摘要：地表水是指河流、湖或是淡水濕地。地表水由經(jīng)年累月自然的降水和下雪累積而成，并且自然地流失到海洋或者是經(jīng)由蒸發(fā)消逝，以及滲流至地下。文章發(fā)表在《貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)》上，是農(nóng)業(yè)工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：區(qū)域水資源,水資源改善,改善調(diào)度

　　當(dāng)下可供使用的水量是必須考量的。部分人的用水需求是暫時(shí)性的，如許多農(nóng)場(chǎng)在春季時(shí)需要大量的水，在冬季則絲毫不需要。為了要提供水與這類(lèi)農(nóng)場(chǎng)，表層的水系統(tǒng)需要大量的存水量來(lái)搜集一整年的水，并在短時(shí)間內(nèi)釋放。另一部份的用水需求則是經(jīng)常性的，像是發(fā)電廠(chǎng)的冷卻用水。為了提供水與發(fā)電廠(chǎng)，表層的水系統(tǒng)需要一定的容量來(lái)儲(chǔ)存水，當(dāng)發(fā)電廠(chǎng)的水量不足時(shí)補(bǔ)足即可。

　　國(guó)際上運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法研究水資源配置問(wèn)題,最初源于20世紀(jì)40年代Masse提出的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究,并于20世紀(jì)60年代后得到迅猛發(fā)展,1978年,Shafer等[7]提出了水資源系統(tǒng)模擬框架下的水資源配置和管理模型。2002年,McKinney等提出了基于GIS的水資源模擬系統(tǒng)框架。目前,國(guó)際上對(duì)水資源配置的研究更多地是在水資源系統(tǒng)模擬的框架下進(jìn)行的,并開(kāi)發(fā)了許多應(yīng)用價(jià)值較高的相對(duì)成熟的水資源模擬軟件,比較有代表性的有MikeBasin(丹麥)、WMS(美國(guó))、Aquarius(美國(guó))、Riverware(美國(guó))和Waterware(奧地利)等[8]。

　　在我國(guó),20世紀(jì)60年代就開(kāi)始了以水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度為先導(dǎo)的水資源分配研究。80年代初,華士乾等[9]利用系統(tǒng)工程方法對(duì)北京地區(qū)水資源進(jìn)行了研究,該研究考慮了水量的區(qū)域分配、水資源利用效率、水利工程建設(shè)次序以及水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用,成為我國(guó)水資源配置研究的雛形。90年代初,陳志愷等首次開(kāi)發(fā)出基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配置模型,研制了京津唐地區(qū)水資源規(guī)劃決策支持系統(tǒng)。此后,我國(guó)的水資源配置研究發(fā)展快速,解決了一批區(qū)域性水資源綜合規(guī)劃問(wèn)題,取得了較好成果。

　　整體性是要求水資源配置研究更多地置于統(tǒng)一的流域或區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行;綜合性則要考慮生態(tài)環(huán)境方面的需求;后評(píng)價(jià)注重對(duì)水資源配置方案的評(píng)價(jià)、修正和優(yōu)選;軟件化要求將復(fù)雜的水資源系統(tǒng)數(shù)字化和信息化,以提升配置效率。從研究?jī)?nèi)容來(lái)看,目前大量的水資源配置研究仍然集中在水量調(diào)控方面,水質(zhì)調(diào)控雖有所涉及[18-26],但成果不夠深入。

　　隨著人類(lèi)活動(dòng)加劇,傳統(tǒng)的集總式模型已經(jīng)不能全面描述越來(lái)越復(fù)雜的點(diǎn)源和面源污染物擴(kuò)散、匯集、稀釋、轉(zhuǎn)化等物理化學(xué)過(guò)程,應(yīng)重視有物理機(jī)制的、能反映污染物運(yùn)移過(guò)程的分布式水質(zhì)模型的研究,并進(jìn)行水質(zhì)水量聯(lián)合配置的研究。另外,建立基于流域水循環(huán)模擬的水資源調(diào)配集成模型也是當(dāng)前水資源配置研究的發(fā)展方向之一,實(shí)現(xiàn)水資源“模擬—配置—評(píng)價(jià)—調(diào)度”一體化決策。

　　總之,今后的水資源合理配置需要由單一的流域水量配置和調(diào)度向全流域水質(zhì)水量統(tǒng)一配置和調(diào)度發(fā)展,由集總式的、靜態(tài)的水循環(huán)模擬和調(diào)控向分布式的、動(dòng)態(tài)的水循環(huán)模擬與調(diào)控發(fā)展。

