（水文学及水资源专业论文）基于weap模型的龙口市水资源优化配置研究.pdf

u n d e rt h es u p e r v i s i o no f p r o f l i uq i n g y o n g m az h e n m i n at h e s i ss u b m i t t e dt ot h eu n i v e r s i t yo fj i n a n i np a r t i a lf u l f d l m e n to f t h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g u n i v e r s i t yo fj i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a m a y ，2 0 1 1 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：窒兰鱼客 日 期：丕掣：2 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 承开口保密( 年，解密后应遵守此规定) 论文作者签名：皇盟导师签名：盟日期：兰! ! ：苎：翌 1 2 2 国内研究进展3 1 2 3 水资源优化配置的发展趋势4 1 3 研究内容和研究步骤5 第二章研究区概况7 2 1 研究区基本概况7 2 1 1 自然地理7 2 1 2 水文地质1 0 2 1 3 社会经济状况1 0 2 2 供水工程现状1 4 2 3 水资源开发利用过程中存在的问题1 5 第三章水资源供需平衡分析和水资源承载力计算1 7 3 1 需水预测的内容和原则和研究区用水单元分区1 7 3 2 社会经济指标预测分析1 9 3 2 1 人口发展预测1 9 3 2 2 生产发展预测2 l 3 3 需水预测模型2 9 3 3 1 生活和生态需水量模型2 9 3 3 2 第一产业需水总量3 4 4 1 水资源优化配置的原则和流程5 5 4 1 1 水资源优化配置的指导思想5 5 4 1 2 配置原则5 6 4 1 3 配置流程5 6 4 2 模拟软件选择5 8 4 3 多目标水资源优化配置模型构建5 8 4 3 1 目标函数5 9 4 3 2 约束条件6 0 4 3 3 方案评价6 0 4 3 4 水文系列及模拟方案6 1 4 4 水资源系统概化及模型输入6 3 4 5 模型定参6 4 4 6 模拟结果分析6 5 4 6 1 研究区模拟结果分析6 5 4 6 2 目标函数结果7 2 4 6 3 方案评价7 6 4 7 特殊干旱其应急对策7 9 4 8 总体布局与实施方案8 1 4 8 1 总体布局8 l 4 8 2 工程实施方案8 2 4 8 3 非工程措施8 2 第五章结论和建议8 4 附录9 3 h i 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置酽究 i v 水资源时空分布不均、水污染以及部门间竞争性开发所导致的不合理利用等因 素，导致水资源进一步短缺。水资源短缺已经成为制约我国社会经济发展的关键 性因素。水资源优化配置是一种解决区域水资源时空分布不均、实现区域协调发 展的有效方法。为了缓解该区( 以龙口市为主) 日益严峻的水资源问题，对该区 有限的水资源实施水资源优化配置，使其发挥最大的效益，实现水资源的开发利 用与社会经济、生态环境的协调发展，最终促进水资源的可持续利用，保证社会 经济可持续发展。 本文对研究区水资源优化配置进行了分析研究，主要包括以下六个部分： ( 1 ) 在整理和分析了国内外水资源优化配置的相关文献的基础上，论述了 国内外水资源优化配置的研究进展和水资源合理配置的原则、目标、方式，以及 水资源分配的途径与方法。 ( 2 ) 通过对研究区现状社会经济状况和水资源状况的调查和分析，提出了 水资源开发利用过程中存在的问题。 ( 3 ) 依据2 0 0 7 现状年的社会经济状况和水资源状况，建立了多种需水预测 模型，分别对未来规划水平年不同保证率的需水量和可供水量进行了预测，并采 用典型年法对研究区不同规划水平年不同保证率下的水资源进行了供需平衡分 析，明确在不同保证率下的缺水程度。 ( 4 ) 建立了水资源承载力计算模型，选择承载人口数量尸、承载经济规模 g d p 、承载粮食产量以及承载景观生态环境用水量等指标进行了不同 水平年不同供水保证率条件下的水资源承载力的量化计算，对指导当地宏观经济 发展及产业结构布局具有重要的指导意义。 ( 5 ) 在水资源供需平衡分析和水资源承载力研究的基础上，利用w e a p 软件， 建立了未来不同规划水平年水资源优化配置模型和综合评价模型。该模型中把社 会效益、经济效益和环境效益作为目标函数，以现状水平年的供水格局为基础， v 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置研冗 分别对不同规划水平年由经济发展速度和节水水平组合而成的4 个方案进行了 模拟计算，求得不同规划水平年不同保证率下各方案的社会效益，经济效益以及 环境效益满意度，再通过三标度法将多目标满意度转化为总体满意度。