導(dǎo)語：水資源高效利用分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：山東引黃灌區(qū)是山東工農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基地，但灌區(qū)內(nèi)存在水資源開發(fā)利用不平衡，超計(jì)劃引用黃河水，引黃水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，地下水開采不合理，節(jié)水灌溉發(fā)展緩慢，無法實(shí)施充分灌溉，缺乏節(jié)水積極性等問題，如何合理利用水資源仍需進(jìn)一步研究。本文分析探討了引黃灌區(qū)水資源配置規(guī)劃與利用的最優(yōu)方案，提出了加強(qiáng)水資源信息化、科學(xué)化、現(xiàn)代化管理，合理選擇引水時(shí)機(jī)、科學(xué)調(diào)度水資源，嚴(yán)格控制引水量，建立和完善科學(xué)合理的水價(jià)形成機(jī)制，提高灌區(qū)調(diào)控能力和管理水平，加強(qiáng)社會群眾的監(jiān)督參與力度等建議。

關(guān)鍵詞：水資源；引黃灌區(qū)；灌溉；可持續(xù)發(fā)展

2019年9月，總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會上提出推進(jìn)水資源節(jié)約集約利用，把水資源作為最大的剛性約束等新時(shí)代水資源管理新要求。黃河是山東引黃灌區(qū)唯一客水水源，引黃供水對山東生態(tài)、民生和經(jīng)濟(jì)具有十分重要的作用。山東省現(xiàn)有引黃灌區(qū)57處，其中200km2以上的中型灌區(qū)32處，總設(shè)計(jì)灌溉面積約27280.13km2，有效灌溉面積約20019.47km2。引黃灌區(qū)共有干渠321條，長4461.2km，灌溉利用系數(shù)平均為0.4~0.6［1］。目前，山東黃河水資源利用不充分，分布不均衡，需要充分考慮地表水與地下水資源的聯(lián)合高效利用，提高用水效率，健全各項(xiàng)制度和相應(yīng)的技術(shù)支撐體系，科學(xué)完善監(jiān)控手段和全面準(zhǔn)確的信息服務(wù)，借鑒國內(nèi)外水資源先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌兼顧，以滿足農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活用水需求，保障黃河流域經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展。本文就如何提高引黃灌區(qū)的水資源配置與利用展開探討，以期提供理論指導(dǎo)。

1水資源利用現(xiàn)狀

山東引黃灌區(qū)內(nèi)當(dāng)?shù)睾哟◤搅髁控毞?，水資源時(shí)空分布不均，農(nóng)田灌溉制度、灌溉方式老舊落后，生產(chǎn)效率低，新技術(shù)、新方法普及力度低，政府、農(nóng)民不夠重視；社會企業(yè)、群眾參與水資源治理的渠道有限，特別是企業(yè)在水污染治理方面積極性不高；群眾、企業(yè)節(jié)水意識淡薄，生活、生產(chǎn)用水利用率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。黃河流域城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡以及農(nóng)作物灌溉方式的落后使得水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配，根據(jù)2019年黃河流域各省市地表水資源分布和配置情況可得出，山東省創(chuàng)造的GDP占黃河流域的28.72%，而水資源占有量卻只占黃河流域的17.34%，見圖1、圖2。

2水資源利用優(yōu)化模型方案分析

針對水資源利用以及高效配置的數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化方案，國內(nèi)外許多專家學(xué)者都進(jìn)行了計(jì)算與驗(yàn)證，對引黃灌區(qū)的相關(guān)模型進(jìn)行對比分析。

2.1模糊線性規(guī)劃模型

鑒于山東引黃灌區(qū)已經(jīng)超計(jì)劃引用黃河水，未來黃河水無法滿足作物的充分灌溉，宮永波等［2］按照盡量少用黃河水和可接受的產(chǎn)量下降水平，運(yùn)用模糊線性規(guī)劃容差法對引黃可供水量進(jìn)行了模糊優(yōu)化，給出了最大隸屬度a下的引黃水量最優(yōu)決策方案。最優(yōu)決策為：最優(yōu)解（x∗，a∗）是達(dá)到最大隸屬度a∗的最優(yōu)決策x∗。該模型的作物生產(chǎn)函數(shù)只考慮了按總量計(jì)算的水分生產(chǎn)函數(shù)，沒有考慮地下水位動態(tài)調(diào)控和黃河水來水動態(tài)變化過程，沒有反映出不同階段多次缺水對作物產(chǎn)量的影響，參數(shù)取值及資料的準(zhǔn)確性會對決策結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生較大影響。