　　研究目標(biāo)

　　開(kāi)展沿海圍墾區(qū)水資源優(yōu)化配置研究,是落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》確定的重點(diǎn)領(lǐng)域的需要。在國(guó)內(nèi)外水資源優(yōu)化配置與聯(lián)合調(diào)度研究的現(xiàn)有基礎(chǔ)之上,實(shí)施江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)水資源優(yōu)化配置與聯(lián)合調(diào)度研究,為江蘇沿海灘涂水資源保障提供關(guān)鍵性技術(shù),也為其他類(lèi)似地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

　　本研究的具體目標(biāo)如下:a.依據(jù)江蘇沿海灘涂開(kāi)發(fā)規(guī)劃,揭示出圍墾區(qū)各類(lèi)水資源用戶(hù)的需求特性,提出需水綜合管理方案,實(shí)現(xiàn)需水精細(xì)化管理。b.根據(jù)江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)各用戶(hù)的需水要求,并結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源特點(diǎn),構(gòu)建多水源多用戶(hù)多目標(biāo)的水資源系統(tǒng)仿真模擬模型。c.實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮?、過(guò)境水及遠(yuǎn)距離調(diào)水的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,構(gòu)建適合沿海圍墾區(qū)水資源配置方案的評(píng)價(jià)體系,提出圍墾區(qū)水資源配置優(yōu)化方案,促進(jìn)圍墾區(qū)的水資源可持續(xù)利用。

　　研究?jī)?nèi)容

　　江蘇沿海圍墾區(qū)淡水資源極度缺乏,建立高效安全的水資源保障體系是實(shí)現(xiàn)圍墾區(qū)水資源可持續(xù)利用的唯一途徑,也是實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本條件[2,27,28]。在分析沿海圍墾區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用潛力、蓄淡工程優(yōu)化布局和非傳統(tǒng)水資源開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)上,進(jìn)行沿海圍墾區(qū)水資源優(yōu)化配置與聯(lián)合調(diào)度研究,是建立江蘇沿海圍墾區(qū)水資源保障體系的必要環(huán)節(jié)。

　　在充分了解圍墾區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用潛力的同時(shí),分析圍墾區(qū)水資源需求時(shí)空變化特征,運(yùn)用圍墾區(qū)當(dāng)?shù)匦钏こ膛c遠(yuǎn)距離調(diào)水的聯(lián)合調(diào)度技術(shù)以及多水源多用戶(hù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)控與分配技術(shù),生成圍墾區(qū)不同水平年水資源優(yōu)化配置方案,不僅可以實(shí)現(xiàn)水資源在不同區(qū)域和用水戶(hù)之間的有效公平分配,而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域水循環(huán)及其影響的自然與社會(huì)諸因素進(jìn)行整體調(diào)控。本研究圍繞以下幾方面內(nèi)容展開(kāi)研究:a.沿海圍墾區(qū)水資源需求分析與預(yù)測(cè)。

　　結(jié)合江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)發(fā)展規(guī)劃,了解沿海圍墾區(qū)各水資源用戶(hù)的需水要求,包括水量要求、水質(zhì)要求及用水時(shí)間要求等,分析其在時(shí)程分配上和空間分布上的變化特性,預(yù)測(cè)不同發(fā)展水平年下江蘇沿海圍墾區(qū)在生活、生產(chǎn)和生態(tài)三方面的需水過(guò)程以及綜合需水過(guò)程,分別研究基于用水總量控制、用水效率控制、排污總量控制以及多目標(biāo)控制的沿海圍墾區(qū)需水管理技術(shù)與方法。

　　b.沿海圍墾區(qū)多水源供水系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度。在沿海圍墾區(qū)水資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,結(jié)合江蘇沿海灘涂開(kāi)發(fā)規(guī)劃,分析沿海圍墾區(qū)各供水工程、用水戶(hù)在流域水系和自然地理上的拓?fù)潢P(guān)系,構(gòu)建沿海圍墾區(qū)水資源供需系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖,厘清其水資源供需結(jié)構(gòu),并根據(jù)各水源之間、各用水戶(hù)之間以及水源與用水戶(hù)之間的水力聯(lián)系、水源特性和用水特性,建立沿海圍墾區(qū)多水源多用戶(hù)水資源模擬仿真系統(tǒng),建立沿海圍墾區(qū)多水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,尤其是當(dāng)?shù)匦钏こ膛c外調(diào)水的聯(lián)合調(diào)度模型。

