（水利工程专业论文）浙江省临海市水资源优化配置研究.pdf

摘要 摘要 通过对近2 0 年来临海市水资源发生的变化及水利工程建设的成果和存在问 题进行全面的调查和理论分析研究，得出现状工况下不同保证率全市的可供水 量，通过科学分析研究，提出近期( 2 0 1 0 年) 、中期( 2 0 2 0 年) 及远期( 2 0 3 0 年) 各个时期临海市经济社会发展所必需的水资源量，从而得出不同时期不同保 证率下的水资源短缺量。进而以此为基础，科学比选，把治理开发与环境保护和 水资源的可持续利用紧密结合起来，对临海市近期和中长期的水资源开发、利用、 调配、节约和保护提出优化配置的成果，以此确定今后临海市水利事业的各项建 设内容。 论文首先论述了水资源优化配置的基础，包括临海市水资源的特点、水资 源开发利用的现状、需水预测、水资源供需平衡计算；然后论述了水资源优化配 置工程规划，包括节水减污工程规划、水源工程规划、水资源配置方案、水资源 跨流域合理配置、水环境保护规划等；接着，以牛头山水库为例，说明了水资源 优化配置的实践应用。最后，对所取得的成果作了扼要总结，指出了今后需进一 步研究的方向。 关键词：水资源优化配置节水 1 1 1 a b s t r a c t a b s t r a c t a b s t r a c t ：b yt h ed i s c u s s i o no ft h ec h a n g e so fw a t e rr e s o u r c e sh a p p e n e di n l i n h a ii nt h ep a s tt w od e c a d e s ，b yt h ec o m p r e h e n s i v ei n v e s t i g a t i o na n dt h e o r e t i c a l a n a l y s i s o ft h ea c h i e v e m e n t sa n d p r o b l e m s i nt h ec o n s t r u c t i o no f h y d r a u l i c e n g i n e e r i n g ，t h ew a t e rs u p p l yc a p a c i t yi nt h ew h o l er e g i o ni nd i f f e r e n tg u r a n t e er a t e s u n d e rc u r r e n tc o n d i t i o n sw a si n d u c e d a f t e rs c i e n t i f i ca n a l y s i s ，t h ew a t e rr e s o u r c e s a m o u n tn e e d e df o r t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n ds o c i e t yi nl i n h a ii n3 p e r i o d s s h o r t r a n g e ( 2 0 10 ) ，m i d d l e r a n g e ( 2 0 2 0 ) a n dl o n g r a n g e ( 2 0 3 0 ) w a sb r o u g h t f o r w a r d a n dt h u st h ew a t e rs h o r t a g ea m o u n ti nd i f f e r e n tp e r i o d su n d e rd i f f e r e n t g u a r a n t e er a t e sw a se l i c i t e d b yt h es c i e n t i f i cc o m p a r i s i o na n dc h o i c e ，b yt h ec o h e r e n t c o m b i n a t i o no fu t i l i z a t i o n ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n ds u s t a i n a b l eu s a g eo fw a t e r r e s o u r c e s ，t h eo p t i m a la l l o c a t i o nr e s u l t so fe x p l o i t a t i o n ，u t i l i z a t i o n ，d e p l o y m e n t ， w a t e r - s a v i n ga n dp r o t e c t i o no f w a t e rr e s o u r c e si ns h o r tr a n g ea n dm i d d e l o n gr a n g ei n l i n h a iw e r ea d v a n c e d t h ec o n s t r u c t i o nt a r g e t so fw a t e rc o n s e r