永修县水资源供需平衡及优化配置探讨

杨宝成

中达（福建）建设服务有限公司，福建 泉州 362000

1 区域概况

永修县位于江西省九江市，东临潘阳湖、西依云居山、南与南昌市接壤，北与武宁县、德安县、庐山市相连。全县总面积2 035 km2，其中耕地面积826.66 km2，总人口119.60万，境内贯穿潦河、修水河两大水系。永修县境内地势东低西高，并表现出明显的梯级分布形态，105 国道以西主要为山岭丘地，杨岭山和云山最高海拔达1 069 m，105国道以东则为海拔不足30 m的河湖冲积平原。全县下辖4 个乡，12 个镇。县域内沟壑纵横，呈现出典型的大陆性季风气候，夏秋多雨，春冬干旱，年降水量均值为1 486 mm，年气温均值10.40～18.80 ℃，无霜期165～204 d。永修县年径流深度平均为59.40 mm，年均地表水资源量为6.89×108m3。因受到地形及气候条件的影响，该县水资源时空分布不均匀，6-9月降水量在年降水量中占比70.40%，县域内河川径流年内分配不均衡，年际变化大，普遍存在工程性和水质型缺水问题。

2 水资源调控模型

2.1 模型原理

借助水资源调控网络模型进行不同分区水量平衡节点计算，该模型对于长系列、多节点水资源配置较为适用，且具有处理精度高、过程简洁等优势。模型公式表示如下：

式中：W调入—节点从外流域调入水量（×104m3）；W调出—节点向外流域调出水量（×104m3）；W区间—节点在该时段的区间水量（×104m3）；W上—上节点来水量（×104m3）；S时段初—时段初需水量（×104m3）；S时段末—时段末需水量（×104m3）；W回归—节点在时段内接受的回归水量（×104m3）；W库损—水库损失水量（×104m3）；W泄—水库下泄水量（×104m3）；W工业—时段内工业用水引水量（×104m3）；W农业—时段内农业工业用水引水量（×104m3）。

各分析时段内的非水库节点，水库漏损和蓄水量均取0，运用式（1）便可求得分区节点水量供需平衡情况。

2.2 约束条件

在计算分析该县水资源供需关系时，应通过水资源网络模型将具体区域概化为节点和连线，结合边界条件，计算时间和空间尺度上县域内各节点水资源变化过程分析，以揭示地区水资源变化规律。基于以上模型绘制节点概化范围内供需水初始条件，并将相关参数输入模型。节点类型主要有水源、河流、回归水、回流、入流水等，借助箭线连接网络节点后体现区域水量输送关系，并尽可能将连线箭头和径流方向保持一致。永修县水资源系统在物理上由水源、供水工程、用水户、输水线路等构成，调控模拟模型节点图则主要由水库节点、用水节点、控制断面、引水及提水向线、水力流向线等组成。根据以上初始化分析及永修县水资源分布实际，构建起县域水资源调控网络模型。

以2020年为现状基准年，2030年和2040年为近期和远期水平年，结合县域1991-2020年蒸发量、径流量、降水量等时间序列资料，提取并分析整理包括水库、水文、用水定额、径流、工程条件等在内的模型输入参数。出于县域内各节点水量平衡方面的考虑，应以用水效率、动态供需平衡、供水许可总量、社会经济指标、水库水量连续约束等为调控网络模型的约束条件。考虑轻重缓急后，模型供水次序应为城镇生活用水、农业灌溉、生态需水、农村生活用水，模型供水水源应优选当地水和非常规水源，在此基础上再考虑水库蓄水、地表水和地下水。

2.3 水资源供需平衡分析

应用调控网络模型进行永修县水资源供需状况分析，再结合模型输出实际及数据管理需要，通过Access 和Excel 联合编程技术将其设计为功能单一、相互独立的模块输入，所得到的永修县水资源供需平衡分析结果详见表1。从表中计算结果可以看出，2030 年中等枯水年永修县可供水量和需水量分别为8 155×104m3和9 533×104m3，存在1378×104m3的水资源缺口，缺水率为14.46%；而在特枯年份，可供水量和需水量分别为8 004×104m3和10 396×104m3，存在2 392×104m3的水资源缺口，缺水率为23.01%。2040 年中等枯水年和特枯年份缺水率分别为19.29%和54.31%。可见，在不开源的情况下，仅利用非常规水、节水等工程措施，在2030年和2040年枯水年份该县均存在较大的水资源缺口。

表1 永修县水资源供需平衡分析表

3 水资源优化配置

立足水资源优化配置以改善县域生态环境，推进经济社会可持续发展方面的考虑，必须统筹兼顾水资源开发、用水效率等方面，以供需平衡为依据，加强供需水预测、节水规划及水资源承载力评价，充分利用调控网络模型进行规划水资源供需平衡分析，提出切实可行的县域水资源优化配置方案。永修县近期和远期水平年水资源配置方案具体见表2和表3。根据表中优化配置结果，永修县2030年总供水量9 520×104m3，其中地表水7 654×104m3、地下水1 131×104m3、非常规水735×104m3；向城镇、农村、生活及生态分别配置水量6 631×104、645×104、2010×104、234×104m3；2040年总供水量14 052×104m3，其中地表水9 375×104m3、地下水3 247×104m3、非常规水1 430×104m3；向城镇、农村、生活及生态分别配置水量8 840×104、1 164×104、3 201×104、847×104m3。近期和远期，该县水资源供需均能达到理想的平衡状态。

表2 永修县近期水平年水资源配置计划表 单位：×104m3

表3 永修县远期水平年水资源配置计划表 单位：×104m3

4 结论

综上所述，根据永修县各经济部门实际需水量统计数据，结合地区气候特征及水资源实际，通过水资源调控网络模型进行县域水资源供需评价，所提出的县域水资源优化配置方案切实可行。根据分析，2020年永修县水资源供需缺口不大，但随着社会经济的发展，在近期和远期，水资源供需缺口持续扩大，在不开源的情况下，即使通过非常规用水、节水等工程措施仍无法解决较大的水资源供需缺口。采用文章所提出的县域水资源配置方案后既能有效环节该县近期和远期水资源供需矛盾，又能充分发挥水资源规划优势，保证县域水资源供给能力及社会经济协调发展。