尚新紅， 胡 瑞

(1. 安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088；2. 安徽省水利水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 233000；3.中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，安徽合肥 230000)

0 引 言

蚌埠市水資源情勢(shì)與演變機(jī)制復(fù)雜多變，供水水源單一，供水保證率不高，尤其是枯水年、枯水期抗缺水風(fēng)險(xiǎn)能力不強(qiáng)；水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)中目標(biāo)單一，注重生活生產(chǎn)供水，對(duì)生態(tài)復(fù)育、景觀、文化需水等關(guān)注不夠。為了有效解決水資源與水安全突出問(wèn)題，淮河水利委員會(huì)聯(lián)合安徽省水利科學(xué)研究院、河海大學(xué)、中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司、上海睿臻工程咨詢有限公司等多家單位，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，開(kāi)展蚌埠市多水源聯(lián)合配置與供水安全綜合研究。

1 研究方法

研究通過(guò)對(duì)蚌埠市的水資源開(kāi)發(fā)利用情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查評(píng)價(jià)，摸清蚌埠市近年供用水狀況，分析境內(nèi)河流水系湖泊分布連通，將蚌埠市劃分為22個(gè)計(jì)算單元；分析各計(jì)算單元水資源供、用、耗、排水之間的相互聯(lián)系，并概化出水資源系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖，以反映各計(jì)算單元間的水力聯(lián)系；建立基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容包括蚌埠市22個(gè)計(jì)算單元水資源量系列、地下水可開(kāi)采量、跨流域調(diào)水工程的調(diào)水量、通過(guò)科學(xué)預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)和生活生產(chǎn)及生態(tài)與環(huán)境的需水量、現(xiàn)有工程及規(guī)劃工程(蓄水)供水能力、工程與用戶需求間的拓?fù)潢P(guān)系等；選取經(jīng)濟(jì)社會(huì)、水量、水質(zhì)、水生態(tài)四大類目標(biāo)，以蚌埠市水資源承載能力、主要控制節(jié)點(diǎn)下泄水量、區(qū)域缺水狀況為約束，在現(xiàn)狀供需分析和對(duì)各種合理抑制需求、有效增加供水、積極保護(hù)生態(tài)環(huán)境等目標(biāo)進(jìn)行組合及分析的基礎(chǔ)上，建立基于水生態(tài)文明的蚌埠市多水源聯(lián)合配置模型，開(kāi)展多水源聯(lián)合調(diào)配技術(shù)研究。

2 研究?jī)?nèi)容及成果

2.1 水資源全要素演變規(guī)律研究

采用多站點(diǎn)長(zhǎng)系列水文氣象資料，對(duì)降雨、徑流、蒸發(fā)、地下水等水資源要素的演變情勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，采用小波法和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)法，揭示了水資源數(shù)量、質(zhì)量在年內(nèi)、年際、年代際之間的變化規(guī)律，剖析了其趨勢(shì)、周期、突變等變化規(guī)律的歸因。建立了考慮作物水利用和溝網(wǎng)調(diào)蓄條件下的地下水調(diào)節(jié)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了地表水與地下水的良性互饋及高效利用。

通過(guò)研究，蚌埠市徑流年內(nèi)分配不均勻，汛期十分集中、季徑流變化大、最大與最小月徑流相差懸殊等，年徑流的大部分主要集中在汛期6～9月份，最大與最小月徑流相差較大；地表徑流量年紀(jì)變化趨勢(shì)明顯，呈先減少后增加的趨勢(shì)，1956～1979年每年減少2.73mm，1980～2010年平均每年增加3.72mm，增加速率較減少速率大些；地表水徑流量年代變化整體呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，在20世紀(jì)70年代達(dá)到最低值，21世紀(jì)10年代與多年平均徑流深的比值達(dá)到最大，增長(zhǎng)斜率比減少時(shí)的斜率大。

2.2 蚌埠閘上枯水期水資源動(dòng)態(tài)演變與供需態(tài)勢(shì)研究

根據(jù)淮干蚌埠閘上主要雨量站及重點(diǎn)控制水文站降雨及徑流量長(zhǎng)系列資料分析研究，揭示了蚌埠閘以上連續(xù)3個(gè)月枯水期時(shí)段為12～2月，連續(xù)5個(gè)月枯水期時(shí)段為11～3月。

采用Mexcian hat小波、Morlet小波和cmor2-1小波3種小波分析法，對(duì)淮河干流枯水期典型斷面近60年的資料進(jìn)行分析研究表明：魯臺(tái)子站連續(xù)5個(gè)月徑流量在小尺度時(shí)間上存在3年和9年的發(fā)育明顯周期；中尺度在時(shí)間上存在28年的表現(xiàn)顯著周期；但從大尺度上看，變化趨勢(shì)與連續(xù)3個(gè)月枯水期相同。