利用总体 满意对各方案进行比较，优选出了推荐方案，为研究区水资源可持续发展提供了 重要的科学依据。 ( 6 ) 为了缓解特殊干旱年水资源短缺问题，提出了一系列非工程措施和工 程措施以提高该区水资源的保障能力。 关键词：优化配置；供需平衡；承载力；w e a p ；满意度 莎南大学硕学位论文 a b s t r a c t w a t e ri st h eb a s i ct oa l ll i f e ss u r v i v a l ，a n dy e ti n d i s p e n s a b l ea n di r r e p l a c e a b l e i m p o r t a n t n a t u r a lr e s o b r c ea n de n v i r o n m e n t a lf a c t o ro fs o c i a la n de c o n o m i c d e v e l o p m e n t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fp o p u l a t i o ng r o w t h , i n d u s t r i a la n d a g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o na c t i v i t i e sa n du r b a n i z a t i o nt om a k i n gw a t e rd e m a n dr i s i n gi n t h em o d e r ns o c i a l ，i tc a u s eah u g ei m p a c tf o rl i m i t e dw a t e rr e s o u r c e s i na d d i t i o n ，t h e f a c t o r sw h i c hc o n t a i n su n e v e nd i s t r i b u t i o ni n s p a c ea n dt i m e ，w a t e rp o l l u t i o na n d u n r e a s o n a b l eu t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c 圮sb e c a u s eo f c o m p e t i t i v eb e t w e e n d c p a r u n e n t sa n ds oo n , r e s u l t i n gi nt h ef u l t h e rs h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s t h e s h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e sh a sr e s t r i c t e dt h ek e yf a c t o ro fs o c i a la n de c o n o m i c d e v e l o p m e n t i no r d e rt or e l i e v et h ea r e a ( m a i n l yi ni o n g k o u ) s e r i o u sw a t e rp r o b l e m s i n c r e a s i n g l y , t h es t u d y c a l t yo u t w a t e rr e s o u r c ed i s t r i b u t i o nf o rl i m i t e dw a t e r r e s o u r c e s ，m a k e si tp l a yt h el a r g e s tb e n e f i t sa n dr e a l i z er e g i o n a ls o c i e t y , e c o n o m y , e n v i r o n m e n t sc o o r d i n a t e dd e v e l o p m e n t , u l t i m a t e l yp r o m o t e st h es u s t a i n a b l eu s eo f w a t e rr e s o u r c e sa n de n s u r e ss u s t a i n a b l es o c i o - e c o n o m i cd e v e l o p m e n t d ot h er e s e a r c h e sa b