基于生态优先的渝西地区水资源配置研究

人民长江

Yangtze River

Vol.48,No. 11June, 2017

文章编号：1001 -4179(2017) 11 -0007 -04

基于生态优先的渝西地区水资源配置研究

嗉波，曹正洁，毛弍罐，i

磊

(长江勘测规划设计研究院有限责任公司，湖北武汉430010)

摘要：重庆市渝西地区自产水资源短缺，河流生态脆弱，水资源和水环境承载能力不足以支撑区域经济社会可 持续发展，水资源配置格局亟需优化。因此，基于

MIKE BASIN软件平台建立了渝西水资源配置模型，模拟对

象包括区内主要水源工程、用水户和河流；然后从生态基流需水、水生生物需水、基本自净功能需水3个方面 分析了河流控制断面生态环境需水量。在此基础上提出了在退还现状生产生活挤占的生态用水和区内水资 源优先满足生态环境需水的前提下，以提水利用嘉陵江、长江过境水为主要解决生产生活缺水并补充河流生 态环境用水的水资源配置方案。关

键

词

：水资源配置；生态优先

中图法分类号：TV213

；MIKE BASIN;渝西地区；水利工程

文献标志码：A DOI：10. 16232/j. cnki. 1001 -4179. 2017. 11.002

南河，嘉陵江水系的小安溪、淮远河、璧北河、黑水滩 河，沱江水系的濑溪河。地处长江、嘉陵江、沱江三大 水系分水岭，渝西区内河流呈现源短流小的特点：流域

面积不足2 000 km2，河长不足150 km,年径流量1.00 亿~ 6. 20亿

渝西指重庆市长江以北、嘉陵江渠江以西地区，包 括重庆市沙坪坝区、九龙坡区、北碚区等11个区，占地

面积1.25万km2。渝西自产水资源短缺，多年平均仅 55亿

m3，当地河流均为中小河流，生态脆弱。虽然紧

临长江、嘉陵江，多年平均过境水资源量达3 276亿

m3。渝西区内主要河流特征见表1。

表1

渝西区内主要河流特征

流域面积/

河长/

径流量/ 亿

m3,但受工程条件限制，现状渝西仍以开发利用区内

自产水资源为主，利用过境水量仅占总用水量的1 /3。

对区内水资源的过度开发导致河流生态环境恶 化，威胁供水安全。随着经济社会的快速发展，渝西水 资源供需矛盾将愈发突出。为解决渝西缺水问题，相 关水利规划拟建设160余座水库[1_2]。但这些水库是 延续以开发利用区内水资源为主的思路，会加剧河流 生态环境恶化趋势，与当前“生态优先、绿色发展”的 理念不符，且受河流径流量和地形条件的限制，拟建水 库供水量有限，不能彻底解决渝西缺水问题。

水资源短缺、河流生态环境恶化已成为渝西可持 续发展的制约因素，研究从水量丰沛的长江、嘉陵江取 水，优化渝西水资源配置格局迫在眉睫。

沱江水系水系长江干流水系

河流临江河璧南河

嘉陵江水系小安溪淮远河璧北河黑水滩河濑溪河

km2

730107716485332703401742km11097139734761110

m33.433.926.202.011.001.795.77

1.2河流生态环境现状和存在的问题

渝西现状已形成水资源过度开发、生产生活用水 挤占生态用水的局面D现有水利工程（水库910座、 塘堰4. 5

万口

、引提水工程900余处）年利用区内水资

1问题提出

源15.5亿

m3,占生产生活年用水量的66%。区内水

1.1 渝西区内河流概况

渝西区内主要河流有：长江干流水系的临江河、璧

收稿日期=2017 -03 -31

资源开发利用程度高，特别是临江河、濑溪河、璧南河 等主要河流，开发利用率分别达60% ,46% ,45%，超 过了国际公认的40%警界线。

作者简介：李波，男，工程师，领士，主要从事水利规划和水资源配置研究工作。E - mail: lihothu@ qq. c賴

8

人民长江2017 年

河流生态流量不足、纳污能力下降，加之生活污水 和工业废水排放量增加，水环境问题日益突出。以 2016年9月水质监测数据为例，渝西水功能区达标率 仅62%，濑溪河、小安溪、临江河、璧南河、梁滩河等河 流部分河段水质仅为IV类、V类甚至劣V类。

