摘要：地表水是指河流、湖或是淡水濕地。地表水由經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由蒸發消逝，以及滲流至地下。文章發表在《貴州農業科學》上，是農業工程師論文發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞：區域水資源,水資源改善,改善調度

　　當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性的，如許多農場在春季時需要大量的水，在冬季則絲毫不需要。為了要提供水與這類農場，表層的水系統需要大量的存水量來搜集一整年的水，并在短時間內釋放。另一部份的用水需求則是經常性的，像是發電廠的冷卻用水。為了提供水與發電廠，表層的水系統需要一定的容量來儲存水，當發電廠的水量不足時補足即可。

　　國際上運用系統分析的方法研究水資源配置問題,最初源于20世紀40年代Masse提出的水庫優化調度研究,并于20世紀60年代后得到迅猛發展,1978年,Shafer等[7]提出了水資源系統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的水資源模擬系統框架。目前,國際上對水資源配置的研究更多地是在水資源系統模擬的框架下進行的,并開發了許多應用價值較高的相對成熟的水資源模擬軟件,比較有代表性的有MikeBasin(丹麥)、WMS(美國)、Aquarius(美國)、Riverware(美國)和Waterware(奧地利)等[8]。

　　在我國,20世紀60年代就開始了以水庫優化調度為先導的水資源分配研究。80年代初,華士乾等[9]利用系統工程方法對北京地區水資源進行了研究,該研究考慮了水量的區域分配、水資源利用效率、水利工程建設次序以及水資源開發利用對國民經濟發展的作用,成為我國水資源配置研究的雛形。90年代初,陳志愷等首次開發出基于宏觀經濟的水資源配置模型,研制了京津唐地區水資源規劃決策支持系統。此后,我國的水資源配置研究發展快速,解決了一批區域性水資源綜合規劃問題,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一的流域或區域范圍內進行;綜合性則要考慮生態環境方面的需求;后評價注重對水資源配置方案的評價、修正和優選;軟件化要求將復雜的水資源系統數字化和信息化,以提升配置效率。從研究內容來看,目前大量的水資源配置研究仍然集中在水量調控方面,水質調控雖有所涉及[18-26],但成果不夠深入。

　　隨著人類活動加劇,傳統的集總式模型已經不能全面描述越來越復雜的點源和面源污染物擴散、匯集、稀釋、轉化等物理化學過程,應重視有物理機制的、能反映污染物運移過程的分布式水質模型的研究,并進行水質水量聯合配置的研究。另外,建立基于流域水循環模擬的水資源調配集成模型也是當前水資源配置研究的發展方向之一,實現水資源“模擬—配置—評價—調度”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度向全流域水質水量統一配置和調度發展,由集總式的、靜態的水循環模擬和調控向分布式的、動態的水循環模擬與調控發展。

　　研究目標

　　開展沿海圍墾區水資源優化配置研究,是落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》確定的重點領域的需要。在國內外水資源優化配置與聯合調度研究的現有基礎之上,實施江蘇沿海灘涂圍墾區水資源優化配置與聯合調度研究,為江蘇沿海灘涂水資源保障提供關鍵性技術,也為其他類似地區的水資源開發積累技術經驗。

　　本研究的具體目標如下:a.依據江蘇沿海灘涂開發規劃,揭示出圍墾區各類水資源用戶的需求特性,提出需水綜合管理方案,實現需水精細化管理。b.根據江蘇沿海灘涂圍墾區各用戶的需水要求,并結合當地水資源特點,構建多水源多用戶多目標的水資源系統仿真模擬模型。c.實現當地水、過境水及遠距離調水的聯合優化調度,構建適合沿海圍墾區水資源配置方案的評價體系,提出圍墾區水資源配置優化方案,促進圍墾區的水資源可持續利用。

　　研究內容

　　江蘇沿海圍墾區淡水資源極度缺乏,建立高效安全的水資源保障體系是實現圍墾區水資源可持續利用的唯一途徑,也是實現當地經濟社會可持續發展的基本條件[2,27,28]。在分析沿海圍墾區水資源開發利用潛力、蓄淡工程優化布局和非傳統水資源開發利用的基礎上,進行沿海圍墾區水資源優化配置與聯合調度研究,是建立江蘇沿海圍墾區水資源保障體系的必要環節。