o u tt h eo p t i m a la l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e si nt h es t u d y a r e a , a n dt h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d e ： ( 1 ) o nt h eb a s i so fs o r t i n ga n da n a l y z i n gt h eo p t i m a la l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s a th o m ea n da b r o a d ，d i s c u s s e sr e s e a r c hp r o g r e s sa b o u tt h eo p t i 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 sa th o m ea n da b r o a da n dw a t e rp r i n c i p l e s ，o b j e c t i v e s ，m e t h o d so ft h e r e a s o n a b l ea l l o c a t i o n ，t h ew a y sa n dm e t h o d so f t h ew a t e rr e s o u r c e sa l l o c a t i o n ( 2 ) t h r o u g ht h ei n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i so fs o c i a l e c o n o m i cs t a t u sa n dt h e w a t e rr e s o u r c e ss i t u a t i o ni nt h es t u d ya r e a ，p u tf o r w a r dt h ee x i s t i n gp r o b l e m si nt h e d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s ( 3 ) b a s eo nt h es o c i a l e c o n o m i cs t a t u sa n dw a t e rr e s o u r c e ss i t u a t i o ni n2 0 0 7 ， p r e d i c tr e s p e c t i v e l yt h ew a t e rd e m a n d ；a n da v a i l a b l ew a t e rs u p p l yi nt h ef u t u r e p l a n n i n gl e v e l ，a n dc a l c u l a t ea n da n a l y s eb a l a n c eb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n di n t y p i c a ly e a ri nt h es t u d ya r e aa n dt h es h o r t a g ed e g r e e do fw a t e rr e s o u r c e si nd i f f e r e n t a s s u r a n c eo fw a t e rr e s o u r c e ( 4 ) e s t a b l i s h i n gw a t e rr e s o u r c e sc a r r y i n gc a p a c i t ym o d e l ，t h em o d e lt h a t c h o o s e s c a r r y i n gp o p u l a t i o np c a r r y i n ge c o n o m i cs c a l eg d p , c a r r y i n gf o o d p r o d u c t i o ng l a n dc a n - y i n gw a t e rc o n s u m p t i o na n d s c a p ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t v b e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t ，s i m u l a t er e s p e c t i v e l yf o u rs c h e m e sc o m p o s e do f t h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dw