圍和利益群體，具有以下特征。

　　（1）配置水源結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。河湖水系連通后受水區(qū)可供配置的水源增加，除了本地地表水、地下水和中水等水源以外，需要重點(diǎn)考慮河湖水系連通后增加的外調(diào)水源，進(jìn)行多水源統(tǒng)籌配置。

　　（2）配置涉及區(qū)域范圍擴(kuò)大，利益群體增多。河湖水系連通后水資源配置所涉及的范圍從傳統(tǒng)的以流域?yàn)閱卧獢U(kuò)展到由調(diào)水區(qū)和受水區(qū)組成的大區(qū)域，利益群體從流域范圍內(nèi)的上下游、左右岸、不同行業(yè)、不同部門，擴(kuò)展到由調(diào)水區(qū)、受水區(qū)和輸水沿線組成的利益群體，需要協(xié)調(diào)多方利益。

　�。�3）配置目標(biāo)更加合理，強(qiáng)調(diào)均衡發(fā)展。傳統(tǒng)的水資源配置強(qiáng)調(diào)對(duì)生活用水和生產(chǎn)用水的保障，對(duì)生態(tài)用水重視不足，往往出現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水?dāng)D占生態(tài)環(huán)境用水的情況，不利于生態(tài)文明建設(shè)。河湖水系連通后，受水區(qū)可供水量增加，應(yīng)該更加重視生態(tài)環(huán)境用水，實(shí)現(xiàn)水資源的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境綜合效益最大化。

　　2.2基于河湖水系連通的水資源配置原則

　　基于河湖水系連通的水資源配置是傳統(tǒng)水資源配置的新發(fā)展，應(yīng)遵循傳統(tǒng)水資源配置中公平、高效、可持續(xù)利用和第三方無(wú)損害等基本原則。公平原則是水資源配置的前提和基礎(chǔ)，要求區(qū)域間、行業(yè)間、部門間均應(yīng)公平合理地共享水資源；高效原則要求水資源配置應(yīng)追求水資源的綜合利用效益的最大化；可持續(xù)利用原則要求合理調(diào)整水資源開發(fā)利用方式，確保在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下公平高效地利用水資源；第三方無(wú)損害原則要求在進(jìn)行水資源配置時(shí)，不損害第三方利益。

　　基于河湖水系連通的水資源配置在上述原則的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該考慮河湖水系連通的特殊性，在水資源配置過程中堅(jiān)持多水源統(tǒng)籌原則：即要從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)與環(huán)境效益最大化的目標(biāo)出發(fā)，統(tǒng)籌考慮本地水（河道水、水庫(kù)水、地下水和其他水源）和外調(diào)水在不同區(qū)域、行業(yè)、用戶之間的合理分配。

　　2.3基于河湖水系連通的水資源配置模式

　　河湖水系連通后，將形成一個(gè)多目標(biāo)、多功能、多層次、多要素的復(fù)雜水網(wǎng)系統(tǒng)。由于河湖水系連通工程的龐大性、連通格局的復(fù)雜性、氣候變化的不確定性，傳統(tǒng)的水資源配置思路已經(jīng)不能完全滿足河湖水系連通后水資源配置的要求。為確保河湖水系連通的水資源調(diào)配功能得到充分地發(fā)揮，在河湖水系連通水資源配置的基本特征和原則的基礎(chǔ)上，本文嘗試提出基于河湖水系連通的水資源配置模式——權(quán)益保障與均衡發(fā)展模式。該模式在重點(diǎn)考慮調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇問題的基礎(chǔ)上，突出權(quán)益保障與均衡發(fā)展。

　　權(quán)益保障指保障調(diào)水區(qū)、受水區(qū)和輸水沿線的權(quán)益；保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的用水權(quán)益（以供定需，提高用水效益）和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的用水權(quán)益（以需定供，確保最低生態(tài)用水）。均衡發(fā)展指在河湖水系連通形成的網(wǎng)絡(luò)體系基礎(chǔ)上，通過多水源、多用戶的聯(lián)合調(diào)度，使生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水在空間、時(shí)間、過程上和水量、水質(zhì)、效益上的得到均衡。

　　在進(jìn)行基于河湖水系連通的水資源配置時(shí)，應(yīng)在調(diào)水區(qū)和受水區(qū)水循環(huán)過程模擬、豐枯遭遇分析、受水區(qū)可供水量計(jì)算的基礎(chǔ)上，以權(quán)益保障與均衡發(fā)展為目標(biāo)構(gòu)建水資源優(yōu)化配置模型，以求得基于河湖水系連通的水資源優(yōu)化配置方案，見圖1。