2.2流域水資源-能源-糧食協(xié)同優(yōu)化模型

針對黃河流域水資源短缺及能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模與結(jié)構(gòu)、糧食生產(chǎn)布局之間的矛盾問題，彭少明等［3］構(gòu)建了以水為紐帶的流域水資源-能源-糧食協(xié)同優(yōu)化模型。綜合偏離度最小化：以上式中：f為模型的綜合協(xié)調(diào)度；ωi為貢獻(xiàn)權(quán)重；B(w)為供水綜合效益；θ為供水的收益；C為供水的成本；QS為供水量；j為流域總分區(qū)數(shù)；t為供水的總時(shí)段；TF為流域糧食總產(chǎn)量；PF為糧食的單產(chǎn)量；AS為作物種植面積；k為糧食作物的種類數(shù)；l為種植模式種類數(shù)；TE為能源總產(chǎn)量；PE為能源的單位產(chǎn)出；ES為能源的生產(chǎn)規(guī)模；m為能源種類數(shù)；n為能源生產(chǎn)方式種類數(shù)。根據(jù)該模型的計(jì)算分析可以確定保障生活、生態(tài)環(huán)境用水的需求量，同時(shí)提高了流域水資源承載能力，實(shí)現(xiàn)能源增產(chǎn)、糧食增收的最優(yōu)值。

2.3多目標(biāo)河段配水模型

張翔宇等［4］以優(yōu)先滿足斷面最小流量要求，確保黃河不斷流，保證其正常發(fā)揮河流功能，使得供水系統(tǒng)的缺水率最小并同時(shí)滿足河道內(nèi)的生態(tài)流量需求、水資源的使用效益最大化建立該模型。該模型目標(biāo)函數(shù)為：以上式中：f1為河道外目標(biāo)；f2為河道內(nèi)目標(biāo)；αi為用水單元i的配水權(quán)重；βj為j河段的配水權(quán)重；QDijt為t時(shí)段i用水單元j河段的需水量；QSijt表示t時(shí)段i用水單元從j河段的取水量；I為用水單元總數(shù)；J為河段總數(shù)；QRjt為t時(shí)段j河段下斷面的下泄量；DEjt為t時(shí)段j河段河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量或防凌需水量。該模型可以計(jì)算滿足河道內(nèi)的生態(tài)流量需求時(shí)的供水系統(tǒng)最小缺水率，可有效提高黃河水資源利用率。但由于區(qū)域水資源調(diào)配問題的復(fù)雜性，用水單元權(quán)重指標(biāo)的選取以及河段配水權(quán)重等都需要進(jìn)一步計(jì)算。

3合理利用水資源的對策與建議

通過對水資源高效利用的數(shù)學(xué)模型的對比分析，我們可以在計(jì)算過程中選擇合適的模型得到最優(yōu)的水資源配置方案。在日常水資源利用與管理方面，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探討。

3.1水資源管理信息化、科學(xué)化、現(xiàn)代化

加快智慧水利建設(shè)，提高水資源監(jiān)管信息化水平。改變思維方式，打破傳統(tǒng)的管理理念，將現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)以及決策新機(jī)制應(yīng)用到水資源管理上來，通過先進(jìn)的信息化技術(shù)手段獲得水資源活動特征和發(fā)展變化的信息，替代原先的物理監(jiān)測和人工分析評價(jià)，可以減少投入，提高準(zhǔn)確度，使水資源管理更為科學(xué)化、合理化。許波劉等［5］按照決策支持系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的要求，將數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類，滿足了不同類型的用戶對數(shù)據(jù)庫的訪問與操作要求等，其技術(shù)成果可為引黃灌區(qū)水資源監(jiān)控?cái)?shù)字化建設(shè)提供技術(shù)支持。

3.2大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)

黃河流域農(nóng)業(yè)用水需求量大，但人們節(jié)水意識淡薄、灌溉方式落后，造成引水輸水過程中水資源的浪費(fèi)。應(yīng)積極宣傳，提高群眾節(jié)水意識，引導(dǎo)群眾利用井渠結(jié)合等新型灌溉方式，井渠灌溉可以減少地表用水，增加地下水埋深，減少蒸發(fā)損失，控制土壤鹽堿化等。大力推廣灌區(qū)噴灌、滴灌、低壓管灌溉等先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，充分吸取我國西部地區(qū)節(jié)水灌溉的經(jīng)驗(yàn)，形成引黃灌區(qū)的高效農(nóng)業(yè)節(jié)水體系，提高灌溉效率［6］。