a t e r - s a v i n gl e v e li nd i f f e r e n tp l a n n i n gl e v e ly e a r s ， c a l c u l a t e ds a t i s f a c t i o n so fs o c i a lb e n e f i t ，e c o n o m i cb e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t u n d e re a c hs c h e m e ，a n ds e l e c tt h eb e s tp r o j e c tt h o u g ht h ee v a l u a t i o nb yt h et o t a l s a t i s f a c t i o n w h i c hi st r a n s f o r mb yt h r e es c a l i n gm e t h o dp r o v i d i n ga ni m p o r t a n t s c i e n t i f i cb a s i s f o rt h es t u d ya t e as u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e s ( 6 ) i i l e x t r e m ed r y y e a r s ，p u t s f o r w a r ds o m en o n s t r u c t u r a lm e a s u r e sa n d e n g i n e e r i n gm e a s u r e so na l l e v i a t t i n gt h ep r o b l e mo fw a t e rs h o r t a g e st oi m p r o v et h e p r o t e c t i o na b i l i t yo fw a t e rr e s o u r c e s k e yw o r d s ：o p t i m a la l l o c a t i o n , b a l a n c eb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n d , c a 卿n gc a p a c i t y , w e a p , s a t i s f a c t i o n 用率高、利用率低、浪费严重等特点，随着经济社会的高速发展，水资源短缺将 成为制约各行业发展的关键因素【鲫】。 研究区( 以龙口市为主) 位于胶东半岛北部，隶属于烟台市，近年来随着社 会经济的迅速发展，用水需求量不断增加，水资源供需矛盾日益突出，现状水资 源开发利用主要存在以下问题：( 1 ) 资源短缺，浪费严重。研究区人均水资源量 3 8 2 4 m 3 ，远远低于国际人均1 0 0 0 m 3 ，属资源型缺水地区。并且浪费水的现象仍 比较普遍，各行业都存在着不同程度的浪费水的情况。同时，不合理的用水结构 也浪费了大量水资源。( 2 ) 水资源过度开发导致水生态环境恶化由于人类活动 的影响，气候发生变化，最近十几年降水量明显减少，并且随着社会发展对水的 需求不断增加，破坏了水的自然均衡，导致水库蓄水量减少，河流断流，地下水 位不断下降，地下水位负值区面积逐年增加，引发了一系列的环境生态问题，最 为突出的包括两方面，一是地下水超采引发的海水入侵 1 0 】，造成地下淡水咸化面 积1 0 5 k m 2 ，向内陆纵向入侵最长达4 k m ，3 0 0 0 万m 3 淡水失去利用价值；二是 工业企业排放的大量污废水，污染了地下水源，造成水质性缺水。( 3 ) 水利工程 年久失修，老化严重。由于研究区地表蓄水工程大部分在六、七十年代修建，现 已出现了不少病危险库，一些输水管道标准低，渗漏水较多，许多工程老化，存 在着质量隐患。王屋水库经过除险加固工程，现已解除了隐患，还有许多小水库 存在事故隐患。( 4 ) 水资源管理力度不够。国家已经确定了水利部门为水资源 式的水资源，在区域间和各用水部门间进行时间和空间上的科学分配。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，保证社会经济、资源、 生态环境的协调发展n ”。 1 2 1 国外研究进展 国外在水资源分配方面的研究是比较早的。最初源于m a s s e 提出的水库优化 调度问题。其实国外对水资源优化配置的研究始于2 0 世纪6 0 年代初，1 9 6 0 年 科罗拉多的几所大学对计划需水量的估算及满足需水量途径的研讨体现了水资 源优化配置的思想。这个时期，水资源优化配置主要是水量的优化配置。到了 2 0 世纪7 0 年代随着数学规划和模拟技术的发展及其在水资源领域的应用，水资 源优化配置的研究成果不断增多 1 2 - 1 3 】。