孟 斌，王 義

（山東黃河河務(wù)局供水局濟(jì)南供水分局，山東 濟(jì)南 250000）

1 濟(jì)南市雨水情及黃河引水現(xiàn)狀

1.1 濟(jì)南市雨情、水情

濟(jì)南市多年平均降水量為647.9mm，且時(shí)空分布不均勻，年際變化大。濟(jì)南雖然有地下水、水庫水、黃河水、長江水等多種水資源，但水資源總量并不多。全市多年平均水資源量17.48億m3，其中黃河水為主要的水資源，約占1/3。人均占有量僅為247m3，低于全省平均水平，畝均水資源占有量為322m3，約為全國畝均占有量的1/6，水資源短缺嚴(yán)重。

1.2 濟(jì)南黃河引水現(xiàn)狀

濟(jì)南引黃供水始于1955年，目前，濟(jì)南市有引黃水閘11座，設(shè)計(jì)引水流量225m3/s，11處引黃灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積18.11萬hm2?，F(xiàn)在黃河水每年引水指標(biāo)為5.68億m3，自2000—2014年年均引水4.95億m3，農(nóng)田水利灌溉工程的建設(shè)以及節(jié)水措施的不斷改進(jìn)，使農(nóng)業(yè)用水效率不斷提高，供水用途也由最初的農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展為農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)居民生活、工業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)用水等多目標(biāo)、全方位供水。

從長遠(yuǎn)看，黃河水資源依然是濟(jì)南市最穩(wěn)定、最可靠的水資源。但由于黃河上中游降雨量減小、修建水庫等因素，用水條件改善，引水量加大，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，黃河下游來水量有減少的趨勢，濟(jì)南市水資源的供需矛盾將長久存在。因此，合理利用黃河水，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)，對濟(jì)南市的社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。

2 現(xiàn)行水量分配存在的問題

2.1 用水效率低，黃河水浪費(fèi)嚴(yán)重

目前，農(nóng)業(yè)引黃用水效率低，引黃灌溉水利用系數(shù)只有0.5左右，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的0.7～0.8，節(jié)水有較大的提升潛力。

2.2 引水分配指標(biāo)與用水節(jié)水水平?jīng)]有掛鉤

枯水年份，來水量減少時(shí)，依照豐增枯減原則，采用的方法是不論各地市、工農(nóng)業(yè)節(jié)水程度高低，都按照原來的用水量減少同樣的百分?jǐn)?shù)來減少分配的水量，這種管理辦法，操作簡單、方便，但不利于促進(jìn)節(jié)水。節(jié)水好的地區(qū)多年通過實(shí)施各種節(jié)水措施，提高了水的利用率，如遇枯水年，分配的水量減少同其他地區(qū)同樣的百分?jǐn)?shù)，用水則更加緊張，影響農(nóng)業(yè)灌溉，總的效益影響較大；而節(jié)水措施差的地區(qū)浪費(fèi)水較嚴(yán)重，每立方水產(chǎn)生的效益低，遇上缺水，即使減少部分水量，對他們影響也相對較小?？偟膩碚f，引水分配指標(biāo)與用水節(jié)水水平?jīng)]有掛鉤，節(jié)水效率有高有低，造成總體用水效率低下，不利于節(jié)約用水。

2.3 流域與區(qū)域管理脫節(jié)，相關(guān)法律法規(guī)有待完善

現(xiàn)行《中華人民共和國水法》規(guī)定，國家對水資源實(shí)行流域管理與行政區(qū)域管理相結(jié)合的管理體制。但現(xiàn)狀仍然是流域管理服從于行政管理，依然不能解決日益嚴(yán)重的水危機(jī)。此外，沒有核實(shí)灌區(qū)實(shí)際需用水量，節(jié)水好的灌區(qū)往往申報(bào)的用水量偏少，而節(jié)水差的灌區(qū)申報(bào)的用水量偏多。這樣核減后節(jié)水好的灌區(qū)用水量偏少，節(jié)水差的灌區(qū)用水量偏多。因此探討濟(jì)南黃河在分配指標(biāo)一定的總量下，根據(jù)黃河來水減少的條件下，通過內(nèi)部挖潛，實(shí)施節(jié)水灌溉，重新優(yōu)化分配濟(jì)南黃河水量具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

3 分配方案

3.1 分水原則

建立引水分配指標(biāo)與用水節(jié)水水平相適應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)各地市農(nóng)業(yè)節(jié)水水平高低，以及各引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)的不同，比較得出相對差額，分別給予不同的權(quán)重。在枯水年份進(jìn)行水量的優(yōu)化分配，節(jié)水水平高的，水量核減少，節(jié)水水平較低的，水量核減多。