3.3合理利用非常規(guī)水資源

用好用活黃河水，積極開發(fā)利用中水和地下咸水等非常規(guī)水資源，做到一水多用、多水聯(lián)供和循環(huán)利用，緩解工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與保護(hù)區(qū)生態(tài)用水的矛盾。咸水等非常規(guī)水灌溉在我國新疆、內(nèi)蒙古等地得到廣泛的研究與應(yīng)用，事實(shí)證明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，非常規(guī)水資源對作物長勢、產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)等具有一定的促進(jìn)作用。因此，可將灌區(qū)內(nèi)微咸水等非常規(guī)水資源作為淡水資源開發(fā)利用，通過冰晶融凍等技術(shù)使之達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉用水等標(biāo)準(zhǔn)，緩解地區(qū)水資源危機(jī)。

3.4加強(qiáng)社會環(huán)境的呼應(yīng)關(guān)系

多舉措加強(qiáng)社會公眾參與水資源監(jiān)督管理的力度，提高人民群眾的節(jié)水護(hù)水意識。以水定需，提高生產(chǎn)生活用水效率，抑制不合理用水需求，落實(shí)用水總量控制和定額管理，完善水資源有償使用制度。深化水資源稅改革，推進(jìn)農(nóng)業(yè)水、生活用水和工業(yè)用水水價(jià)綜合改革，健全農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制、精準(zhǔn)補(bǔ)貼機(jī)制。抓好企業(yè)用水排水規(guī)范意識，提高水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，防治水污染，保護(hù)水環(huán)境。

3.5依托河長制湖長制，多部門協(xié)同治理

通過河長制湖長制，黃河管理部門與地方政府等多部門聯(lián)合治理，通過專項(xiàng)行動集中解決灌區(qū)內(nèi)的“四亂”問題，營造良好的黃河、東平湖等河湖生態(tài)空間，優(yōu)化灌區(qū)水資源配置格局。制定規(guī)劃水資源論證管理辦法，嚴(yán)格控制用水總量和取水許可限批，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)水資源動態(tài)監(jiān)管。加強(qiáng)流域內(nèi)取用水戶監(jiān)督檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置違規(guī)取用水行為，維護(hù)良好的水資源管理與調(diào)度秩序。

4結(jié)語

目前山東引黃灌區(qū)需要將現(xiàn)代化的信息技術(shù)引入到水資源實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)中，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，加強(qiáng)決策系統(tǒng)建設(shè)，鼓勵技術(shù)人員深入對水資源優(yōu)化模型的改進(jìn)研究，探索更加簡易的模型求解程序，以加強(qiáng)水資源調(diào)度規(guī)劃的合理性，進(jìn)一步提高水資源利用效率。出臺各類措施提高社會公眾水資源管理監(jiān)督的參與度，并將節(jié)約用水的理念深入人心，從根本上抑制不合理用水需求。加強(qiáng)政府監(jiān)管執(zhí)法能力，推動相關(guān)法律政策的實(shí)施，加強(qiáng)黃河流域水行政執(zhí)法，推動以生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、健康為核心的灌區(qū)水資源可持續(xù)利用與發(fā)展。因灌區(qū)的水資源配置工程面廣而復(fù)雜，涉及生產(chǎn)與生活、時(shí)間與區(qū)域、作物與水源等方面的配置，水資源的調(diào)配目標(biāo)多樣化與環(huán)境需水的關(guān)系等問題仍需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］李福軍.山東黃河水資源配置與調(diào)度管理淺析［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2017.

［2］宮永波.引黃灌區(qū)水資源優(yōu)化研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2001.

［3］彭少明，鄭小康，王煜，等.黃河流域水資源-能源-糧食的協(xié)同優(yōu)化［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2017（5）：681-690.

［4］張翔宇，董增川，宋瑞明，等.黃河流域干流河段水資源調(diào)配多目標(biāo)優(yōu)化模型［J］.長江科學(xué)院院報(bào)，2017（11）：18-22.

［5］許波劉，董增川，洪嫻，等.黃河流域水資源調(diào)配決策支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫開發(fā)［J］.水電能源學(xué)，2017（5）：175-178.

［6］馬習(xí)賀，王振華，何新林，等.大型灌區(qū)自壓輸水管道水錘防護(hù)措施研究進(jìn)展［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（2）：288-294.

作者：馬習(xí)賀 單位：菏澤黃河河務(wù)局鄆城黃河河務(wù)局