进入2 0 世纪8 0 年代后期，随着水资源新 技术的不断出现和水资源理论研究的不断深入，水资源量与质统一管理方法也有 了较大的发展【l 5 1 。到上个世纪9 0 年代，水污染和水危机的不断加剧，传统的 以水量和经济效益最大为目标的水资源分配已经不能满足需要，国外开始在水资 源优化配置中把水质约束、环境效益以及水资源可持续利用一起研究。1 9 9 7 年 w o n g ，h u g h 等提出了多目标多阶段优化管理的原理与方法，该方法在需水量计 算中除了考虑多水源的联合运用，还考虑地下水恶化的防治措施【l6 1 。c a r l o s 和 2 士。水的分配满足了水的质量和数量的需求在一定程度上，3 种水资源的模糊优 化的满意程度最低优化模型( m s m ) 的 2 1 。2 0 0 9 年，x i n l l 血c a i 建立了各种水 源的最大的经济利润的目标的数学规划模型，这种模型可以用来解决环境经济相 结合的问题【2 2 1 。 1 2 2 国内研究进展 在我国，水资源优化配置研究是随着系统工程理论的发展、应用和经济社会 发展对水资源的需求特点变化而展开的。虽然水资源科学分配方面的研究起步较 晚，但是发展很快。上个世纪6 0 年代就开始了是以发电为主的水库优化调度为 先导的水资源分配，并在国家“七五”攻关项目中得到提高和应用，并形成了水量 合理配置的雏形【2 引。随着经济社会的快速发展以及多目标和大系统优化理论的日 渐成熟。1 9 8 2 年张勇传等在水库优化调度中将变向探索法引入到动态规划中【2 4 】： 同年，施熙灿等将保证率约束的马氏决策规划应用在水电站水库优化调度中，建 立了马氏决策规划模型【2 5 1 。1 9 8 3 年董子敖等研究了改变约束法在水电站水库优 化调度中的应用【2 6 】。1 9 8 8 年贺北方提出在一个区域内进行水资源优化分配问题， 并建立了大系统序列优化模型，采用大系统分解协调技术进行求解【2 7 1 。1 9 8 9 年 吴泽宁等建立了把经济效益最大作为目标，并采用多目标线性规划技术求解的水 资源优化分配的大系统多目标模型及其二阶分解协调模型1 2 8 1 。1 9 9 4 年，蔡喜明 等在资源多目标集成系统中，以经济、社会、生态环境等为目标，建立了多目标 3 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置酽究 分析系统模型和水资源规划专家决策支持系统【2 9 】。1 9 9 7 年卢华友等以义务市为 例，建立大系统分解协调模型，同时提出了递阶模拟择优的方法 3 0 】。2 0 0 1 年马 斌，解建仓等建立了多水源引水灌区水资源调配模型，并对其进行应用【3 1 1 。2 0 0 0 年吴险峰等以北方缺水城市为例，在社会、经济和生态环境综合效益方面进行考 虑，建立了水资源优化配置模型【3 2 】；2 0 0 0 年由王劲峰等提出以时空运筹模型为 核心的决策判断过程透明和分层交互透明的决策系统【3 3 1 。2 0 0 1 年王浩、秦大庸 和王建华等在“黄淮海水资源合理配置研究”中，首次提出水资源“三次平衡”的配 置思想，系统地阐述了基于流域水资源可持续利用的系统配置方法，并在统一的 用水竞争模式下研究流域之间的水资源分配问题，是我国水资源分配理论与方法 研究的新进展【3 4 1 。2 0 0 2 年由张雪花等以秦皇岛市为例，应用系统动力学一模型， 进行了多目标规优化配置研究，并将规划结果输入系统动力学模型【3 5 ；2 0 0 3 年， 冯耀龙、韩文秀等以天津市为例，研究了以可持续发展的内涵与原则上，建立了 多目标优化配置模型【3 6 】。2 0 0 5 年李小琴分析了在黑河流域应用遗传算法求解 l p m 模型，建立了水资源优化配置模型。2 0 0 6 年，石义，赵林通过w e a p 模型 实现衡水市水资源的管理和可持续发展【3 7 1 。2 0 0 7 年，张翠萍等在“武汉市水资源 综合规划”项目中将生态水利、景观水利与多目标水资源优化配置问题相结合， 综合运用生态经济学、环境学以及系统工程等领域的知识，实现水资源优化配置 【3 引。2 0 0 8 年，沈钜龙，马金辉等在利用民勤盆地多年水资源和社会经济统计资 料，应用水资源评价和规划模型进行模拟，验证w e a l ： 模型在西北干旱地区的 适用性；对民勤的水资源系统进行研究并通过开发与g i s 的数据接口，实现模型 结果空间化，是g i s 成为模型结果后处理和展示平台【3 9 】。2 0 0 9 年，胡立堂，王 忠静在水资源评价和规划模型的基础上耦合多边形网格地下水三维流有限差分 模拟系统，建立了w b 心瓜i n 曲u a 模型。该模型技能反映各水文测站的径流情 况和水资源供需关系与分配，也能反映地下水水位动态变化，并以石羊河流域为 例，建立该流域的水资源管理模型柏1 。尤其是最近十年内，研究成果颇丰 4 1 。4 5 1 。 总之，这些研究成果标志着我国经过了几代人坚持不懈的努力，使我国水资源优 化配置研究从无到有，逐步走向成熟。 