重庆市发展规划中将渝西定位为全市未来城镇 化、工业化的主战场，经济社会的快速发展必然带来用 水需求的进一步增长。而渝西区内水资源和水环境承 (1)水量平衡方程。渝西水资源配置模型的水资

源系统网络和配置计算内核以MIKE BASIN软件平台 为基础，水库、用水户等节点的水量平衡约束通过软件 默认设置实现。

水库水量平衡方程为

v\\+l ^ V\\ + WD\\ + WC\\ - WS\\ - WG\\ -WF\\ (1) 式中，M为第〖座水库第£时段初蓄水量；柯，G;，評:分别为第f座水库第^时段天然入库径

载能力已不能支撑区域经济社会可持续发展，过去以 建库为主开发利用区内水资源的思路亟需转变。从水 量丰沛的长江、嘉陵江取水，是解决渝西水资源供需矛 盾的必然选择。

2研究思路

根据经济社会发展预测成果分析2030水平年渝

西生产生活需水;考虑污染负荷的增长，分析实现水功 能区管理目标所需的河流生态环境水量；在退还现状

生产生活挤占生态水量的基础上，分析2030水平年渝 西河流生态和生产生活缺水量，进而提出新增水源方 案。研究思路示意见图1。

图1

研究思路示意

3水资源配置模型

基于MIKE BASIN平台建立渝西水资源配置模

型。MIKE BASIN是丹麦DHI公司基于GIS平台开发 的模拟水资源分配从而表示出流域在空间和时间上水 文特点的模型软件，因其通用性好、操作简便、交互性 强的特点，近年来在流域和区域水资源配置中得到广 泛应用[3_6]。

渝西水资源配置模型包含生活、工业、农业等各类

用水户96个;包含渝西主要水库42座，其他800余座 小型水库和4万余口塘堰按照计算小区打包概化；包 含主要提水泵站8座，其余900余处引提水工程按照 计算小区打包概化;模拟河流包括长江、嘉陵江、渠江、 涪江等过境河流和濑溪河、小安溪、璧南河、清流河、淮 远河、临江河、梁滩河、黑水滩河等区内主要河流。

流量、充蓄水量、蒸发渗漏损失、供水量、下泄水量。

用水户水量平衡方程为

I

願；+

I

乳；+冊

；+^

WU\\ = WY\\(2)式中，分别为第t时段蓄水工程、 提水工程、再生水、地下水向第i用水户的供水量；

为第£时段第〖用水户用水量。

(2)其他约束条件。河流、输水管线的过流能力 约束，以及水库和泵站调度规则、供用水优先次序、分 水点水量分配规则等以参数形式输入，并可通过二次 开发程序在计算过程中修改。

渝西水资源配置模型主要用于确定解决渝西缺水 问题所需的新增水源规模和水量分配方案，生产生活 供水保证率和生态环境用水满足程度也作为约束条 件:生活和工业供水保证率P > 98% ;灌溉供水年保 证率Pa > 75% ;生态环境用水满足程度为

QK H

QS: - X QL： + X QT] + QB> QX]

(3)

式中，

为上游水库下泄流量；

别为上游水库与第〖断面之间的区间径流量、蒸发渗 漏损失流量、引提水流量、退水流量；

为提水工程

生态补水流量；

为第f断面生态环境需水流量。

(3)目标函数。目标函数为工程投资和水库弃 水。投资最省、弃水最少方案为最优方案。

4现状生产生活挤占生态水量

现状渝西生产生活用水中近一半为蓄水工程供

水，干旱季节为保障生产生活用水，水库不下泄、少下 泄生态流量。另有部分城镇水厂、企业自备水源和提 灌站直接从河道取水，挤占河流生态水量。

为定量分析生产生活挤占生态水量的情况，模拟 计算现状水源工程条件下优先保障河流生态环境用水 的情况：大中型水库优先下泄生态流量；距离城区较 近，未来可集中供水的区域关闭现状从附近水库和河