v a n c yc a u s ei nt h e f u t u r ei nl i n h a iw e r ec o n f i r m e d f i r s t l y , i nt h ep a p e r , t h eb a s i ck n o w l e d g e so fo h m a la l l o c a t i o no fw a t e r r e s o u r c e sw e r ed i s c u s s e d ，i n c l u d i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e rr e s o u r c e s ，t h ec u r r e n t s t a t u so fw a t e rr e s o u r c e se x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o n ，w a t e rd e m a n df o r e c a s t i n g ，t h e b a l a n c ec o m p u t a t i o no fw a t e rd e m a n da n ds u p p l yi nl i n h a i a n dt h e n ，t h ee n g i n e e r i n g p l a n n i n g sw e r ei l l u s t r a t e d ，i n c l u d i n gw a t e r - s a v i n ga n ds e w a g e r e d u c i n ge n g i n e e r i n g p l a n n i n g ，w a t e r s o u r c e p r o j e e tp l a r m i n g ，w a t e r r e s o u r c e sa l l o c a t i o n s c h e m e ， i n t e r - b a s i na l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e sa n dw a t e re n v i r o n m a t a lp r o t e c t i o np l a n n i n g ， e r e n e x t ，t a k i n gn i u t o u s h a nr e s e r v o i ra sac a s e ，t h ea p p l i c a t i o no fo p t i m a la l l o c a t i o n o fw a t e rr e s o u r c e sw a se x p l a i n e d f i n a l l nt h ea c h i e v e m e n t si n t h e p a p e rw e r e s 1 1 m r l a r i z e da n dt l l er e s e a r c hd i r e c t i o n sn e e d e di nt h ef u t u r ew e r ei n d i c a t e d k e y w o r d s ：w a t e rr e s o u r c e s ，o p t i m a la l l o c a t i o n ，w a t e r - s a v i n g 日u 苗 朗百 合理开发利用水资源、实现水资源的优化配置，是我国实施可持续发展战略 的根本保障。水资源优化配置是多目标决策的大系统问题，必须应用大系统理论 的思想进行分析研究。传统的水资源配置存在对环境保护重视不够、强调供水忽 视高效、注重缺水地区的水资源优化配置而忽视水资源充足地区的用水效率提 高、突出水资源分配效率而忽视行业内部用水合理性等问题，影响了区域经济的 发展和水资源的可持续利用，在水资源严重短缺的今天，必须注重水资源优化配 置研究，特别是新理论和新方法的研究，协调好资源、社会、经济和生态环境的 动态关系，确保实现社会、经济、环境和资源的可持续发展。 水资源能否世世代代地利用下去，取决于人类对水资源利用的行为和方式， 只要人类开发利用水资源的方式合理，利用限度不超过水资源的承载能力并注重 保护水资源，水资源就可永续地利用下去。本文结合临海市的水利现状，依据水 资源可持续利用的原则，如何解决全市水资源的开发利用、配置、治理、节约和 保护等方面的问题，如何以水资源的可持续利用支撑社会经济的可持续发展。因 此，改变水在时间和空间上的不利分布，实现水资源优化配置，使其适合人类的 需要，是人们渴望实现的目标，也是本论文要实现的目标。全文主要由以下内容 组成： 1 ) 论述水资源优化配置基础，主要内容有临海市水资源特点、水资源开发 利用现状、需水预测、水资源供需平衡计算。运用新安江模型计算临海市水资源 总量，分析当地水资源利用现状中存在的问题，建构区域水资源优化配置的理论 和实践框架。