1 2 3 水资源优化配置的发展趋势 4 济南大学硕士学位论文 纵观国内外水资源优化配置的研究进展、理论以及方法的、研究都取得了长 足的发展，并且在社会经济和科学技术的高速发展过程中不断的完善，取得了许 多有价值的成果。 水资源优化配置的发展趋势体现在以下几个方面【4 6 捌】： ( 1 ) 基于可持续发展理论的水资源优化配置：c 2 ) 生态环境需水计算理论 的研究；c 3 ) 水质与水量联合优化配置：( 4 ) 从单一目标到趋向于多目标；( 5 ) 模型功能向多功能方向发展：( 6 ) 考虑不确定因素的方案选择；( 7 ) 大系统多 目标理论：( 8 ) 水资源决策支持系统。 1 3 研究内容和研究步骤 本文在总结前人对水资源优化配置研究成果的基础上，探讨该区水资源分配 若干问题，并结合研究区( 以龙口市为主) 水资源供需的点，建立了基于w e a p 软件的水资源分配模型。具体内容包括： 1 、论述国内外水资源优化配置的研究进展及水资源合理配置的原则、目标、 方式，以及水资源分配的途径和方法。 2 、研究区社会经济和水资源现状调查。水资源现状调查通过对研究区水文 特征和全区内降雨量、地表水、地下水等研究分析，从而计算出水资源总量，同 时，通过对现状社会经济状况的分析，发现了研究区水资源在开发利用过程中存 在的问题。 3 、依据现状年社会经济和水资源状况，分别预测了未来需水量和可供水量， 并对研究区现状年和规划水平年分别进行了水资源供需平衡分析和水资源承载 力研究。在水资源承载力的研究中，考虑5 0 、7 5 及9 5 供水保证率时对应可 供水资源量的承载力计算。可供水资源量按当地水资源可供水量和客水资源可供 水量分别统计，其中当地水资源可供水量包括当地地表水、当地地下水、非常规 水等，客水资源可供水量包括引黄水。 4 、通过对研究区现状年的供需平衡分析和水资源承载力分析，以及研究区 社会经济和水资源状况，拟定了4 种水资源配置方案，并建立了以社会效益、经 济效益和环境效益为目标的水资源优化配置模型，同时通过满意度来评价每个方 案，并从中优选出最优方案。本次研究的技术路线如图1 1 所示。 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置研究 i 水资源供需平衡分析水资源承载力研究 r 1r 一一 二三 l ! ! 三! 竺竺l 图1 1 水资源优化配置路线图 f i 9 1 1o p t i m i z a t i o na l l o c a t i o no f w a t e rr e s o u r c e sl i n em a p 6 镇；泳汶河流域境外部分涉及招远市部分乡镇；其他流域境外部分涉及招远市部 分乡镇( 如图3 1 所示) 。区内总面积1 5 0 8 6 k i n 2 ，其中龙口市、蓬莱市、招远市、 栖霞市面积分别为9 0 3 3k m 2 、3 2 7 5 k m 2 、1 5 2 6 k m 2 、1 2 5 2 k m 2 。研究区行政区地 理位置示意图如图2 1 所示。 图2 1 研究区行政区地理位置图 f 逛2 1r e s e a r c ha r e aa d m i n i s t r a t i v er e 百o ng e o g r a p h yl o c a t i o n s 3 气象水文 由于成土母质的差异，加之在生物、气候和人为因素的综合影响下，形成了 多种多样的土壤，研究区大致可分为棕壤、潮土及褐土三大类。按照全国植被区 划，研究区属暖温带落叶林、针叶林区域，植被组成主要有乔、灌、草和农作物。 栽培作物以小麦、玉米为主，山地基本上连年种植地瓜和花生。 该区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，季风进退明显。特点是： 春季干燥多南风，夏季湿热多阴雨，秋季凉爽雨水少，冬季寒冷北风多。年平均 气温为1 1 6 - 3 8 3 ，终霜日为4 月1 7 日，初霜日为1 0 月2 6 日，无霜期1 6 0 , - , 2 1 0 天，热量资源较丰富，年平均降雨量5 7 2 m m ，年平均蒸发量1 2 3 8 2 1 3 5 0 2 r a m ， 干旱指数2 3 ，相对湿度6 9 。 本次降水量分析计算共选择1 4 处雨量站，即东莱、徐福、新嘉、龙港、海岱、 黄山、北马、芦头、东江、下丁家、七甲、石良、兰高、诸由观。采用数据系列 为1 9 7 0 - - 2 0 0 7 年研究区降雨量频率曲线图如图2 2 所示。 济南士学硕学位论文 研究区降雨量频率曲线图 l 0 0 0 01 0 0 02 0 0 5 0 2 d1 05 251 02 05 01 0 01 0 0 01 0 c l w 均值：5 7 2 0 8 1 0 0 0 c v = 0 2 5 、 c s c 乒2 5 x - - - k - 8 0 0 n 陵 - 。 皇 去 冬电 高 删6 0 0 巨 、 - 盘 气 - - 4 0 0 。