　　c.沿海圍墾區(qū)水資源合理配置。根據(jù)江蘇沿海灘涂開(kāi)發(fā)規(guī)劃,兼顧抑制需水、增加供水和保護(hù)生態(tài),構(gòu)建沿海圍墾區(qū)水資源配置方案集;基于公平性、有效性和可持續(xù)性原則,建立多水源、多用戶(hù)水資源系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)控與分配模型;構(gòu)建適合沿海圍墾區(qū)的水資源配置方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與方法,分析評(píng)價(jià)不同配置方案在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和生態(tài)環(huán)境等方面上的差異,確定圍墾區(qū)水資源最佳配置方案。在上述研究?jī)?nèi)容中,本研究的主要技術(shù)難點(diǎn)在于,沿海墾區(qū)多水源、多用戶(hù)、多目標(biāo)的水資源聯(lián)合調(diào)度和優(yōu)化配置。

　　技術(shù)路線(xiàn)

　　針對(duì)上述研究?jī)?nèi)容,本研究在充分收集與分析江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)水文、氣象、水文地質(zhì)、潮汐、土地利用及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面資料的基礎(chǔ)上,將首先對(duì)沿海圍墾區(qū)水資源需求的時(shí)空變異特性、河流渠道水系結(jié)構(gòu)以及圍墾區(qū)內(nèi)供水工程布局進(jìn)行分析,研究沿海圍墾區(qū)的水資源需求管理措施,構(gòu)建水資源系統(tǒng)供需網(wǎng)絡(luò)圖,并結(jié)合沿海圍墾區(qū)水資源開(kāi)發(fā)潛力研究與特殊水資源開(kāi)發(fā)利用研究,建立起多水源多用戶(hù)的水資源模擬仿真系統(tǒng)以及聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,根據(jù)沿海灘涂發(fā)展規(guī)劃,生成各類(lèi)情景下沿海圍墾區(qū)水資源配置方案,建立沿海圍墾區(qū)水資源配置方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與方法,最終提出沿海圍墾區(qū)水資源優(yōu)化配置優(yōu)化方案,從而為江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)水資源利用提供技術(shù)保障(圖略)。

　　預(yù)期成果

　　江蘇沿海圍墾規(guī)模巨大,世界尚無(wú)先例,在該區(qū)域進(jìn)行水資源優(yōu)化配置與調(diào)度研究,符合我國(guó)水資源合理配置研究的發(fā)展需求。目前,我國(guó)水資源合理配置研究大多數(shù)集中于北方干旱缺水地區(qū),鮮有關(guān)于沿海圍墾區(qū)的水資源合理配置研究。通過(guò)江蘇沿海圍墾區(qū)域水資源優(yōu)化配置與聯(lián)合調(diào)度研究,一方面為江蘇沿海圍墾區(qū)水資源保障提供關(guān)鍵性技術(shù)支撐,另一方面又進(jìn)一步豐富我國(guó)水資源合理配置研究案例,為我國(guó)沿海地區(qū)的水資源可持續(xù)利用積累經(jīng)驗(yàn)和提供示范。

　　其預(yù)期成果表現(xiàn)為3個(gè)方面:a.提出基于用水總量控制、用水效率控制和排污總量控制的江蘇沿海灘涂圍墾區(qū)水資源需求管理方案和措施。b.提出鹽堿環(huán)境下多水源多用戶(hù)淡水資源聯(lián)合調(diào)控和水資源優(yōu)化配置技術(shù),提高水量利用率5%。c.構(gòu)建沿海圍墾區(qū)水資源配置方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與方法,確定不同發(fā)展水平下的圍墾區(qū)水資源優(yōu)化配置方案。本研究的創(chuàng)新之處在于,將建立起鹽堿環(huán)境中淡水資源工程體系聯(lián)合調(diào)度模型,結(jié)合水資源供需動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)多水源、多用戶(hù)的水資源優(yōu)化配置。

　　國(guó)家核心期刊論文發(fā)表：《貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)》是貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院主辦的綜合類(lèi)農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)期刊，主要報(bào)道農(nóng)業(yè)科研單位、農(nóng)業(yè)院校和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線(xiàn)的主要研究成果大面積高產(chǎn)工程的技術(shù)措施，種養(yǎng)業(yè)、產(chǎn)品加工業(yè)增值技術(shù)，宏觀農(nóng)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用以及持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展等。