针对临海市水资源分布特征是西多东少的情况，探讨全市水资源与 人口、耕地、国民经济发展的不协调，考虑生活用水、生产用水和生态用水之间 的合理配置，同时在不同用水目的之间考虑了合理配置问题。在分析和评价水资 源的总量、相对量、时空特性和开发利用现状的基础上，指出了临海市水资源主 要存在的问题是：供需不平衡，水质日趋恶化。 2 ) 论述水资源优化配置工程规划，主要内容有节水减污工程规划、水源工 程规划、水资源跨流域合理配置、水环境保护规划及水资源可持续利用保障措施。 在分析不同水平年城镇供水系统和农村用水系统的供需平衡状况的基础上，提出 了解决供需矛盾的主要途径，使水资源得到优化配置，主要包括：开发地表水源 地、提高中水利用量等开源措施，调整产业结构、技术挖潜等节水措施。根据区 前言 域优势及制约因素，从政策、开源节流和水资源的保护与管理等方面提出了可持 续开发利用的对策，包括：加强水资源管理，强化节水措施，推广清洁生产，采 取有力措施控制洪涝灾害，防治水体污染，全面实施取水许可制度，优化产业结 构和工业布局，推进水利产业化进程，合理制定水价，利用市场机制配置水资源。 3 ) 以牛头山水库为例，论述水资源优化配置的具体应用。调水考虑工业生 产、生活供水和农业用水三种不同的供水目标，经过综合分析提出了不同规划水 平年推荐的西水东调工程的调水规模。同时兼顾考虑到政治、经济、社会及环境 各方面的因素，从社会角度协调各部门之间的利益和矛盾。提出西水东调是合理 配置水资源、保持社会稳定的需要。 4 ) 对临海市水资源优化配置进行了评价和总结，提出了建议，指出了有待 进一步研究的问题。明晰产权和水权是实现水资源优化配置的前提，水价的调整 和水市场的建立是水资源优化配置的重要手段，政府宏观调控、民主协商、水市 场调节三者有机结合是实现水资源优化配置的体制保证。考虑在市场经济条件 下，有效地利用市场机制，优化水资源配置，提高用水效率，发挥工程效益，通 过市场机制来调节水量，建立完善的水价体系，探索水权交易市场。 本论文的创新性成果有： 1 ) 将新安江模型用于临海市水资源评价，取得了合理的研究成果； 2 ) 明确了可供水量的概念，科学分析计算出临海市水资源可利用量； 3 ) 建立并求解了l 缶海市水资源优化配置模型，优选出临海市水资源配置的 最佳方案西水东调； 4 ) 解决了牛头山水库水资源长期得不到优化配置的复杂难题，科学计算出 牛头山水库水资源优化配置方案，该方案现已付诸实旆。 i i 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 学位论文使用授权说明 2 0 0 6 掣相弓日 河海大学、中国科学技术信息研究所( 含万方数据库) 、国家 图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学 位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期 内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公 布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：通 2 0 0 6 年l 明2 ) 日 河海大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究目的和意义 1 1 1 研究目的 水资源优化配置是在进一步查清水资源及其开发利用现状、分析评价水资源 与水环境承载能力的基础上，提出适应社会主义市场经济需要的水资源合理开 发、高效利用、综合治理、全面节约、有效保护、科学管理的布局和优化配置方 案，作为今后一段时期水资源开发利用与管理活动的基本依据，促进人口、资源、 环境和经济、社会的协调，以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展 1 - 1 0 。 水资源优化配置的具体目标： ( 1 ) 在水资源开发利用方面，开源和节流并重，制定水源地和供水工程布 局规划，抓好节水管理工作，逐步推行分质供水，改进农业灌溉方式，提高工业 用水的重复利用率。基本形成水资源合理配置的格局，满足本市( 尤其是缺水地 区) 社会和经济可持续发展对水资源的需求。 ( 2 ) 在城镇供水方面【l l 】，建立以城区、杜桥为中心的原水供水专道网络， 从量与质两方面基本满足城镇人民生活用水和工农业用水的需求。 ( 3 ) 在地表水环境质量方面，通过水功能区划分，设置水源保护区，增强 水质监测，实施水域纳污总量控制等措施，使生活用水水源地得到保护，水质达 到国家规定的生活用水标准，基本实现本市水资源和水生态系统的良性循环【1 2 】。 ( 4 ) 在地下水资源可持续利用与保护方面，对未超采区地下水开发利用规 划应采用因地制宣，集中与分散相结合，以分散性供水为主的规划方针。对超采 区规划目标是削减开采量，合理开发可利用的地下水，实现分质供水、优水优用。 ( 5 ) 建立节水型社会，建立有效的水环境保障体系。 1 1 2 研究意义 水资源优化配置重视水利与经济社会及生态环境的紧密联系，加强管理等非 工程措施，以提高用水效率为核心，把水资源节约、保护和合理配置放在突出位 置，实现水资源的可持续利用【l 引。 