b k 、 气。 、叫 2 0 0 o o l 0 0 50 2 o 51251 02 03 0 韵5 06 07 0 8 09 09 59 89 99 9 9舯 频奉( ) 图2 2 研究区降雨量频率瞳线图 f i g 2 2q u a n t i t y f r e q u e n c yc u r v ei nr e s e a r c ha r e a 研究区多年平均降水量5 7 2 0 8 r a m ，降水量年内分配不均，7 2 2 5 集中在6 9 月份，仅7 - - 8 月份降水量即占全年的5 0 4 8 ，形成春旱、夏涝、晚秋又旱的 气象特点。降水量年际变化大，1 9 7 6 年平均降水量8 1 9 7 m m ，1 9 8 9 年仅为 3 2 9 4 m m ，极差4 9 0 3 m m 。降水地域分布不均，南部山区降水量较大，北部平原 区降水量较小。 表2 12 0 0 7 年研究区各月平均降雨量 t a b l e2 1t h ei t v g r a g em o n t h t x o r e c i p i t a t i o nq u a n t i t yd i s t r i b u t i o ni nt h es t u d ya r e am2 0 0 7 _ _ _ _ i i _ 一 月1 01 11 2 4 河流水系 研究区境内河流皆源于南部山区，曲折流向西北，主要河流有黄水河、泳汶 河、北马河、八里沙河。其中黄水河是流经研究区的最大河流，发源于栖霞市的 主山，干流长5 5 k m ，流域面积1 0 3 4 4 7 k m 2 。在本区有绛水河、丛林寺河、鸦鹊 9 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置研究 河、黄城集河等八条一级支流，流经石良、兰高和诸由观等1 0 处乡镇。 2 1 2 水文地质 研究区在构造上位于鲁东断块之胶北块隆的西北部，发育有两条主干断裂， 即近东西向的黄县大断裂和北东向的玲珑一北沟断裂。这两条断裂把研究区分割 为三个较大的块体，北部为断陷盆地，南部与东部皆为断隆山地。 研究区大断裂以北为中生代形成的断陷盆地，基底为元古界石英岩等，盖 层为下白垩系碎屑岩、下第三系煤系地层，厚达千余米，第四系松散沉积物广泛 分布，其厚度为3 0 1 0 0 m ，局部地段可达百米以上，呈西厚东薄的沉积差异。区 内含水层多见2 3 层，总厚度为1 1 5 m ，平均厚度6 2 m 左右。含水层岩性以粗 砂、中砂为主，次为砾卵石，大都含有少量粘性土。地下水埋藏深度一般为6 2 m 左右，含水层中为孔隙潜水，但局部呈现微承压状态，透水性、富水性虽不均一， 但一般较好，属于中等一强富水层，单井涌水量一般大于5 0 m 3 t l ，部分地段在 5 0 m 3 h 以下。东部黄水河流域地下水较为丰富，个别机井涌水量达3 0 0 m 3 h 以上， 是工农业及城市生活用水较理想的水源地。本区地下水主要为大气降水补给，其 次为河水渗漏补给及山丘区地下水侧向补给，地下水流向与地表水流向大致相 同，总趋势自东南向西北，沿途被大量开采用于工农业生产及人畜饮水，其余部 分排入渤海。 东北部为新生界玄武岩，东部为太古一元古界片岩、片麻岩等变质岩类， 南部大部分为玲珑期及燕山期花岗岩，兼有零星分布的古老变质岩，山丘区基岩 含有少量构造裂隙和风化裂隙水。本区地下水除接受大气降水补给外，同时接受 蓬菜、栖霞及招远地表径流的补给，并向下游平原区排泄，成为平原区地下水的 补给来源之一。 2 1 3 社会经济状况 研究区总面积1 5 0 8 6 k m 2 ，全市总人口9 2 0 7 ) ：j j k ( 2 0 0 7 统计年鉴数，余同1 ， 其中农业人口为6 2 8 5 万人，城镇人口为2 9 2 2 万人，城市化率为3 1 7 4 ，人口 密度平均为6 2 1 人k i n 2 。 2 0 0 7 年，研究区实现国内生产总值5 7 4 8 3 亿元，占全省生产增加值的2 2 2 ( 2 0 0 7 年山东省生产总值为2 5 8 8 7 7 亿元) ，其中第一、二、三产业占该区生产 1 0 2 1 4 水资源概况 1 地表水资源量 研究区地域西、北临海，东、南部基本以山的分水岭为界。研究区龙口市境 内自东向西按流域分为黄水河、曲栾河、泳汶河龙口河、北马河、八里沙河、界 河；研究区蓬莱市境内分为黄城集河、荆家河和丛里寺河；研究区招远市境内分 为黑山河、南栾河和八里沙河；研究区栖霞境内分为苏家店河和阜山河。地表水 资源量主要是天然径流量。区内各流域天然径流量见表2 3 。 表2 3 区内各流域天然径流量单位：万m 3 ：! 苎垒鎏圣曼呈坌曼竖坌! ! 呈￥2 生坚望! 型里2 笪竺2 坚：! ! 竺： 分区流域 多年平均 5 0 7 5 9 5 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置研冤 研究区1 9 7 0 年 2 0 0 7 年多年平均天然径流量2 5 1 5 9 万1 3 1 3 ，5 0 、7 5 、9 5 频率天然径流量分别为2 4 8 9 2 万1 1 1 3 、1 3 2 4 0 万m 3 、6 5 3 0 万m 3 。 