　　3基于河湖水系連通的水資源配置主要技術(shù)與方法

　　為更好地實(shí)現(xiàn)水資源配置過程中的權(quán)益保障與均衡發(fā)展，需要解決河湖水系連通后水資源配置的主要技術(shù)和方法，包括跨流域水循環(huán)過程模擬技術(shù)、調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇分析方法、受水區(qū)可供水量計(jì)算方法、基于河湖水系連通的水資源配置概念模型。

　　3.1跨流域水循環(huán)過程模擬技術(shù)

　　水循環(huán)過程模擬是水資源配置的重要基礎(chǔ)。在進(jìn)行基于河湖水系連通的水資源配置前，需要對(duì)調(diào)水區(qū)和受水區(qū)降水、下墊面等水循環(huán)條件過程進(jìn)行模擬分析，為調(diào)水區(qū)的可調(diào)水量和受水區(qū)的可供水量估算提供依據(jù)。

　　傳統(tǒng)的流域分布式水文模型以流域?yàn)榛�本單元，缺乏考慮河湖水系連通后涉及的跨流域水量交換因素，不能完全適用于河湖水系連通后的水循環(huán)過程模擬�；�于河湖水系連通的特點(diǎn)，需在傳統(tǒng)分布式水文模型的基礎(chǔ)上，考慮調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的水量聯(lián)系，建立跨流域分布式水文模型，模擬水循環(huán)條件改變情景下調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的產(chǎn)匯流情況，為調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的水資源狀況進(jìn)行同步估算提供基礎(chǔ)。目前，已有一些分布式水文模型考慮到了跨流域調(diào)水的情況，將多個(gè)流域視為一個(gè)大流域，同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)匯流計(jì)算，如LDTVGM模型[10]、HIMS模型[11]等，適用于河湖水系連通后的水循環(huán)過程模擬。

　　3.2調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇分析方法

　　調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇問題是基于河湖水系連通水資源配置的核心問題。由于基于河湖水系連通的水資源配置涉及跨流域（區(qū)域）范圍，同一時(shí)期內(nèi)調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的水資源豐枯情況具有不確定性。同豐情況可能會(huì)造成工程效益無(wú)法發(fā)揮、水資源浪費(fèi)，如調(diào)度失誤甚至?xí)��?dǎo)致洪水風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移；而同枯情況下，調(diào)水量的確定會(huì)直接影響到調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的基本用水保障。因此，為充分發(fā)揮河湖水系連通豐枯互補(bǔ)功能，避免同豐、同枯等極端氣候帶來的不利影響，在進(jìn)行基于河湖水系連通的水資源配置前，需要通過豐枯遭遇分析，探明調(diào)水區(qū)和受水區(qū)的豐枯遭遇概率，在不損害調(diào)水區(qū)和受水區(qū)基本權(quán)益的前提下確定不同豐枯遭遇情景下調(diào)水區(qū)的調(diào)水量和受水區(qū)的水資源配置方案。

　　進(jìn)行不同區(qū)域的豐枯遭遇概率分析，本質(zhì)上屬于求解具有線性或非線性相關(guān)關(guān)系的二維變量之間的聯(lián)合分布。常用的二維變量聯(lián)合分布模型主要有二維正態(tài)分布模型[12]、二維對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型[13]、混合Gumbel模型[14]、二維P-III分布模型[15]、Copula聯(lián)合分布模型[16]等。其中Copula模型是目前豐枯遭遇計(jì)算中使用較為廣泛、效果較好的方法。該方法是基于變量之間的非線性相關(guān)關(guān)系而建立的，可以描述變量之間非線性、非對(duì)稱的相關(guān)關(guān)系，解決了兩變量不一定滿足具有相同類型的邊緣分布問題，適合分析河湖水系連通水資源配置涉及的跨流域（區(qū)域）水資源豐枯遭遇問題。Copula聯(lián)合分布模型的基本形式如下：