根据水资源优化配置的总体要求，在临海市范围内，从法律法规、政策体制、 工程和科技等方面入手，系统地、逐步地解决水资源开发利用保护中存在的问题， 为临海市2 1 世纪经济和社会可持续发展提供数量和质量有可靠保证的水资源， 河海大学工程硕士学位论文 建立与社会主义市场经济相适应的水资源管理体系，使水资源的供给适应临海市 社会和经济发展的需求，以水资源的可持续利用支撑临海市社会经济的可持续发 展。 1 2 水资源优化配置理论 1 2 1 “以需定供”的水资源配置 该配置理论认为水资源是“取之不尽，用之不竭”的，并以经济效益最优为 唯一目标 1 4 。”。以过去或目前的国民经济结构和发展速度资料预测未来的经济规 模，通过该经济规模预测相应的需水量，并以此得到的需求水量进行供水工程规 划。这种思想将各水平年的需水量及过程均作定值处理而忽视了影响需水的诸多 因素间的动态制约关系，着重考虑了供水方面的各种变化因素，强调需水要求， 通过修建水利工程的方法从大自然无节制或者说掠夺式地索取水资源。其结果必 然带来不利影响，诸如河道断流，地面沉降，海水倒灌，土地盐碱化等。以需定 供没有体现出水资源的价值，缺乏节水意识，也不利于节水高效技术的应用和推 广，会造成社会性的水资源浪费。因此，这种牺牲资源、破坏环境的经济发展， 需要付出沉重的代价，只能使水资源的供需矛盾更加突出。 1 2 2 “以供定需”的水资源配置 “以供定需”的水资源配置，是以水资源的供给可能性进行生产力布局，强 调资源的合理开发利用，以资源背景布置产业结构，它是“以需定供”的进步， 有利于保护水资源【1 5 】。水资源的开发利用水平与区域经济发展阶段和发展模式密 切相关，水资源可供水量是随经济发展相依托的一个动态变化量，“以供定需” 在可供水量分析时与地区经济发展相分离，没有实现资源开发与经济发展的动态 协调，可供水量的确定显得依据不足，并可能由于过低估计区域发展的规模，使 区域经济不能得到充分发展，这种配置理论也不适应经济发展的需要。 1 2 3 基于宏观经济的水资源配置 无论是“以需定供”还是“以供定需”，都将水资源的需求和供给分离开来 考虑，要么强调需求，要么强调供给，并忽视了与区域经济发展的动态协调。于 是结合区域经济发展水平并同时考虑供需动态平衡的基于宏观经济的水资源优 化配置理论应运而生。传统的基于宏观经济的水资源优化配置与环境产业的内涵 及可持续发展观念不相吻合，环保并未作为一种产业考虑到投入产出的流通平衡 2 河海大学工程硕士学位论文 中，水环境的改善和治理投资也未进入投入产出表中进行分析，必然会造成环境 污染或生态遭受潜在的破坏【”d6 】。因此，传统的宏观经济理论体系有待革新。 1 2 4 可持续发展的水资源配置 水资源优化配置的主要目标就是协调资源、经济和生态环境的动态关系，追 求可持续发展的水资源配置 1 7 _ 1 9 1 。 可持续发展的水资源优化配置是基于宏观经济的水资源配置的进一步升华， 遵循人口、资源、环境和经济协调发展的战略原则，在保护生态环境的同时，促 迸经济增长和社会繁荣。目前我国关于可持续发展的研究还没有摆脱理论探讨多 实践应用少的局面，并且理论探讨多集中在可持续发展指标体系的构建、区域可 持续发展的判别方法和应用等方面。在水资源的研究方面，也主要集中在区域水 资源可持续发展的指标体系构筑和依据已有统计资料对水资源开发利用的可持 续性进行判别上。因此，可持续发展理论作为水资源优化配置的一种理想模式， 在模型结构及模型建立上与实际应用都还有相当的差距，但它必然是水资源优化 配置研究的发展方向【2 0 之”。 1 3 水资源优化配置研究述评 1 3 1 水资源优化配置的内涵 综上所述，水资源优化配置是指在一个特定流域或区域内，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，其最终目的就是实现 水资源的可持续利用，保障社会经济、资源、生态环境的协调发展【2 2 。2 7 l 。水资源 优化配置的实质就是提高水资源的配置效率，一方面是提高水的分配效率，合理 解决各部门和各行业之间的竞争用水问题。统计资料表明，无论是从时间过程还 是从不同国家的横向对比来看，随着社会经济的发展，农业用水将大量被工业和 生活用水所取代。另一方面则是提高水的利用效率，促使各部门或各行业内部高 效用水。 水资源优化配置包括需水管理和供水管理两方面的内容。在需水方面通过调 整产业结构与调整生产力布局，积极发展高效节水产业抑制需水增长势头，以适 应较为不利的水资源条件。在供水方面则是协调各单位竞争性用水，加强管理， 并通过工程措施改变水资源天然时空分布与生产力布局不相适应的被动局面。 1 3 2 水资源优化配置研究的发展方向 ( 1 ) 理论的完善与创新 河海大学工程硕士学位论文 上述几种理论，有的不太科学或者不尽合理，有的尚不成熟或还不完善。可 持续发展理论体现了资源、经济、社会、生态环境的和谐发展，但目前多是理论 研究和概念模型的设计，不便于实际操作。基于宏观经济投入产出分析的水资源 优化配置，由于分析思路与目前国家统计部门统计口径相一致，相关资料便于获 取，具有可操作实用性，但传统的投入产出分析中未能反映生态环境的保护，不 符合可持续发展的观念。