依據(jù)水法，來水量減少時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水的需要，合理安排農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水，防止黃河斷流。故確保非農(nóng)業(yè)用水100%的保證率，本次研究模型優(yōu)化農(nóng)業(yè)用水。選取2014年現(xiàn)狀來水進(jìn)行分配，優(yōu)化未來來水量減少時(shí)的供水量。本文將引黃閘農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)比較差額作為分水依據(jù)。

3.2 模型的建立

1）目標(biāo)函數(shù)即為供需水量差額最小。

式中：i為第1,2,3,…11座引黃閘；α為農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力缺水量，億m3；Wi為第i座引黃閘農(nóng)業(yè)需水量，億m3；Pi為第i座引黃閘農(nóng)業(yè)分配水量，億m3。

2）約束條件

（1）各引黃閘農(nóng)業(yè)用水量等于凈水量除以農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)

式中：Ni為第i座引黃閘農(nóng)業(yè)凈水量，億m3；ηi為第i座引黃閘農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)。

（2）節(jié)水條件下農(nóng)業(yè)分配水量計(jì)算

第i座引黃閘農(nóng)業(yè)實(shí)際供水量Pi

3.3 濟(jì)南黃河引水情況以及結(jié)果分析

選取2014年濟(jì)南黃河引水?dāng)?shù)據(jù)對建立的模型進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試。分析濟(jì)南市引黃閘農(nóng)業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)等指標(biāo)數(shù)據(jù)，將農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)比較差額，并且將引黃閘農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)差額。

第i座引黃閘農(nóng)業(yè)減少的水量ΔPi這些數(shù)據(jù)輸入模型，優(yōu)化水量分配。結(jié)果如表1。

表1 來水量減少10%時(shí)引黃灌區(qū)引黃農(nóng)業(yè)用水量情況

2014年，濟(jì)南11座引黃閘農(nóng)業(yè)引水量為31059.69 萬 m3，非農(nóng)業(yè)引水 32667.22 萬 m3，合計(jì)63726.9萬m3。非農(nóng)業(yè)用水保證率100%的情況下，農(nóng)業(yè)用水保證率為79.5%，模擬枯水年份來水量減少10%，依照豐增枯減原則，減少的水量按比例減少10%與優(yōu)化減少比較，以及供水量按比例分配與優(yōu)化分配比較分析，節(jié)水水平高的灌區(qū)，水量核減少，節(jié)水水平低的灌區(qū)，水量核減多。通過模擬計(jì)算，枯水年份在來水量減少10%的情況下農(nóng)業(yè)優(yōu)化分配的供水量即為水量優(yōu)化分配方案。

4 結(jié)語

1）通過對濟(jì)南黃河水量優(yōu)化方式進(jìn)行探討，確定引水分配指標(biāo)與用水節(jié)水水平掛鉤，枯水年份來水量減少10%，在非農(nóng)業(yè)用水保證率100%的情況下，節(jié)水水平高的灌區(qū)水量核減少，節(jié)水水平低的灌區(qū)水量核減多，水量分配上向節(jié)水好的灌區(qū)傾斜，較好地解決了水量短缺時(shí)各地市農(nóng)業(yè)分水“一刀切”的問題。

2）有利于建立水權(quán)交易市場。農(nóng)業(yè)節(jié)水水平的提高，使結(jié)余的水量激發(fā)了企業(yè)要求農(nóng)業(yè)向工業(yè)實(shí)施水權(quán)轉(zhuǎn)換的強(qiáng)烈意愿，缺水用戶可以購買到急需的水資源，這樣不僅使水資源能夠高效利用，而且還能夠部分消除行政指令分配水資源的局限性，緩解水資源對該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約。

3）促進(jìn)節(jié)水和水價(jià)形成機(jī)制的建立。逐步提高水價(jià)，枯水年優(yōu)化分配水量，豐水年份采取階梯水價(jià)方式。促進(jìn)水資源的科學(xué)管理，使有限的黃河水資源發(fā)揮更大的作用。

4）進(jìn)一步完善流域與區(qū)域管理相適應(yīng)的法律法規(guī)。合理劃分流域與行政區(qū)域水行政管理權(quán)限，解決地方法規(guī)與部門規(guī)章銜接不夠、管理職能交叉等問題。適當(dāng)對流域管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)權(quán)，增強(qiáng)流域涉水利益相關(guān)者的參與權(quán)，將流域管理機(jī)構(gòu)真正成為流域委員會(huì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證節(jié)水制度的有效實(shí)施。