通過(guò)對(duì)不同年型需水缺水態(tài)勢(shì)分析，蚌埠閘上連續(xù)3個(gè)月枯水期現(xiàn)狀水平年20%、50%、95%和95%保證率下的缺水量分別為0×108m3、0.209×108m3、1.265×108m3和2.22×108m3，連續(xù)5個(gè)月枯水期現(xiàn)狀水平年20%、50%、95%和95%保證率下的缺水量分別為0×108m3、0.399×108m3、2.415×108m3和4.242×108m3。

采用基于AHP構(gòu)權(quán)的多層次綜合模糊評(píng)價(jià)模型對(duì)蚌埠閘以上地區(qū)供水安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出蚌埠閘以上地區(qū)供水安全綜合評(píng)價(jià)低于一般水平。在4個(gè)準(zhǔn)則層中，實(shí)際供水保障最高，超過(guò)一般水平，而生態(tài)環(huán)境保障及抗風(fēng)險(xiǎn)能力都低，處于不安全與極不安全之間，其中抗風(fēng)險(xiǎn)能力最低。

綜合以上結(jié)果，可以看出蚌埠閘以上地區(qū)供水充足，水資源總量及過(guò)境水量充足，但是由于水資源時(shí)空分配不均，所以在特枯年缺水情勢(shì)嚴(yán)峻，抗風(fēng)險(xiǎn)能力不足，同時(shí)存著在對(duì)生態(tài)環(huán)境保障措施不足的問(wèn)題，影響地區(qū)供水安全及水資源的可持續(xù)利用。

2.3 蚌埠市水資源應(yīng)急調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究

基于建立先進(jìn)、實(shí)用的Mike Basin蚌埠閘水量調(diào)度模型，結(jié)合蚌埠閘與懷洪新河聯(lián)合調(diào)度，對(duì)有限的水資源進(jìn)行合理配置，分析不同來(lái)水年份水量分配方案，實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)管理，提出了基于用水戶滿意的水資源應(yīng)急調(diào)度供水安全保障方案。

研究得出在97%保值率典型年份來(lái)水情況下，對(duì)蚌埠閘上水位進(jìn)行調(diào)整，得出了在缺水情況下不同水位整體滿意度、各用戶的滿意度及用水量，提出綜合滿意度最高的水資源配置方案。

2.4 水資源保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

針對(duì)蚌埠市水體“點(diǎn)、線、面、水體區(qū)域”統(tǒng)籌定位及統(tǒng)一規(guī)劃，營(yíng)造山水景觀、山水文化的城市建設(shè)主題和亮點(diǎn)，結(jié)合淮河兩岸悠久的歷史文化底蘊(yùn)與蚌埠市的供水需求，構(gòu)筑與蚌埠城市形象相適應(yīng)的“水清、岸綠、山美、游暢 ”的城市環(huán)境景觀，促進(jìn)蚌埠市山水旅游業(yè)的發(fā)展，可以大大提升蚌埠依山傍水、自成天然的城市品質(zhì)和魅力。研究提出了適合蚌埠市的水域綜合治理、生態(tài)景觀補(bǔ)水、生態(tài)復(fù)育、水景觀要素控制、自然生態(tài)型河道設(shè)計(jì)等措施。

蚌埠市區(qū)水景觀與水生態(tài)規(guī)劃布局：根據(jù)蚌埠閘水利樞紐及水利風(fēng)景區(qū)、席家溝、淮河南岸、三汊河濕地、龍子湖、天河湖等水域，構(gòu)建“點(diǎn)、線、面及水體區(qū)域”格局，形成市級(jí)水景觀與水生態(tài)河湖規(guī)劃布局。

懷遠(yuǎn)縣水景觀與水生態(tài)規(guī)劃布局：根據(jù)“6河相匯”、“2山聳立”、“5橋飛架”、四方湖濕地景觀區(qū)、懷洪新河連接四方湖和渦河的河段、上橋閘和何巷閘樞紐、渦河縣城河段4座景觀橋梁飛架南北、荊涂淮河大橋貫通東西、將懷遠(yuǎn)縣新老城區(qū)相連接的渦河與淮河交匯區(qū)的河口景觀段等水域與交通樞紐。以“一核、一湖、一帶、兩樞紐、五橋段”進(jìn)行規(guī)劃布局。

