百色市水资源规划优化配置模型探析

王宝红

（广西水利电力职业技术学院 南宁市 530023）

1 概 述

百色市位于广西西部，属亚热带季风气候，多年平均降雨在1 100 mm 以上，水资源相对丰富，境内1/3 以上的土地面积为喀斯特地貌，蕴藏着巨大的地下水系，这些地下水便是优质的矿泉水。全市地表河流年平均径流量为172.4 亿m3，境外流入境内年平均水量约为40.78 亿m3，地下水资源总量达41 亿m3；全市多年平均降雨量约为480 亿m3。由于百色的西北部为云贵高原余脉，境内河流落差大，过境的红水河、右江河流域的水能资源巨大，据初步测算，可开发利用水电资源341.96 万kW，蕴藏的水能资源和水资源旅游业也十分丰富，但由于降雨时空分布不均，生态恶化，森林植被减少，农业基础设施条件薄弱，对用水缺乏有效指导和规划，水资源综合利用程度低，旱涝灾害频繁发生，从1950年以来的统计资料分析，平均1.17年发生1 次旱灾，是个“十年九旱”的地区，农业干旱及其严重，各部门间用水相对紧张。百色市矿产资源丰富，铝、锰、铜生产企业较多，特别是铝矿方面配套有“千亿铝产业”，而靖西、德保两县现有的可开发利用水资源量已经不能满足铝产业布局的需要，工业用水成为工业发展的 “瓶颈”。百色市水资源尽管丰富，但由于对水资源缺乏有效规划和合理调配，综合利用率低，水利基础设施薄弱，年内常出现“涝是一条线，旱是一大片”的灾害现象，“水少、水脏、水害”已制约了百色市的持续、健康、和谐发展。本文旨在破解制约百色市发展过程中的这一难题，从水资源规划方面对其优化配置进行探讨和分析。

2 百色市水资源规划优化配置原则及思路

2.1 配置原则

根据百色市“水少、水脏、水害”的现状问题，以及其经济发展战略和发展趋势，并根据水资源优化配置的目的，综合考虑生活、生态环境、生产等各部门的用水要求和用水效益, 实现资源、环境、经济的高效配水。百色市地区的水资源规划优化配置须遵循以下几条原则：

（1）优先保证生态与生活用水等公益性用水原则。由于百色市地区属大石山区，石漠化面积大，水土流失严重，生态环境比较脆弱，为确保百色市地区生态环境的良性循环，在配水时应以维持生态环境的林草优先保证，增加土地植被覆盖率，防止石漠化蔓延；而生活用水关系到民众的基本生活需求，生活用水得不到基本保障会对社会的稳定问题产生直接影响，因此，生活和生态环境的基本用水需求应优先满足。

（2）公平配置与可持续发展原则。公平配置原则是指在进行水资源配置时，首先要充分考虑用水不同时段、不同地区和不同部门（或行业）之间的差异，其次要综合考虑人口数量、经济水平、水资源可开发利用难易度及水资源量等因素，对水资源进行合理公平分配。公平性配置原则是人们对经济以外不可度量的因素所采取的一种分配行为[1]，用公平系数或配水权重来体现。在公平配置的基础上，还要考虑远近期经济、社会和生态环境持续协调发展，同时要考虑区域之间的协调发展，既要追求以提高水资源总体配置效率为中心的优化配置模式，还要注重水资源的合理开发利用，并兼顾水资源的保护与治理。鼓励提高水的利用效率，合理配置水资源。

（3）高效用水原则[2]。水资源配置时除首先要满足生态与生活用水优先、公平公正配置以及可持续性原则外，还应考虑用水的经济效益，对于工、农业等生产部门用水户要坚持用水高效原则，在保证最基本的用水效率前提下，抑制浪费水量大和效率太低的企业和部门用水量需求，在地区和行业之间提倡竞争用水，最大限度地发挥用水户的综合经济效益。

2.2 总体思路

百色市地区水资源规划优化配置的主要目的是根据该地区“十二五”发展规划目标，协调好第一、二产业以及第三产业间的发展问题，破解水资源在百色经济社会发展过程中的瓶颈难题，将区内宏观经济系统和水资源系统有机结合起来，使水资源能满足人口的增长需要，逐步扩大农业供水面积，保证工业供水，保障用水安全，保持水源地及库区周边生态环境良好，发挥水资源在城市形象中的重要作用，提高人们节水护水意识，使水资源在百色经济社会中的基础作用更加突出。本文主要探讨和分析以生活、生态、生产协调发展为主目标的水资源优化配置模型，在现有的供水系统和可供利用的水资源条件下，优先保证生活与生态用水的前提下，水资源优化配置的核心主要满足区域内重点产业如“千亿铝产业”的用水需求、加快发展以水资源为重点的旅游业、加快水利枢纽建设，提高内河航运能力和航程、充分利用水资源优势营造良好的城市环境，寻求农、林、渔等产业与工业用水之间的合理结构，最大限度地提高水资源综合经济效益。