道取水的分散水源。以I960〜2014年长系列水文资 料和现状水平年需水分析成果为基础进行供需分析， 退还挤占生态水量后生产生活可供水量19.23亿m3。

第11期李波，等：基于生态优先的渝西地区水资源配置研究

9

与渝西现状生产生活实际供水量23.49亿m3比较，可 知生产生活挤占生态用水量为4.26亿

生态基流相对较小，控制断面生态环境需水枯水 期主要受自净需水控制，丰水期主要受水生生物需水

m3。见表2。

表2

生产生活挤占生态水量分析 亿

m3

项目实际供水

优先生态

项目实际供水

优先生态

蓄水工程10.71

8.28再生水0.080.08引提水11.829.99合计

23.4919.23

地下水

0.880.88

5 2030年控制断面河流生态用水

渝西河流生态环境恶化的主要原因是取水量和排 污量过大导致的生态流量不足、水质下降，因此城区下 游河段生态环境问题往往较为突出。在濑溪河、淮远 河、临江河、璧南河、璧北河、梁滩河等6条河流选取8 个城区下游断面，作为河流生态环境用水研究的控制 断面，见图2。

2030水平年河流生态环境需水按生态基流需水、 水生生物需水、基本自净功能需水分项计算值取外包 值。

(1) 生态基流需水采用90%频率枯水年最枯月 平均流量。

(2)

水生生物需水分枯水期（一般用水期）和丰

水期（鱼类产卵幼期）确定，枯水期采用多年平均流量

的20%，丰水期采用多年平均流量的40%。

(3)

基本自净能力需水采用河流一维水质模型，根据控制断面所在水功能区水质管理目标、汇水区退 水污染负荷、河道水文条件计算，水质指标为化学需氧 量和氨氮。

控制。各断面生态环境需水流量见表3。

表3

河流控制断面生态环境需水流量 m3/s

河流断面生态

水生生物需水自净基流

枯水期

丰水期

梁滩河西永镇0.20

0.62需水

0.310.38龙凤桥街道1.071.643.273.00璧北河

澄江镇0.530.821.631.22璧南河壁城街道0.300.460.931. 12临江河南大街0.600.420.840.76濑溪河

棠香街道0.050.420.840.80昌元街道

0.353. 126.240.87淮远河

东城街道

2.261.482.952.34合计（扣除上下游重复）

5. 11

7.9415.869.31

2030水平年控制断面河流生态环境需水量枯水 期为1.82亿m3，丰水期为2. 50亿m3，全年合计4. 32

亿

m3，见表4。

表4

控制断面河流生态环境需水量 亿

m3

河流断面枯水期

丰水期

全年

梁滩河西永镇0.06

0. 100. 16龙凤桥街道0.470.520.99璧北河澄江镇0. 190.260.45璧南河壁城街道0. 180. 150.32临江河南大街0. 120. 130.25濑溪河棠香街道0. 130. 130.26

昌元街道0.490.981.48淮远河

东城街道

0.370.470.83合计（扣除上下游重复）

1.822.504.32

运用渝西水资源配置模型进行I960〜2014年长 系列调节计算，分析河流控制断面生态环境用水满足 程度。

退还生产生活挤占的生态用水，水库优先下泄生 态流量，并考虑区间生产生活取用水和退水，河流控制 断面生态供水量4.15亿m3,见表5。璧北河、濑溪河 和淮远河生态环境用水可以得到满足，璧南河、临江河 和梁滩河缺水〇. 17亿m3。从长江提水0. 17亿m3 “以干补支”，补充璧南河、临江河和梁滩河生态环境 用水。

6 2030年生产生活用水配置方案

按照“生态优先”的原则，2030水平年退还现状生 产生活挤占的生态水量；在满足生态用水的前提下充 分利用已建和在建水源工程供水，不足部分通过新建 提水工程利用过境水补充。

根据重庆市人口和产业发展规划预测2030水平 年渝西经济社会发展指标[7^]，依据最严格水资源管

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人民长江

2017 年

理制度[9^相关规定拟定需水定额，预测2030水平

年渝西生产生活需水量35.49亿m3,其中生活需水

12. 38亿

6亿

3

m3，工业需水14. 15亿m3，农业需水8. 9表

5

河流生态用水供需分析 亿

m3

河流断面

霄水

供水

缺水

梁滩河西永镇0. 16

0. 160龙凤桥銜m0.990.910.08璧北河澄江镇0.450.450_河壁城街道0.320.310.01临江河南大街0.250. 170.08濑溪河棠#街逍