因此，将宏观经济核算体系与可持续发展理论相结合， 对现行的国民经济产业以环保产业和非环保产业分类进入宏观经济核算，将资源 价值和环境保护融入区域宏观经济核算体系中，建立可持续发展的国民经济核算 体系势在必行，以形成水资源优化配置新理论。这一理论体系目前实施虽然难度 很大，但是只有这样才能彻底改变传统的不注熏生态环境保护的国民经济核算体 系，使环保作为一种产业进入区域国民经济核算体系，以实现真正意义上的水资 源可持续利用。 ( 2 ) 水质和水量问题 水质和水量是密切相关的，离开水质谈水量没有实际意义。有关分析资料表 明，在我国未来发展中，水质导致的水资源危机大于水量危机，必须引起高度重 视。在水资源丰富的南方地区，在水资源开发利用中对水质保护重视不够，存在 水质性缺水。特别是平原河网地区，灌、排、提、引、蓄都是通过河网水位流量 调节来实现，河道上下游、左右岸补给和排水关系复杂，水质水量问题紧密结合， 考虑水质水量的河网区域的水资源优化配置难度大，但具有十分重要的理论意义 和现实意义。因此，在水资源优化配置过程中，应该充分重视水质问题，水质问 题与环境和生态问题密切相关，实现了水质水量的优化配置，必将有利于水环境 与生态环境的改善和保护，最终实现水资源开发利用的良性循环。 ( 3 ) 水资源优化配置的全局性 水资源优化配置是一个全局性问题，对于缺水地区，必然应该统筹规划调度 水资源，保障区域发展的水量需求及水资源的合理利用。对于水资源丰富的地区， 必须努力提高水资源的利用效率。我国目前的情况却不尽然，对于水资源严熏短 缺的地区，水资源的优化配置受到高度重视，我国水资源优化配置取得的成果也 多集中在水资源短缺的北方地区和西北地区，对水资源充足的南方地区，研究成 果则相对较少，但是在水量充沛的地区，往往存在因水资源的不合理利用而造成 的水环境污染破坏和水资源的严重浪费，必须予以高度重视。 ( 4 ) 水务一体化管理 4 河海大学工程硕士学位论文 优化配置的结果对某一个体的效益或利益并不是最高最好的，但对整个资源 分配体系来说，其总体效益是最高最好的，即存在局部最优和全局最优的问题。 要实现水资源的优化配置，就必须实行水资源统一管理，以全局为重，树立整体 观念口8 。3 3 】。各地区应建立水务一体化管理的水务局，以适应市场经济发展的需要， 从水资源分散的多头管理转变到集中的统一管理，为水资源优化配景提供体制上 的保障。 ( 5 ) 调水问题 作为解决水资源时空分布不均的有效措施便是跨流域调水工程的实施，这也 是实现水资源优化配置的重要手段【3 4 。3 5 】。跨流域调水必须综合研究调入区、输水 沿线和调出区的经济发展和生态环境的保护，加强对水资源调出区经济、社会、 资源和环境等方面的研究。市场经济条件下的水资源优化配置必须借助市场经济 杠杆才可能实现，水市场的建立和不断完善必然有利于水资源的优化配置f 3 6 郴】。 由于水资源优化配置的核心之一就是提高水资源利用效率，因此在水资源优化配 置中必须贯彻节水高效的思想，促进节水型社会的形成和发展。还有诸如污水资 源化、水权交易等问题，这些都是水资源优化配置中必须认真对待和深入分析的 问题 4 6 - 5 6 。 1 4 研究的主要内容 ( 1 ) 水资源调查评价 包括水资源系列延长与水量水质统一评价、水资源可利用量估算以及水资源 演变情势的分析等。重点是通过对水资源数量、质量的重新核算和水资源可利用 量的估算，分析水资源情势的变化，确定合理的水资源开发利用上限，为水资源 合理配置奠定基础；通过对各水资源分区的水质评价和各水功能区水质达标分 析，评价出不同水源、不同功能水体的水资源数量及其水质状况。 ( 2 ) 水资源开发利用情况调查评价 包括现状水资源开发利用及历史演变情况调查分析、现状水污染及供水水质 评价、现状水资源开发利用水平综合评价等。重点是分析现状水资源开发利用的 程度、效率、水平及其存在的问题等。 ( 3 ) 水资源需求预测 包括经济社会发展对需水要求的分析，生活与生产需水预测以及生态( 环境) 需水预测等。重点是根据经济社会的发展趋势，合理预测各类生产、生活活动用 河海大学工程硕士学位论文 水水平、变化趋势及经济社会发展对水的需求，建立生态环境需水指标体系和估 算最小生态环境需水量。 ( 4 ) 节约用水规划 包括节水潜力的估算和节水措施的制定及其技术经济比较等。重点是对拟定 的节水标准与指标体系，对各种节水措施进行技术经济比较和投资效益分析，估 算节水潜力，制定出合理的节约用水规划，提高水资源的利用效率。 ( 5 ) 水资源保护与水污染防治规划 包括水功能区划和水污染防治及水资源保护规划的制定等。重点是通过现状 污染状况调查和水体纳污能力分析，对水质水量进行统一规划，制定出合理的纳 污总量控制与分配方案和水资源保护和污染治理的对策措施。 ( 6 ) 水资源开发利用潜力分析与供水预测 包括现状供水工程潜力分析、规划供水量计算以及其它水源开发潜力的分析 等。重点是在预测不同水源可能规划方案可供水量的基础上，制定出可能和合理 的水资源开发利用方案。 ( 7 ) 水资源合理配置研究 包括各水平年各种比较方案的供需分析计算、比较，水资源合理配置方案的 确定以及特殊干旱情况下应急对策的制定等。