昭鲁坝区水资源开发利用现状与优化配置分析

太光宏

(昭通市水利局水利工程管理站，云南 昭通 657000)

1 研究区概况

规划区行政区划涉及昭通市昭阳区、鲁甸县，地理位置介于东经103°18′～103°54′，北纬27°30′～27°44′之间。规划区属金沙江下段水系的横江流域和牛栏江流域，区内主要河流为流向北东的洒渔河(上部称龙树河)、北流的昭鲁河、南流的冷水河和小寨河(沙坝河)，均为金沙江右岸二级支流，除小寨河注入牛栏江外，其余均注入横江支流，其中牛栏江流域主要分布在鲁甸县境内，而昭阳区境内均属于横江流域[1]。

2 水资源开发利用现状

2.1 现状供用水量

2.1.1 供水量

2019年全市总供水量为10.4492亿m3。其中，地表水源供水量10.2300亿m3，地下水源供水量0.1988亿m3，其他水源(非常规水源)供水量0.0204亿m3。

2.1.2 用水量

2019年昭通市河道外总用水量10.4546亿m3其中，农业灌溉用水量5.1030亿m3，占总用水量的48.8%；林牧渔畜用水量0.9449亿m3，占总用水量的9.0%；工业用水量1.2910亿m3，占总用水量的12.3%；城镇公共用水量0.6117亿m3，占总用水量的5.9%；居民生活用水量2.1190亿m3，占总用水量的20.3%；生态环境补水量0.3850亿m3，占总用水量的3.7%。

2019年用水消耗量为6.5112亿m3。其中，农业灌溉用水消耗量4.3540亿m3，工业用水消耗量0.5162亿m3，生活用水消耗量1.2560亿m3，生态环境用水消耗量0.3850亿m3。全市综合耗水率62.3%。

2.2 水量平衡分析

2019年全市水资源量110.4亿m3，比多年平均偏少13.7%。入境水量471.8亿m3，出境水量575.7亿m3，总耗水量6.5亿m3。

2.3 水资源开发利用现状

2019年水资源量的时空分布不均匀，全市主要江河汛期(5—10月)径流占年径流的20.8%～71.3%，主汛期(6—9月)径流占年径流的10.7%～58.8%。降水量呈现由北向南、由高山向河谷减少趋势。受高原季风及特殊自然地理气候的影响，枯季少雨，旱灾严重；雨季水多，单点暴雨频繁，局部洪涝灾害突出[2-4]。

2019年全市水资源量110.4亿m3，每平方公里产水量为49.20万m3，人均占有水资源量为1955 m3。盐津县人均水资源量最多为3205 m3，昭阳区人均水资源量最少为700 m3。

3 昭鲁坝区水资源优化配置措施分析

3.1 水资源配置规划总体布局

以渔洞水库南北干渠为主轴线，以永丰、段家石桥、黑石罗、月亮湾等中型水库为支撑，其余小型水库为补充，以农业高效节水工程为先导，加大利用再生水工程，以维护河流生态健康为目标，通过水资源合理配置和优化调度，构建“河库连通、多源互补、清水循环、人水和谐”的昭鲁坝区生态水网工程格局。

根据昭鲁坝区生态水网总体布局，昭鲁水网建设新增中小型水库工程4件，水系连通工程2件，灌区工程3件，水源地保护工程1件，再生水利用工程2件。高效节水灌溉工程新增灌溉面积8513 hm2。新建水库工程主要特性如下表1所示。

表1 新建水库工程主要特性

3.2 水资源优化模型架构

本研究基于二元水循环的理论及调控体系，开发了区域水资源优化配置模拟模型(Water Allocation and Simulation Model,简称WAS模型)，见图1，该模型可分解为五大模块，包括水循环模拟模块、蒸发计算模块、水资源配置模块、再生水模块、行业理论用水模块、统计分析模块。

图1 WAS模型结构图

模型的运算过程如下：通过水循环模块模拟区域水资源变化，运用配置策略及规则进行水资源优化配置的计算，同时将人工取-用-耗-排水数据反馈给水循环模块进行实时模拟下一时段区域水资源变化，以此往复，直到计算结束，提出最终优化方案。

3.3 水资源配置结果

根据水资源配置思路和原则，进行各片区用水户需水量与水利工程供水量的1971—2013年水资源配置计算。根据计算可得：

(1)2020水平年时。P=75%，规划区需水量2.74亿m3，各类水利工程供水量 2.71亿m3，缺水量0.03亿m3，缺水率1%，2020年规划区供需已平衡；P=95%，规划区需水量2.97亿m3，各类水利工程供水量 2.92亿m3，缺水量0.05亿m3，缺水率2%，已经基本平衡。

(2)2030水平年。P=75%，规划区需水量 3.34亿m3，各类水利工程供水量 3.34亿m3，缺水量0.002亿m3，缺水率0%，2030年规划区供需已平衡；P=95%，规划区需水量3.59亿m3，各类水利工程供水量 3.55亿m3，缺水量0.04亿m3，缺水率1%，2030年规划区供需已平衡。

3.4 重点大中型水库供水合理性分析

为了反映遗传算法对水库供水过程的优化过程，并判断优化后水库供水量的可信程度，本研究采用《昭鲁坝区生态水网建设规划》报告中的成果进行对比分析。

通过表2对比可以看出，2020年昭鲁坝区水资源配置结果，相对于已有规划配置成果，优化算法的平均相对误差为17%，2030年昭鲁坝区水资源配置结果，相对于已有规划配置成果，优化算法的平均相对误差为8%，从一定程度上证明了优化算法配置结果的合理性，说明优化算法配置结果可信。

表2 渔洞水库配置结果对比(多年平均)

3.5 昭鲁坝区水资源优化配置效果

(1)通过水资源供需结果表明，通过水资源优化配置和调控，昭鲁坝区在用水增长的同时，缺水率不断减少，表明通过水资源优化配置和调控，坝区内各片区水资源供需更趋均衡。

(2)昭鲁坝区生态水网建设后，将逐步退还支流生态水量，增加河湖湿地生态补水，修复支流和湖泊水生态功能，对改善城市景观、农村生态环境具有重要作用，具有良好的生态环境效益。

(3)昭鲁坝区水资源处于承载适中状态，并呈变好趋势，说明坝区水资源一定程度上可以满足其社会经济发展规模，且区域水资源与社会经济、环境发展的协调程度越来越好。

4 结 语

综上所述，在一个特定流域或区域内，通过工程与非工程措施并举，对有限的不同形式的水资源进行科学合理的分配，使有限的水资源得到合理、充分的利用，可获得最佳的综合效益。昭鲁坝区通过水资源优化配置，促进了水资源空间均衡和水资源供需平衡，昭鲁坝区现状水平年、2020水平年、2030水平年的综合缺水率分别为14%、1%、4%，表明通过水资源优化配置和调控，坝区内各片区水资源供需更趋均衡。