　　3.3受水區(qū)可供水量計(jì)算方法

　　可供水量是水資源配置的重要依據(jù)。傳統(tǒng)水資源配置在處理河湖水系連通涉及的調(diào)水問題時(shí)，通常將調(diào)水量作為一個(gè)固定值，僅考慮本地水資源的不同保證率。這個(gè)方法簡(jiǎn)單易行，但缺乏考慮豐枯遭遇問題，可能會(huì)導(dǎo)致水資源配置結(jié)果難以滿足實(shí)際需求、水資源利用效率不高等問題。區(qū)別于傳統(tǒng)方法，基于河湖水系連通的受水區(qū)可供水量計(jì)算需要建立在跨流域水循環(huán)過程模擬的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮調(diào)水區(qū)不同豐枯情景對(duì)調(diào)水量的影響以及調(diào)水區(qū)與受水區(qū)的豐枯遭遇問題，計(jì)算不同豐枯遭遇情景下受水區(qū)的可供水量。另外，河湖水系連通后受水區(qū)可供水量計(jì)算可能會(huì)涉及到洪水資源化問題。通過河湖水系連通工程，可將汛期調(diào)水區(qū)原本無(wú)法進(jìn)行開發(fā)利用的部分洪水資源轉(zhuǎn)化為受水區(qū)的可供水量。這部分水量需結(jié)合河湖水系連通工程的調(diào)水能力與調(diào)度準(zhǔn)則等來確定。

　　3.4基于河湖水系連通的水資源配置概念模型

　　考慮到河湖水系連通后水資源配置的基本特征，在構(gòu)建基于河湖水系連通的水資源配置模型時(shí)應(yīng)突出多水源統(tǒng)籌原則，綜合考慮各水源的水質(zhì)情況、供水成本、供水保證率等各種因素，處理好外調(diào)水源和本地水源的供水優(yōu)先序問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)水優(yōu)用。此外，與傳統(tǒng)的水資源配置相比，基于河湖水系連通的水資源配置更加強(qiáng)調(diào)生態(tài)用水的保障，因此，在水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建過程中，應(yīng)突出生態(tài)環(huán)境目標(biāo)，保障生態(tài)環(huán)境用水權(quán)益。

　　基于河湖水系連通的水資源優(yōu)化配置模型目標(biāo)函數(shù)和約束條件設(shè)定時(shí)應(yīng)充分體現(xiàn)權(quán)益保障與均衡發(fā)展。在具體的目標(biāo)函數(shù)設(shè)定時(shí)，可通過經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)、社會(huì)效益目標(biāo)、生態(tài)環(huán)境效益目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展度目標(biāo)四個(gè)目標(biāo)函數(shù)來協(xié)調(diào)河湖水系連通后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水的關(guān)系。其中，經(jīng)濟(jì)效益可用供水凈效益來量化；社會(huì)效益目標(biāo)不易度量，可以用區(qū)域缺水量來間接反映，區(qū)域缺水程度直接影響到社會(huì)發(fā)展和安定，是社會(huì)效益的一個(gè)側(cè)面反映；生態(tài)環(huán)境效益可用生態(tài)環(huán)境用戶供水保證率來量化；可持續(xù)發(fā)展度用于均衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水比例，可利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水比值構(gòu)建的隸屬度函數(shù)來量化。為確保不同豐枯遭遇情景下的權(quán)益保障與均衡發(fā)展，應(yīng)根據(jù)不同豐枯遭遇情景的具體情況設(shè)置模型參數(shù)。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　河湖水系連通戰(zhàn)略是我國(guó)新時(shí)期提出的一種治水新思路。目前相關(guān)實(shí)踐工作得到廣泛開展，但是河湖水系連通的理論研究還十分薄弱，尤其是水資源配置、調(diào)度等運(yùn)行管理方面。本文基于傳統(tǒng)水資源配置理論，重點(diǎn)研究了基于河湖水系連通的水資源配置的特征，提出了基于河湖水系連通的水資源配置模式——權(quán)益保障與均衡發(fā)展模式，并對(duì)河湖水系連通后的水資源配置主要技術(shù)進(jìn)行探討，包括跨流域水循環(huán)過程模擬技術(shù)、調(diào)水區(qū)與受水區(qū)豐枯遭遇分析方法、受水區(qū)可供水量計(jì)算方法、基于河湖水系連通的水資源配置概念模型�；�于河湖水系連通的水資源配置是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，涉及到廣泛的區(qū)域范圍和利益群體，本文主要是框架性地探討了河湖水系連通后水資源配置的一些關(guān)鍵問題，具體的生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)理論仍有待深入研究。

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