水资源的合理调配与规划

（一）地表水资源合理调配

1.水资源开发利用原则

《水法》规定：“开发利用水资源和防治水害，应当全面规划、统筹兼顾、综合利用、讲求效益，发挥水资源的多种功能。”这是水法对开发利用水资源和防治水害各项活动规定的总原则，是建国以来水资源开发利用实践经验的基本总结。此外《水法》还对水资源开发利用的各个方面作了若干具体的原则性规定，这些规定是水资源开发利用的依据。

2.河川径流调节

天然状态下，河川径流受降水、蒸发、气温等水文气象要素变化的影响，在时间上呈周期性和随机性变化，使得年与年之间、季与季之间水量都不同，相差悬殊。河川径流剧烈变化的来水过程，与国民经济各部门的用水过程极不适应。同时，河川径流在地区分布也极不平衡。因此从时间上和空间上对河川径流进行调节是非常必要的。

按调节的空间位置可分为跨流域调节（引水）、地表水与地下水的调节等。跨流域调节（引水）是指通过兴建调水工程将多水地区的水调到缺水区，以解决水资源地区分布的不平衡问题。如拟建中的南水北调工程，拟将长江的水调到我国北方，工程的兴建将为开发西北和华北地区建设起到重大作用。

（二）灌溉用水优化调配

1.灌溉配水系统的类型

灌溉配水系统主要由水源工程系统和输配水系统组成。水源工程系统包括地表水源工程和地下水源工程。输配水系统指各级灌溉渠道，通常分为干渠、支渠、斗渠和农渠等，其作用是把灌溉水量输送到所要灌溉的农田。灌溉用水的调配按水源工程的形式可分为下述几种类型。

（1）蓄水水库向灌区供水。这种供水形式的最大特点是：供水水源是有调蓄能力的水库，可以完全实施对灌溉水源控制和调节等的管理职能，可按照作物的生长需要配水，使灌溉水源得到充分利用。在农作物的整个生长期内，若水库供水量充足，则可按作物的最优配水时间和配水量来配水；若水库供水量不足，不能满足充分灌溉的要求，则在整个作物生长期内实施优化配水，使有限的灌溉水源获得最大的经济效益。

（2）无调蓄能力的天然河流向灌区供水。这种供水形式的最大特点是：天然河流的来水不稳定，具有随机性，而这种随机性与作物的生长需要极不适应，常常是需要灌水的季节河流来水少，不需要灌水的时期河流来水多。这种供需不相适应的矛盾使灌溉配水难于适时适量进行，作物的需水保证程度低。在这种供水形式中，实施优化配水效果比较明显，可以显著地提高整个灌区的灌溉经济效益。

（3）多种水源向灌区供水。对于大型灌区的灌溉用水，常常是水库供水、天然河流供水和抽取地下水兼而有之，有些还可能是跨流域调水。这种多种水源向灌区供水的形式往往具有规模大、结构复杂、目标多样等特点，在多种水源供水系统中，依据作物的生长需要实施优化配水管理，往往可以显著地提高供水的经济效益。其通常的运行规则为：优先利用河水灌溉，增加地下水的补给量，避免河水废弃，在干旱季节河水较少时，利用水库蓄水或开采地下水灌溉，以提高灌溉保证率。(www.xing528.com)

2.灌溉用水优化调度方法简述

在灌溉配水中常用的优化技术有：数学规划（包括线性规划、非线性规划、动态规划）、大系统分解和协调技术、模糊数学技术等。例如将大型灌区的灌溉系统描述为典型的大系统。整个灌区视为总系统，其总体配水由灌区灌溉管理局负责。灌区按其干、支渠控制的面积分解为若干个子系统（灌域），各子系统可以各自的条件选用适宜的优化方法，推求子系统的最优化解（如缺水情况下的节水型农业结构等）。灌溉管理局为使整个灌区的总体经济收入达到最佳，同时尽可能满足各灌域的局部要求，一方面通过选定合适的协调参数（如各灌域的供水量及供水水价等）来满足总体与局部的目的要求；另一方面，建立灌区总体经济效益最大的数学模型。这样，采用分解协调技术，既满足了局部效益，又考虑了总体利益，其效果是十分显著的。

目前，优化方法与模拟技术的联合运用已越来越普遍。例如，可把灌区配水系统概化为有限个节点（代表取水点、汇水点、过水断面控制点及抽水站等）及线段（代表干渠、支渠等输水渠道）所组成的树枝状结构。灌溉用水最先从其根部（渠首）沿树干通过各个节点向树梢传输，这种多渠库的联合运用问题是较为复杂的。为简化处理，库群的运用及配水准则采用模拟的方法，而所有决策变量（配水量等），则由线性规划方法确定。

（三）不同部门用水合理配置

1.不同部门用水合理分配的必要条件

水资源的开发利用具有广泛的社会性，有农业、工业、城镇居民生活、水力发电、水产养殖、航运和旅游环境等用水部门，且不同部门的用水要求和特点各不相同。例如，农业灌溉用水需要消耗水量，而水力发电仅需要水流的落差和流量，消耗的是水能而非水量。门类众多的用水部门在逐步开发利用水资源的过程中，兴建了各式各样的水资源工程。水具有兴利和除害的双重性，因此在开发利用水资源的同时，要首先考虑防洪。最复杂的水资源工程是那些多目标、多建筑物的综合工程，它们具有防洪、调节径流、水力发电、改善航运和工农业供水等多种功能。不难理解，水资源系统的日益复杂化和水资源供需矛盾的日益尖锐化，不同用水部门之间必然就如何开发、利用、治理、配置、节约、保护水资源等许多问题产生矛盾。多目标的综合利用水资源工程，有多种多样可能开发利用水资源的途径，而可利用的水在时间、地点和质量等方面不可能满足所有用水部门的要求，因此，水资源的开发利用必须遵循前述的《水法》规定的原则，并在此基础上确定水资源分配准则。归纳起来，水资源配置须统筹协调解决以下两个问题：

（1）在现有水库、水电站、渠首等水资源工程条件下，需确定出灌溉、水力发电、防洪、供水等不同用水部门可能的目标和规模。

（2）在不同部门之间需要制定出总体最优的用水策略，也就是说，在不同部门间需要合理分配水资源，使有限的水资源产生更大的效益。

2.不同部门用水合理分配方法简述

在我国，区域水资源或流域水资源的分配多年来基本上是以行政管理为主。例如，在工业用水和农业用水发生矛盾时，行政的干预可能是放弃农业用水而保证工业用水。随着水资源供需矛盾的加剧，水资源开发规模的不断提高，不同用水部门间水资源合理分配必须运用系统分析的方法来解决。目前，运用较多的方法是优化技术和优化与模拟联合运用技术。例如，河网供水模拟模型，水库供水动态规划模型，不同部门用水的线性规划模型等。