3 水资源优化配置模型

3.1 配置模型

（1）缺水量目标U：缺水量最小。

本式只对缺水的情况进行累加。

式中 Xikt——规划水平年内第i 个水资源分区第k 用水部门（主要指工业、农业、渔业、生活、生态用水、城市水环境用水）第t 时段的需水量；

Siktt——规划水平年内第i 个水资源分区第k 用水部门（主要指工业、农业、渔业、生活、生态用水、、城市水环境用水）第t 时段的供水量；

Ψikt——第i 个水资源分区第k 用水部门相对其他用水部门优先得到供给水资源的权重。

（2）效益目标V。对水资源优化配置后，使各用水部门产生的综合效益最大，即：

式中 αiktt——规划水平年内第k 用水户在第i 个水资源分区内的第t 时段环境效益系数；

δikt——规划水平年内第k 用水户在第i 个水资源分区内的第t 时段经济效益系数；

ξiktt——规划水平年内第k 用水户在第i 个水资源分区内的第t 时段节水水平效益系数；

Biktt——规划水平年内第k 用水户在第i 个水资源分区内的第t 时段在供水为Oikt时的效益；

Oiktt——规划水平年内第k 用水户在第i 个水资源分区内的第t 时段的用水量。

由于各生产部门以及各行业间存在效益差异，因此应在不同时段不同供水量情况下考虑经济效益、环境效益和节水效益的因素，特别是在缺水的情况下，应优先考虑或满足效益好的行业或企业，而对效益差、耗水量大的企业应缩减或抑制其大量用水；对排污量大、对水质造成严重污染的行业或企业如造纸业、糖业，在配水时降低其配水权重, 促使其改进工艺，减少污水排放量, 以避免清洁水源受到污染；对节水水平较高，水重复利用率高的企业应该取得优先用水权和较高的供水保证率。因此为实现水资源优化配置，提高用水综合效益和水资源利用率，应对不同的用水户从经济效益、环境效益和节水效益因素等方面加以考核，督促各用水部门或企业改进工艺水平和生产流程，增强节能减排的意识，提高生产效率和产出。一般情况下，企业效益越好，节水水平越高，经济效益系数和节水效益系数就越大，而环境污染越大的，则环境效益系数的取值越小。

3.2 约束条件

（1）用水权重Ψik约束。

根据优先配水原则，Ψ生活>Ψ生态、环境>Ψ工业>Ψ农业>Ψ渔业>Ψ林业>0。

（2）可用水量约束。

式中 WT——总可利用水量；

Wsw——地表水可利用水量；

Wgw——地下水可利用水量；

Wow——其他可利用水量（中水回用，雨洪资源利用）。

（3）各用水部门需水量约束。

①最小需水量约束。

式中 Xk——第k 用水部门的用水总量；

k——第k 用水部门；

Xk——第k 用水部门的最低用水总量。

②最大需水量约束。

式中 Xk——第k 用水部门的用水总量；

k——第k 用水部门；

Mk——第k 用水部门的最大用水总量。

在满足各约束条件的同时，还需满足各变量均为正。

4 讨论与建议

百色市水资源规划的核心是提高水资源的综合利用效率，满足工、农业，生活、生态用水，并大力发展与水的关联产业，最大限度地发挥水资源综合效益。但是随着经济和人口的快速增长，工、矿企业的迅猛发展，农田灌溉面积的扩大，鱼类养殖业的兴起，第三产业（与水有关的旅游产业、内河航运）的用水要求，势必造成用水紧张局面。而百色市境内岩溶发育，生态环境脆弱，地下河分布广泛，地下水丰富但开发利用条件差，部分县市的控制性调节工程少，水资源的供需矛盾日益突显，工程型缺水和季节性缺水普遍存在。水资源的供需矛盾日趋严重。为解决百色市境内用水供需矛盾，建议首先应充分利用百色市水资源储量丰富的优势，因地制宜，科学规划、合理开发，在开发条件良好的地区，大力发展和兴建大中型的控制性调节水源工程； 而在北部的大石山区内要以雨水集蓄利用为重点，发展中、小、微型集水工程（如水窖、地头水柜）的建设，逐步建设雨水集蓄工程；并根据地方降雨特征，调整农业品种结构，发展抗旱作物，在右江河谷等地形条件好的地方，要加强标准化基本农田建设，提高农田的雨水利用效率。其次要对水源地实施重点保护，建设好水源保护林，杜绝一切引发水源地污染的人为行为；提高灌溉效率，减少输水渠道的“跑、冒、滴、漏”，大力发展喷灌、滴灌、微灌等高效节水农业工程建设；对于工业，根据水源地情况，进行合理布局，提高节水技术水平，提高工业用水循环利用率。同时应加强对水利工程的管理，并优化水资源管理行政体制。

[1] 王浩，汪林.水资源配置理论与方法探讨[J]. 水资源综合规划，2004，（3）增版:50-70.

[2] 刘丙军，陈晓宏，江涛. 基于水量水质双控制的流域水资源分配模型[J].水科学进展，2009，20（4）：513-517.