济南黄河水量优化分配方式探讨

孟 斌，王 义

（山东黄河河务局供水局济南供水分局，山东 济南 250000）

1 济南市雨水情及黄河引水现状

1.1 济南市雨情、水情

济南市多年平均降水量为647.9mm，且时空分布不均匀，年际变化大。济南虽然有地下水、水库水、黄河水、长江水等多种水资源，但水资源总量并不多。全市多年平均水资源量17.48亿m3，其中黄河水为主要的水资源，约占1/3。人均占有量仅为247m3，低于全省平均水平，亩均水资源占有量为322m3，约为全国亩均占有量的1/6，水资源短缺严重。

1.2 济南黄河引水现状

济南引黄供水始于1955年，目前，济南市有引黄水闸11座，设计引水流量225m3/s，11处引黄灌区设计灌溉面积18.11万hm2。现在黄河水每年引水指标为5.68亿m3，自2000—2014年年均引水4.95亿m3，农田水利灌溉工程的建设以及节水措施的不断改进，使农业用水效率不断提高，供水用途也由最初的农业灌溉发展为农业灌溉、城乡居民生活、工业生产及生态用水等多目标、全方位供水。

从长远看，黄河水资源依然是济南市最稳定、最可靠的水资源。但由于黄河上中游降雨量减小、修建水库等因素，用水条件改善，引水量加大，以及社会经济的发展，黄河下游来水量有减少的趋势，济南市水资源的供需矛盾将长久存在。因此，合理利用黄河水，建设节水型社会，对济南市的社会发展至关重要。

2 现行水量分配存在的问题

2.1 用水效率低，黄河水浪费严重

目前，农业引黄用水效率低，引黄灌溉水利用系数只有0.5左右，远低于发达国家的0.7～0.8，节水有较大的提升潜力。

2.2 引水分配指标与用水节水水平没有挂钩

枯水年份，来水量减少时，依照丰增枯减原则，采用的方法是不论各地市、工农业节水程度高低，都按照原来的用水量减少同样的百分数来减少分配的水量，这种管理办法，操作简单、方便，但不利于促进节水。节水好的地区多年通过实施各种节水措施，提高了水的利用率，如遇枯水年，分配的水量减少同其他地区同样的百分数，用水则更加紧张，影响农业灌溉，总的效益影响较大；而节水措施差的地区浪费水较严重，每立方水产生的效益低，遇上缺水，即使减少部分水量，对他们影响也相对较小。总的来说，引水分配指标与用水节水水平没有挂钩，节水效率有高有低，造成总体用水效率低下，不利于节约用水。

2.3 流域与区域管理脱节，相关法律法规有待完善

现行《中华人民共和国水法》规定，国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制。但现状仍然是流域管理服从于行政管理，依然不能解决日益严重的水危机。此外，没有核实灌区实际需用水量，节水好的灌区往往申报的用水量偏少，而节水差的灌区申报的用水量偏多。这样核减后节水好的灌区用水量偏少，节水差的灌区用水量偏多。因此探讨济南黄河在分配指标一定的总量下，根据黄河来水减少的条件下，通过内部挖潜，实施节水灌溉，重新优化分配济南黄河水量具有重要的理论和现实意义。

3 分配方案

3.1 分水原则

建立引水分配指标与用水节水水平相适应的关系，根据各地市农业节水水平高低，以及各引黄灌区农业灌溉水利用系数的不同，比较得出相对差额，分别给予不同的权重。在枯水年份进行水量的优化分配，节水水平高的，水量核减少，节水水平较低的，水量核减多。

依据水法，来水量减少时，应当首先满足城乡居民生活用水的需要，合理安排农业、工业、生态环境用水，防止黄河断流。故确保非农业用水100%的保证率，本次研究模型优化农业用水。选取2014年现状来水进行分配，优化未来来水量减少时的供水量。本文将引黄闸农业灌溉水利用系数比较差额作为分水依据。

3.2 模型的建立

1）目标函数即为供需水量差额最小。

式中：i为第1,2,3,…11座引黄闸；α为农业节水潜力缺水量，亿m3；Wi为第i座引黄闸农业需水量，亿m3；Pi为第i座引黄闸农业分配水量，亿m3。

2）约束条件

（1）各引黄闸农业用水量等于净水量除以农业灌溉水利用系数

式中：Ni为第i座引黄闸农业净水量，亿m3；ηi为第i座引黄闸农业灌溉水利用系数。

（2）节水条件下农业分配水量计算

第i座引黄闸农业实际供水量Pi

3.3 济南黄河引水情况以及结果分析

选取2014年济南黄河引水数据对建立的模型进行优化和调试。分析济南市引黄闸农业用水、农业灌溉水利用系数等指标数据，将农业灌溉水利用系数比较差额，并且将引黄闸农业灌溉水利用系数差额。

第i座引黄闸农业减少的水量ΔPi这些数据输入模型，优化水量分配。结果如表1。

表1 来水量减少10%时引黄灌区引黄农业用水量情况

2014年，济南11座引黄闸农业引水量为31059.69 万 m3，非农业引水 32667.22 万 m3，合计63726.9万m3。非农业用水保证率100%的情况下，农业用水保证率为79.5%，模拟枯水年份来水量减少10%，依照丰增枯减原则，减少的水量按比例减少10%与优化减少比较，以及供水量按比例分配与优化分配比较分析，节水水平高的灌区，水量核减少，节水水平低的灌区，水量核减多。通过模拟计算，枯水年份在来水量减少10%的情况下农业优化分配的供水量即为水量优化分配方案。

4 结语

1）通过对济南黄河水量优化方式进行探讨，确定引水分配指标与用水节水水平挂钩，枯水年份来水量减少10%，在非农业用水保证率100%的情况下，节水水平高的灌区水量核减少，节水水平低的灌区水量核减多，水量分配上向节水好的灌区倾斜，较好地解决了水量短缺时各地市农业分水“一刀切”的问题。

2）有利于建立水权交易市场。农业节水水平的提高，使结余的水量激发了企业要求农业向工业实施水权转换的强烈意愿，缺水用户可以购买到急需的水资源，这样不仅使水资源能够高效利用，而且还能够部分消除行政指令分配水资源的局限性，缓解水资源对该地区经济社会发展的制约。

3）促进节水和水价形成机制的建立。逐步提高水价，枯水年优化分配水量，丰水年份采取阶梯水价方式。促进水资源的科学管理，使有限的黄河水资源发挥更大的作用。

4）进一步完善流域与区域管理相适应的法律法规。合理划分流域与行政区域水行政管理权限，解决地方法规与部门规章衔接不够、管理职能交叉等问题。适当对流域管理机构进行扩权，增强流域涉水利益相关者的参与权，将流域管理机构真正成为流域委员会的执行机构，保证节水制度的有效实施。