水资源合理配置是水资源综合规划 的核心，要通过研究水资源开发利用与国民经济发展间的动态响应关系，根据国 民经济发展要求和各地水资源条件，提出调整生产力布局和产业结构的建设性意 见；通过分析研究水资源利用过程中的供、用、耗、排水规律以及水价杠杆作用， 在比较研究各种合理抑制需求、有效增加供给和切实保护水资源的各种措施及其 组合方案的基础上，对水资源配置进行研究，以实现水资源开发利用与经济社会 以及生态保护环境建设之间和不同区域生活、生产及生态用水之间的协调。 ( 8 ) 水资源开发利用布局与实施方案制定 包括水资源开发利用总体布局、节水实施方案的制定，污水处理回用和水资 源保护实旌方案的制定，各类供水工程实旌方案、其它水源开发利用实施方案的 制定，管理方案的制定等。 ( 9 ) 规划实施效果评价 包括各类规划方案实施对经济社会效益和生态环境影响的评价等。 ( 1 0 ) 水资源可持续利用保障措施的制定 6 河海大学工程硕士学位论文 研究制定水资源管理的体制、法制、机制和经济调节措施等。包括探索市场 经济条件下水资源开发利用的相关政策法规，研究提出符合水资源可持续利用原 则的水事行为规范。 1 5 研究技术路线 论文研究以可持续的发展理念为指导，理论探讨与实证分析相结合，对浙江 省临海市的水资源优化配置问题展开研究。研究的技术路线如图1 1 。 研究目的、意义、内容 0 水资源调查评价永资源开发利用评价需水量预测 + 水资源供需平衡分析 + 工程措施规划规划水平年供需平衡分析 r 水环境保护规划 i 水资源可持续利用保障措施 投资及效益分析 0 牛头山水库水资源优化配置 0 结论与建议 图1 1 论文研究技术路线框图 河海大学工程硕士学位论文 第二章水资源调查评价 2 1 水资源评价概述 2 1 1 水资源评价的内涵 水资源评价就是要弄清特定地区水资源的可利用程度和社会生产、生活所需 水资源的可满足度，而可依赖度则是前两者的保证率。关于水资源评价的定义， 联合国水资源理事会建议采用“水资源评价是指对水的源头、数量范围及其可依 赖程度、水的质量等方面的确定”。这就是说：水资源评价是对评价范围内全部 的水资源数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出全面的分析估价。是水 资源规划、开发、利用、保护和管理的基础工作，为国民经济和社会发展提供供 水决策依据。水资源评价是在用水量不断增长、水污染不断加重、水供需矛盾日 益突出的背景条件下发展起来的。早期只统计分析天然状况下的水文要素，未涉 及水的利用，后期增加了与水资源开发利用有关的内容。 水资源评价分为地表水资源评价、地下水资源评价、水质评价。水资源是动 态的自然资源，地表水和地下水密切联系、相互转化，因此在区域水资源评价工 作中，应根据水文循环规律和水量平衡原理，对地表水和地下水进行统一的评价， 以避免水量的重复计算。 2 1 2 水资源评价的日的 水资源评价的目的是通过定量的评价可以简要概括地了解临海市水资源的 全面基本情况，可以从水的可利用度、可满足度两方面认识当地水资源的特点、 优势、缺陷和存在问题，也可以明确改善临海市水资源条件的关键，一定程度上 也表示解决关键问题的可能性和措施的可行性。 2 1 3 水资源评价的内容 水资源评价包括以下内容： ( 1 ) 基础资料收集整理。主要包括水文要素和地下水动态观测资料，水质 监测和污染源调查资料，社会经济统计资料，水利工程和用水资料等，以根据图 表形式进行系统整理。 ( 2 ) 水资源分区。根据水资源特点、开发利用条件的相似性和水文站分布 情况划分分区。 河海大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 分区水资源量计算。包括降水量、河川径流量、地下水补给量和水资 源总量；降水是地表水和地下水的补给来源，其数量大体上能反映水资源丰贫程 度，故应列入水资源量的评价范畴。 ( 4 ) 水质评价。按照国家规定的水质标准，选择相应的评价参数，对水体 的质量及其利用价值分等级作出评估。 ( 5 ) 水资源时空分布。根据长系列水文资料，分析水资源的多年变化规律 和年内集中程度，绘制年径流深等值线图和地下水补给模数图，反映各地区水资 源条件的差异。以上称为水资源基础评价。 ( 6 ) 水资源开发利用现状。选择最近几年或某一年作为基准年，调查统计 供水量、用水量和耗水量，分析水资源开发利用程度和存在问题。 ( 7 ) 水供需关系预测。根据人口增长和国民经济发展趋势，对中长期的需 水量进行预测，针对各流域或地区的水资源特点和开发利用条件，提出相应的供 需平衡宏观对策。 ( 8 ) 对适应供需要求改变天然水文情势及增加用水可能引起的水环境问题 进行预估并提出对策。 2 2 水资源分区概述 临海市地处浙东中部沿海，位于东经1 2 0 。4 9 1 2 1 。4 1 ，北纬2 8 。4 0 2 9 。0 4 之间。东濒东海，南邻黄岩、椒江，西连仙居，北与天台、三门接壤。 东西长8 5 k m ，南北宽4 4 k m ，大陆海岸线长7 4 k i n ，岛岸线长1 5 3 k m 。市域国土 总面积2 2 0 3 k m 2 ，其中山地丘陵面积1 5 0 7 k i n 2 、平原面积5 5 3 k m 2 、水域面积 1 4 3 k m 2 ，分别占总面积的6 8 4 、2 5 1 和6 5 。