　　在充分了解圍墾區水資源開發利用潛力的同時,分析圍墾區水資源需求時空變化特征,運用圍墾區當地蓄水工程與遠距離調水的聯合調度技術以及多水源多用戶多目標聯合調控與分配技術,生成圍墾區不同水平年水資源優化配置方案,不僅可以實現水資源在不同區域和用水戶之間的有效公平分配,而且可以實現對區域水循環及其影響的自然與社會諸因素進行整體調控。本研究圍繞以下幾方面內容展開研究:a.沿海圍墾區水資源需求分析與預測。

　　結合江蘇沿海灘涂圍墾區發展規劃,了解沿海圍墾區各水資源用戶的需水要求,包括水量要求、水質要求及用水時間要求等,分析其在時程分配上和空間分布上的變化特性,預測不同發展水平年下江蘇沿海圍墾區在生活、生產和生態三方面的需水過程以及綜合需水過程,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控制的沿海圍墾區需水管理技術與方法。

　　b.沿海圍墾區多水源供水系統聯合調度。在沿海圍墾區水資源評價的基礎上,結合江蘇沿海灘涂開發規劃,分析沿海圍墾區各供水工程、用水戶在流域水系和自然地理上的拓撲關系,構建沿海圍墾區水資源供需系統網絡圖,厘清其水資源供需結構,并根據各水源之間、各用水戶之間以及水源與用水戶之間的水力聯系、水源特性和用水特性,建立沿海圍墾區多水源多用戶水資源模擬仿真系統,建立沿海圍墾區多水源聯合優化調度模型,尤其是當地蓄水工程與外調水的聯合調度模型。

　　c.沿海圍墾區水資源合理配置。根據江蘇沿海灘涂開發規劃,兼顧抑制需水、增加供水和保護生態,構建沿海圍墾區水資源配置方案集;基于公平性、有效性和可持續性原則,建立多水源、多用戶水資源系統聯合調控與分配模型;構建適合沿海圍墾區的水資源配置方案評價指標體系與方法,分析評價不同配置方案在經濟、技術和生態環境等方面上的差異,確定圍墾區水資源最佳配置方案。在上述研究內容中,本研究的主要技術難點在于,沿海墾區多水源、多用戶、多目標的水資源聯合調度和優化配置。

　　技術路線

　　針對上述研究內容,本研究在充分收集與分析江蘇沿海灘涂圍墾區水文、氣象、水文地質、潮汐、土地利用及社會經濟等方面資料的基礎上,將首先對沿海圍墾區水資源需求的時空變異特性、河流渠道水系結構以及圍墾區內供水工程布局進行分析,研究沿海圍墾區的水資源需求管理措施,構建水資源系統供需網絡圖,并結合沿海圍墾區水資源開發潛力研究與特殊水資源開發利用研究,建立起多水源多用戶的水資源模擬仿真系統以及聯合優化調度模型,根據沿海灘涂發展規劃,生成各類情景下沿海圍墾區水資源配置方案,建立沿海圍墾區水資源配置方案評價指標體系與方法,最終提出沿海圍墾區水資源優化配置優化方案,從而為江蘇沿海灘涂圍墾區水資源利用提供技術保障(圖略)。

　　預期成果

　　江蘇沿海圍墾規模巨大,世界尚無先例,在該區域進行水資源優化配置與調度研究,符合我國水資源合理配置研究的發展需求。目前,我國水資源合理配置研究大多數集中于北方干旱缺水地區,鮮有關于沿海圍墾區的水資源合理配置研究。通過江蘇沿海圍墾區域水資源優化配置與聯合調度研究,一方面為江蘇沿海圍墾區水資源保障提供關鍵性技術支撐,另一方面又進一步豐富我國水資源合理配置研究案例,為我國沿海地區的水資源可持續利用積累經驗和提供示范。

　　其預期成果表現為3個方面: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水資源需求管理方案和措施。b.提出鹽堿環境下多水源多用戶淡水資源聯合調控和水資源優化配置技術,提高水量利用率5%。c.構建沿海圍墾區水資源配置方案的評價指標體系與方法,確定不同發展水平下的圍墾區水資源優化配置方案。本研究的創新之處在于,將建立起鹽堿環境中淡水資源工程體系聯合調度模型,結合水資源供需動態預測,實現多水源、多用戶的水資源優化配置。

　　國家核心期刊論文發表：《貴州農業科學》是貴州省農業科學院主辦的綜合類農業學術期刊，主要報道農業科研單位、農業院校和農業生產第一線的主要研究成果大面積高產工程的技術措施，種養業、產品加工業增值技術，宏觀農業的發展戰略與對策，農業產業化，計算機技術在農業中的應用以及持續農業的發展等。