0.260.260u

儿街道

1.481.480淮远河

东城街道

0.830.830脅计(扣除丨:下游取釔）

4.324. 150. 17

退还现状挤占生态水量4. 26亿m3，并考虑在建

工程新增供水，2030水平年渝西生产生活可供水量

23. 19亿

m3，各类水源可供水量见表6。

表6 已建和在建水源2030年可供水量

亿

m3

项I供水量项目供水量

蓄水工程8.69

再少水3.48引提水10.61合计

23. 19

地下水

0.41

2030水平年渝西生产生活缺水12. 30亿

m3，其中

生活和工业缺水11.90亿m3，灌溉缺水0. 40亿m3，见

表7。缺水率较高的区为江津、璧山、荣昌、潼南，其中 江津缺水率超过60%，见图3。

表7

生产生活用水供需分析

亿m3

项目需水量

供水量

缺水量

生活

12.38

7.774.61X业

14. 156.867.28农业8.968.560.40合计

35.4923. 1912.30

为避免进一步开发利用区内水资源对河流生态环 境造成破坏，生产生活新建水源应以利用过境水为主。 潼南、合川、铜梁北部属嘉陵江水系，就近从涪江、渠江 提水，取水量分别为0.54亿，0.67亿m3;北碚从嘉陵 江提水，取水量已计入在建工程可供水量；沙坪坝、九 龙坡、江津、璧山、永川、荣昌、大足、铜梁南部从长江集 中提水，取水量为10.50亿m3。提水工程供生产生活 水量合计11.71亿

m3#在边远山区建设少量水库，增 加供水量〇. 44亿m3。生产生活新增供水量合计 12. 15亿m3，基本满足2030水平年用水需求，见表8。

图3缺水率示意

表8

生产生活新建水源方案

亿

m3

提水来源

生活

工业

农业

合计

ICYf

4. 13

6.370.0010.50涪江0. 160.380.000.54渠江

0.220.450.000.67水库0. 100.070.260.44合计

4.617.280.2612. 15

7结语

渝西地区生态环境脆弱、水资源短缺、经济社会发

展迅速、过境水资源丰富的特点在长江流域具有一定 代表性。本文提出退还现状生产生活挤占的生态用 水，区内水资源优先满足生态环境用水，并通过提水工 程适度“以干补支”；转变以建设水库为主开发利用区 内自产水资源的思路，以提水工程为主利用过境水资 源满足生产生活用水需求；以水资源的可持续利用推 动区域绿色发展#渝西水资源配置的思路和方法对类 似区域具有一^定的借鉴意乂 ^

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[ D ].武汉：华中科技大学，2011. (编辑：刘

援）

Risk analysis model of short - term optimal operation for

reservoir group considering flow time - lag

ZHANG Pei,JI Changming, ZHANG Yanke

(Renewable Energy College, North China Electric Power University,Beijing 102206 , China)

Abstract ： The risk analysis of reservoir group operation is always a hot and important topic, especially for short - term optimal operation considering flow time - lag. A short - term optimal operation risk analysis model considering flow time - lag is estab­lished according to risk identification - measurement and risk assessment and decision - making. Firstly, we choose the inflow forecast error and flow time - lag factor as the main risk factors, and then use the stochastic simulation method to estimate the main risk factors, thus get the risk rate under the determined operating strategy by coupling the two major risk factors as model in­put, finally apply the model to the short - term optimal operation of two hydropower stations on Yalong river. The results show that the model is not only simple and effective, but also has important significance to making power generation schedule or reser­voir operation management.Key words： flow time - lag；joint scheduling；risk analysis；reservoir group； Yalong River

(上

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接第

10页

）

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(编辑：刘媛）

Water resources allocation of Western Chongqing based on ecology priority

LI B,CAO Zhenghao,MAO Wenyao,WANG Lei

〇

(Changjiang Institute of Survey, Planning, Design and Research, Wuhan 430010 , China)

Abstract ： The water resources allocation of Western Chongqing region needs to be optimized because the insufficient self - yielded water resources and vulnerable water environment can;t support the regional sustainable economic and social development. A water resource allocation model was established based on MIKE BASIN to simulate the main water supply projects, water users and rivers. Eco - environmental water demand of river control sections was calculated from three aspects ： ecological basis flow demand, aquatic organism flow demand and self - purification flow demand. On the premise of returning ecological water occu­pied by domestic and industry and giving eco - environmental water demand the priority of water supply, a water resources alloca­tion mode was put forward, in which domestic and industry water demand was met by pass - by water resources lifted from Yan­gtze River and Jialing River.Key words： water resources allocation；ecology priority；MIKE BASIN；Western Chongqing；water conservancy project