水资源供需平衡的分析与优化

漳河流域划分为6个子流域,k=1,2,…,6,分别代表浊漳南源、浊漳西源、浊漳北源、清漳河、浊漳干流和漳河干流6个子流域。每个子流域有r个用水部门,r=1,2,3,4,分别表示生活用水,第一产业用水,第二、第三产业用水和生态用水。

1.各子流域当地水源分析

设子流域k各类用水部门需水量为d kj(j=1,2,3,4),根据各地水源供给关系对当地水源进行分配,当地水源配置后计算子流域k用户j的缺水量qs kj。子流域k当地水资源供给关系见图5.1。

图5.1　子区k当地水源供给关系图

根据图5.1可求得子流域k当地水源对各用水部门的供水量,以及子流域k缺水总量QS k(即子流域k需要过境水源供给总量),且QS k=,其中qskj为当地水源配置后子流域k用户j的缺水量。

对于漳河流域,当地水源有集蓄雨水、回用污水和地下水；用水户包括生活、第一产业、第二第三产业和生态环境四类,四类用户有不同的水质要求,遵循回用污水优先供给生态环境,集蓄雨水优先供给第一产业的原则进行配置。

2.流域过境水源分析

图5.2　水资源供需状况分析流程图

根据流域水资源系统概化图,从上游到下游分析各子流域之间的水力联系,计算各子流域水资源供、需水量,研究流域水资源供需状况。流域水资源供需状况分析流程见图5.2。

子流域k(k=1,2,3,4)过境水可供水量为

子流域k(k=5,6)过境水供水量为

式中:VG k为过境水向子流域k的工程供水能力；WG k为子流域k的过境水水资源可利用量；DGk为子区k过境水许可取水总量；Rk为子流域k过境水量。

根据子流域间水力联系,子流域5过境水量为

子流域6过境水量为

式中:I k为子流域k区间入流量。(www.xing528.com)

3.供需平衡结果

在水资源现在供水能力基础上,分析50%、75%、95%三个水平年供水状况；在需水方面,考虑现状年和2020年、2030年的“基本方案”和“强化方案”两套需水状况,进行上游地区水资源供需平衡分析。

2010年供需平衡分析成果见表5.1。由表5.1可知,对于50%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源、西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,但是考虑到侯壁断面下泄水量要求,整个浊漳河水资源为供不应求状况。对于75%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源天然径流量不满足过境水需水量,且没有下泄水量,为供不应求状况；浊漳河西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,但是不满足侯壁下泄水量要求,整个浊漳河水资源为供不应求状况。对于95%水平年,供需状况与75%年型相同,但是浊漳河南源缺水状况更为严重,由于侯壁下泄水量要求减小,浊漳河西源、北源和干流三个子流域的缺水状况较75%水平年有所缓解。

2020年基本方案和强化方案供需平衡分析分别见表5.2和表5.3。由表5.2可知,基本方案需水状况下,对于50%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源天然径流量不满足过境水需水量,且没有下泄水量,为供不应求状况；浊漳河西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,但是不满足侯壁下泄水量要求,整个浊漳河水资源为供不应求状况。对于75%水平年和95%水平年,供需状况与50%年型相同,但浊漳河南源和整个浊漳河缺水状况更为严重。由表5.3可知,强化方案需水状况下,对于50%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源天然径流量不满足过境水需水量,且没有下泄水量,为供不应求状况；浊漳河西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,整个浊漳河满足目标下泄水量要求,为供大于求。对于75%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源天然径流量不满足过境水需水量,且没有下泄水量,为供不应求状况；浊漳河西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,但是不满足侯壁下泄水量要求,整个浊漳河水资源为供不应求状况。对95%水平年,供需状况与75%年型相同,但浊漳河南源和整个浊漳河缺水状况更为严重。

表5.1　2010年供需平衡分析成果　单位:万m3

注 1.过境水需水量③=需水总量①-当地水源可供水量②。
2.下泄水量⑤=天然径流量④-过境水需水量③。
3.要求下泄水量⑥为根据《清漳河水资源配置方案》和《浊漳河水量分配方案》,要求刘家庄断面和侯壁断面的下泄水量。
4.盈亏量⑦=下泄水量⑤-要求下泄水量⑥。

表5.2　2020年基本方案供需平衡分析　单位:万m3

表5.3　2020年强化方案供需平衡分析　单位:万m3

续表

2030年基本方案和强化方案供需平衡分析分别见表5.4和表5.5。由表5.4可知,基本方案需水状况下,对于50%水平年,清漳河子流域水资源供大于求；浊漳河南源天然径流量不满足过境水需水量,且没有下泄水量,为供不应求状况；浊漳河西源、北源和干流天然径流量大于过境水需水量,但是不满足侯壁下泄水量要求,整个浊漳河水资源为供不应求状况。对于75%水平年和95%水平年,供需状况与50%年型相同,但浊漳河南源和整个浊漳河缺水状况更为严重。由表5.5可知,强化方案需水状况与基本方案需水情况相同,但缺水量有所下降。

表5.4　2030年基本方案供需平衡分析　单位:万m3

表5.5　2030年强化方案供需平衡分析　单位:万m3

清漳河子流域50%、75%和95%三个年型下,基本方案和强化方案满足下泄水量要求,水资源供需状况为供大于求。

浊漳河子流域50%年型下,只有2020年强化方案满足下泄水量要求,水资源供需状况为供大于求,其他水平年基本方案和强化方案及75%和95%年型下不能满足下泄水量要求,水资源供需状况为供不应求,且供需矛盾逐年加剧。