另有近海岛屿7 4 个，群礁3 个，明礁1 8 个，干出礁、暗礁6 0 个，总面积1 9 3 7 k m 2 ，其中有常住人口的岛屿 4 个，计1 5 0 6 k m 2 。根据临海市的自然地理条件、水利工程系统、水文特征，将 全市划分为四个水资源分区。 2 2 11 分区 位于市域西部，范围包括白水洋、河头、永丰、括苍4 个乡镇及大雷山林场、 三十六口缸林区、兰辽林场几个林区，是临海市降水最多的地区，土地面积 6 4 7 8 k m 2 。耕地面积1 7 4 2 8 万亩，其中水田面积占6 7 9 ，为1 1 8 3 9 万亩；旱 地面积占3 2 1 ，为5 5 8 9 万亩：经济园地面积6 3 9 4 万亩。该区为中山、丘陵 区，沿溪流谷地以种植水稻为主，山坡种植早作物和经济作物等。2 0 0 0 年底统 计人口2 4 5 1 3 5 万人，工农业总产值1 5 1 3 7 3 亿元，其中工业产值1 2 0 1 1 9 亿元。 河海大学工程硕士学位论文 区内现状供水水源工程以小型水库为主，结合机电提水、堰坝引水、地下水井等 供水工程。如遇偏枯年份，该区水资源供需矛盾突出，主要属工程性缺水。 2 2 2 分区 位于市域中部，范围包括灵江及其支流大田港、义城港等沿岸1 0 个镇和街 道办事处( 尤溪镇、江南街道、古城街道、大洋街道、大田街道、汇溪镇、东塍 镇、小芝镇、邵家渡镇、汛桥镇) 以及蛤蟆林区。土地面积1 0 4 7k m 2 。耕地面积 2 5 2 4 2 9 万亩，其中水田面积占7 8 9 ，为1 9 9 2 7 8 万亩，旱地占2 1 1 ，为5 3 1 5 1 万亩；经济园地面积9 5 6 3 7 万亩。区内多山丘，中部为大田平原。谷地、平原 以种植水稻为主，坡地种植旱作物、经济作物等。 本分区为市人民政府所在地，是全市的政治、经济、文化、交通中心。2 0 0 0 年底统计人口4 2 4 5 5 2 万人，工农业总产值1 3 5 1 0 0 1 亿元，其中工业产值 1 2 8 0 5 9 8 亿元，占全市工业总产值的5 9 9 。区内现状供水工程以牛头山水库为 主，牛头山水库向椒北平原农灌供水后，现状供水工程的供水能力基本上满足本 区国民经济各部门的需水要求。 2 2 3 1 1 1 分区 位于市域东部，范围包括杜桥、桃渚、上盘、涌泉4 个镇，是临海市降水最 少的地区。土地面积4 3 0 2k m 2 ，其中平原面积2 8 0k m 2 ，占5 9 o 。耕地面积 1 7 3 0 8 0 万亩，其中水田1 3 1 4 3 6 万亩，旱地4 1 6 4 4 万亩；经济园地面积7 1 3 2 万亩。本区地貌以平原为主，山丘次之。本区是主要产粮区，粮食作物以水稻为 主，麦、土豆、薯类次之。经济作物有柑桔、棉花、甘蔗等。2 0 0 0 年底统计人 口3 8 2 3 9 万人，工农业总产值5 4 3 6 3 6 亿元，其中工业总产值4 1 8 5 0 1 亿元。区 内现状供水水源工程以溪口水库和童燎水库两座中型水库为主，其中溪口水库主 要供水给台州电厂，年供水量1 2 5 0 万m 3 。自1 9 9 0 年i i 区的牛头山水库及引水 渠道建成后，该区域农业灌溉用水主要依靠牛头山水库提供。该区水资源供需矛 盾十分尖锐，属资源性缺水和水质性缺水。 2 2 4 i v 分区 位于市域的东南部，区内的红光办事处，属长潭水库灌区。本水利分区土地 面积7 8k m 2 。耕地面积1 8 6 4 1 万亩，其中水田面积占9 4 5 ，为0 9 7 5 万亩， 旱地面积占5 5 ，为o 0 5 7 万亩；经济园地面积1 2 1 8 万亩。该区地貌以平原为 主，山丘次之。平原以产粮为主，坡地主要种植经济作物。2 0 0 0 年底统计人口 l o 河海大学工程硕士学位论文 4 6 3 5 4 万人，工农业产值9 3 0 6 2 亿元，其中工业产值8 6 5 6 3 亿元。现状供水工 程以小型水库为主，另外每年从长潭水库引水3 0 0 万r l l 3 。如遇偏枯年份缺水较 多，生活用水、工业用水水源缺乏，属工程性缺水。 2 3 产水量计算 在水资源量的分析计算中，产水量的概念是指“天然产水量”，也就是说在 没有人类活动情况下的产水量。根据这一基本概念，为了获得较为合理的成果， 通过对临海市境内及其邻近地区大量水文资料和地理条件、下垫面情况的分析研 究后，确定出具体计算办法，进行了较为详细的产水量计算。 2 3 1 产水量计算方法 临海地处浙江沿海，为湿润多雨地区，年平均降水量1 7 1 0 4 m m ( 1 9 5 9 2 0 0 0 年) ，年最大降水量2 3 9 2 7 m m ( 1 9 9 0 年) ，年最小降水量1 0 9 3 2 m m ( 1 9 6 7 年) ； 植被良好，地表透水性好，产流方式基本上为蓄满产流。产水量的计算采用蓄满 产流模型，其模型流程见图2 1 、图2 2 。 产水量计算 图2 1 蓄满产流模型框图 河海大学工程硕士学位论文 当p e + a w m 。时( 局部产流) ，r = p e + w o w m + w m 【1 一( p w ，姗】( 1 + 8 ) ； 当p e + a w ，m 。