固鎮(zhèn)縣水景觀與水生態(tài)規(guī)劃布局：根據(jù)固鎮(zhèn)城關(guān)沿澮景觀帶、三八河景觀帶、新區(qū)城中河景觀帶、老龍頭(三里灣)水景觀工程、張家湖濕地、化家溝濕地、釣魚臺(tái)湖自然保護(hù)區(qū)、固鎮(zhèn)閘樞紐、澥河胡洼閘風(fēng)景區(qū)、懷洪新河水源地自然保護(hù)區(qū)等天然條件，按照“多廊、3濕地、2樞紐、1河”進(jìn)行布局。

五河縣水景觀與水生態(tài)規(guī)劃布局：根據(jù)沱湖、天井湖、樵子澗水庫(kù)風(fēng)景區(qū)、新舊城區(qū)的景觀走廊、龍?zhí)逗竦氐忍烊粭l件，按照“2湖、1庫(kù)、1廊、1濕地”規(guī)劃布局，呈‘手掌狀’環(huán)繞在城區(qū)周圍。

2.5 多水源多用戶聯(lián)合配置技術(shù)研究

針對(duì)蚌埠市地表水、地下水、沿淮洼地洪水資源利用、再生水以及外調(diào)水等不同水源的特點(diǎn)以及國(guó)家對(duì)不同水源的鼓勵(lì)以及限制措施，提出了各項(xiàng)水源的規(guī)劃不同水平年的可供水量，保障蚌埠市未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展對(duì)水資源的利用要求。建立交互式情景共享——系統(tǒng)仿真耦合模型，對(duì)蚌埠市進(jìn)行水資源供需分析和水資源配置，在現(xiàn)狀供需分析和對(duì)各種合理抑制需求、有效增加供水、積極保護(hù)生態(tài)環(huán)境的可能措施進(jìn)行組合及分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各種可行的水資源配置方案進(jìn)行比選，提出多水源多用戶水量配置的推薦方案。

研究表明，規(guī)劃年份蚌埠市供水水源主要包括地表水、地下水、外調(diào)水和其他水源，用水戶主要包括城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、生態(tài)等。優(yōu)化配置方案：城鎮(zhèn)生活配置地表水和外調(diào)水，農(nóng)村生活配置地下水和部分外調(diào)水，第一產(chǎn)業(yè)配置地表水、地下水和外調(diào)水，第二產(chǎn)業(yè)配置地表水、地下水、外調(diào)水和其他水源，第三產(chǎn)業(yè)配置地表水、地下水和外調(diào)水，生態(tài)用水配置水源為地表水和外調(diào)水。

在現(xiàn)狀供水工程挖潛和規(guī)劃供水工程建設(shè)的情況下，規(guī)劃年2020年和2030年75%保證率缺水量為4.6×108m3和4.9×108m3。通過(guò)考慮引江濟(jì)淮跨流域調(diào)水及多水源聯(lián)合配置情況下，規(guī)劃水平年蚌埠市缺水問(wèn)題將會(huì)得到很大改善，75%來(lái)水保值率的年份均不存在缺水問(wèn)題，可以支撐蚌埠市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)研究揭示了變化條件下水資源全要素演變規(guī)律，提出了缺水態(tài)勢(shì)及多水源配置方案；建立了蚌埠市水資源應(yīng)急調(diào)度技術(shù)和適宜蚌埠市的水環(huán)境保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)技術(shù)；構(gòu)建了供水安全保障技術(shù)體系。為進(jìn)一步實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度及3條紅線指標(biāo)考核落實(shí)的總體部署要求，科學(xué)有序開(kāi)發(fā)利用當(dāng)?shù)厮Y源和合理配置當(dāng)?shù)厮?、過(guò)境水及外調(diào)水，促進(jìn)人水和諧，提高水資源配置和調(diào)控能力，保障以水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)支撐蚌埠市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 蚌埠市水利學(xué)會(huì).蚌埠市多水源聯(lián)合配置與供水安全綜合研究技術(shù)總結(jié)報(bào)告[R].2015.

[2] 蚌埠市水利學(xué)會(huì).蚌埠市水資源綜合規(guī)劃(2010～2030年)報(bào)告[R].2014.

[3] 安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院等.淮河中游枯水期水資源配置及調(diào)度研究[R].2015.

[4] 陳欣,顧世祥,謝波,等.MIKE BASIN在水資源論證中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2009,(10)：87-89.

[5] 王海潮,來(lái)海亮,尚靜石,等.基于MIKE BASIN的水庫(kù)供水調(diào)度模型構(gòu)建[J].水利水電技術(shù),2012,(02)：65-68.

[6] 王維平,范明元,楊金忠，等.缺水地區(qū)枯水期城市水資源預(yù)分配管理模型[J].水利學(xué)報(bào),2003,(9):32-33.