2 地下水资源量 地下水天然资源量是指受天然水文周期控制呈现规律变化的地下水多年平 均补给量。地下水主要来自于降水入渗补给，其次为侧向补给。 山丘区地下水主要靠降雨入渗补给，由于地形、地貌、地层岩性和水文地质 条件存在着差别，降雨入渗补给参数只能确定一个综合值来计算，再根据山丘区 多年平均地下水补排平衡原理，以其总排泄量作为地下水补给量来校核。 平原区分别计算降水入渗补给量、河道及地表水体渗漏补给量、山前侧渗补 给量、渠灌入渗补给量以及排泄入海量。东部井灌区在沿海一带筑有地下挡水坝 截堵潜流、排泄入海量可不计，潜水蒸发量极限埋深为3 米，各分区地下水埋深 一般在6 米左右，本次计算对此量忽略不计。平原区地下水观测网密度较高，利 用实际观测的数据，采用分析计算法进行了校验。计算地下水资源量所用参数见 表2 4 。 表2 4 各分区计算地下水资源量参数表 ! 苎垒! 竺：! 兰! ! 旦! 呈! 垫兰罂翌! = 呈! 曼堡j 2 坚兰ip 坚呈罂墨竺翌! ! 宝宝垒竺垒2 型垒2 圣 水资源区名称降雨入渗 灌溉回归 管道渗漏 各项的计算过程解释如下。由降雨入渗产生的地下水资源量为各区的降雨量 乘各区的降雨入渗系数；由灌溉回归产生的地下水资源量为各区的灌溉水量乘灌 溉回归系数；由管道渗漏产生的地下水资源量为各区管道中的水量乘管道渗漏系 数。 脯i = 只木 溉魄= 溉，宰屈 1 2 平均水资源总量为3 5 9 0 3 万m 3 ，其中地表水资源量2 5 1 5 9 万m 3 ，地下水资源量 1 9 0 4 4 万m 3 ，重复计算量8 3 0 0 万r r l 3 ，研究区水资源总量见表2 6 。 虽然地表水资源量多于地下水资源量，但由于地表水资源的开发利用受地表 拦蓄工程的制约作用十分明显，特别是汛期雨洪水资源的开发利用具有较大的难 度。 基于w e a p 模型的龙口市水资源优化配置研究 表2 6 研究区不同水平年水资源总量单位：万m 3 t a b l e 2 6t o t a lw a t e rr e s o u r c e so fd i f f e r e n tl e v e lv e a si nr e s e a c ha r e au n i t s ：l0 4 m 3 分区地表水资源量地下水资源量重复计算量水资源总量 2 2 供水工程现状 ( 1 ) 地表水源工程 从2 0 世纪5 0 年代后期开始了兴修水利的工程建设，经过几十年的努力， 到目前，研究区已有大型水库一座，为王屋水库，位于石良镇，由于淤积，现总 库容1 2 1 亿m 3 ，兴利库容o 7 2 5 亿m 3 。中型水库两座，为北邢家水库和迟家沟 水库，北邢家水库位于下丁家镇，总库容1 3 1 0 万m 3 ，兴利库容6 0 7 5 万m 3 ；迟 家沟水库位于芦头镇，总库容2 0 4 4 万r n 3 ，兴利库容1 2 8 2 万m 3 。小型水库1 6 2 座，总库容8 1 3 0 万m 3 ，兴利库容5 6 7 9 万m 3 。塘坝6 4 8 座，总库容1 9 1 3 万m 3 ， 兴利库容1 1 6 7 万m 3 。黄水河建有大型钢筋砼翻板拦河闸5 座，一次性拦蓄水总 量3 1 0 万r r l 3 。全部蓄水工程总蓄能力达2 2 3 亿m 3 ，总兴利库容1 2 3 亿m 3 。水 库干支渠总长4 1l k m 。 胶东地区引黄调水工程，境内输水工程以黄山馆镇前徐村为进口，途径黄 山馆、开发区、北马、芦头、东江、东莱、兰高等7 镇( 区、街) ，至石良镇任 1 4 回水面积5 1 8 k m 2 ，总库容5 3 5 9 万m 3 ，最大调节库容3 9 2 9 万m 3 。在黄水河河 道及其主要支流建有补源渗井2 5 0 0 眼。在八里沙河中游建有小型地下水库一座， 兴利库容3 5 5 万m 3 。 ( 3 ) 污水处理工程和其他非常规水源工程 研究区现有污水处理厂三座，南山集团污水处理厂、黄城污水处理厂和龙口 污水处理厂。南山集团污水处理厂建于1 9 9 8 年，位于东江镇前宋村，日处理能 力1 0 万m 3 ，目前日处理污水2 万m 3 ，处理后的水用于环境和工业循环；黄城 污水处理厂建于1 9 9 9 年，位于城关镇李格庄，对污水处理厂一、二期工程进行 改造，改造完成后，污水日处理能力4 万m 3 。另外，龙口电厂投资8 0 万元修建 一个生活污水处理站，处理的污水回收用于电厂循环用水，年处理废水2 0 0 万t 。 同时，对海水、雨水、苦咸水等非常规水资源进行综合开发利用，每年利用海水 1 0 亿m 3 ，节约淡水6 6 0 万m 3 。 2 3 水资源开发利用过程中存在的问题 ( 1 ) 资源短缺 研究区人均当地水资源量3 8 2 m 3 ，不足全国人均占有量的l 6 ，考虑黄河水 1 3 0 0