时( 全流域产流) ，i pp e 一( w 。一w o ) a = w 。【卜( 1 - w dw i n ) 1 “1 + b ) 】 f r = ( r i m p ( p e ) ) ( p e ) r i = s + k i + f r r g = s + k g + f r m s = ( 1 + e x ) s m a u = m s ( 1 - ( 1 一s s m ) 1 f ( 1 + 5 跏 当p e 十a u m s 时， r s = ( p e + s s m + s m * ( 1 ( p e + a u ) m s ) 1 + 8 ) + f r 当p e + a u m s 时， r s = ( p e + s s m ) + f r 式中：k 流域蒸散发量； p 一降雨量； e w d 一水面蒸发量； k c - 一蒸发折算系数； w m 一流域张力水容量； i m p _ 不透水面积系数： b 流域缺水容量曲线指数； r a _ i 菱水面积； r b 不透水面积； w 一张力水； w i _ 一上层张力水； w i ，一下层张力水； w d 一深层张力水； w 0 。流域包气带点张力水容量最大值； u m 一上层张力水容量； l m 一下层张力水容量： c _ 一深层蒸发系数： s 自由水； 1 2 训舢向 舯 叶 q 2 q q 川 河海大学工程硕士学位论文 r s 地面径流 r i _ 一壤中流； r g 地下径流 r 总径流。 图2 2 自由水蓄水容量曲线 2 3 2 蒸散发计算方法 蒸散发在产水量和水量平衡计算中是个很重要的项目，但它缺乏实测值，需 要用间接的计算方法来推求。现采用三层蒸散发模型，见图2 3 ： 河海大学工程硕士学位论文 图2 3 三层蒸散发模型 e m = k + e 6 0 l w u e m 时，e u = e m w u 一 e m 且e l c + e m 时，e u = w u e l = ( e m - - e u ) + ，l w l m w l c + e m ，e l = c * e m w l c + e m ，e l = w l e d = c 事( e m e u ) 一e l e = e u + e l + e d 式中；e 。流域散蒸发量： e 6 0 l 仪器实测蒸发量； k 折算系数； w u 。，一上层土壤蓄水容量； w 血下层土壤蓄水容量； w d _ l l 一深层土壤蓄水容量； w 。一总的土壤蓄水容量； w u 上层土壤含水量； 1 4 ( 2 1 1 ) ( 2 1 2 ) ( 2 1 3 ) ( 2 1 4 ) ( 2 1 5 ) ( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) 河海大学工程硕士学位论文 w r 下层土壤含水量； w d 一深层土壤含水量； e u 上层蒸散量： e l 一下层蒸散量； e d 一深层蒸散量； c 系数。 2 3 3 计算单元划分 根据境内雨量站的分布情况，结合地理因素和乡镇区域划分产水量计算单 元，具体见表2 1 。 2 3 4 产流、蒸散发模型参数确定 由于临海境内目前没有小流域实测径流资料，需移用邻近地区小流域的资 料。对黄岩的上郑站、仙居的下回头、十三都站以及本市历史上逆溪站降雨径流 资料进行分析计算，并根据降雨特性、地理条件及下垫面条件的相似性，确定产 流、蒸散发等计算参数：西部山区采用黄岩的上郑站资料，中东部采用本市的逆 溪站资料。根据对逆溪站和牛头山站实测径流资料的验证计算，计算结果和实测 值误差较少，参数合理。 2 3 5 计算成果 各典型年及2 0 0 0 年的产水量计算成果见表2 2 。 由此可见，在p = 9 5 、9 0 、7 5 、5 0 保证率时，全市产水量分别为1 1 6 1 亿m 3 、1 5 4 1 亿m 3 、1 9 3 0 亿m 3 、2 1 亿m 3 。丰水年和特殊干旱年份产水量差异 较大，年际分配很不均匀。 河海大学工程硕士学位论文 表2 1产水量计算单元 镇名称采用雨量站资料备注 山区东洋( 1 2 ) + 小芝( 1 2 ) 杜桥镇 平原东洋 山区 东洋( 1 2 ) + 小芝( 1 2 ) 桃渚镇 平原东洋 东膛镇 大r e ( 1 3 卜小芝( 1 3 ) + 牛头t h ( 1 3 ) 沿江镇 水洋 括苍镇黄家燎( 2 3 ) + 柏枝岙( 1 3 ) 白水洋镇枫树岗( 1 2 ) + 柏枝岙( 1 2 ) 河头镇百步( 1 2 ) + 仙人桥( 1 2 ) 括 沙段( 1 3 ) + 柏枝岙( 1 3 ) + 永丰镇 号 临海( 1 3 ) 内 汇溪镇仙人桥( 1 2 ) + 大田( 1 2 ) 为 尤溪镇尤溪( 1 2 ) + 黄家燎( 1 2 ) 权 上盘镇临海 重 邵家渡镇 临海 小芝镇小芝 涌泉镇水洋 汛桥镇水洋( 1 2 ) + 临海( 1 2 ) 古城街道 大洋街道临海 江南街道 大田街道大田 童燎、溪口 小芝( 2 3 ) + 东洋( 1 3 ) 表2 2 临海市产流计算成果表 频率 p = 9 5 p = 9 0 p = 7 5 p = 5 0