四水资源配置最新研究进展课件.ppt

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1、1,水资源配置与水循环模型的开发与应用,中国水利水电科学研究院水资源所 2010 年 10 月,（四）,2,四、水资源配置模型的最新进展,3,黄河流域水资源配置系统,4,水系及水利工程图,5,宁夏水利工程,6,宁夏水资源系统网络图,需水,7,广义水资源与用水系统关系,非常规水源系统,外调水,地表供水,水库水,当地地表径流,苦咸水,浅层地下水,深层地下水,降水,土壤水,天然湖泊,农村生活用水,城镇生活用水,工业用水,人工生态用水,天然生态用水,雨水蓄积,污水处理回用,农业用水,用水系统,常规水源系统,8,目标冲突,3“E”决策机制,协 调,目标：达到社会公平(Equity)、经济高效(Effic

2、iency)和生态(Ecology)保护的目的,9,水资源合理配置模型,水资源合理配置模型由目标函数和约束条件构成。本模型选取系统缺水总量最小为目标函数：,式中：表示第m时段第u个计算单元第k用水类型的缺水量。,10,水量平衡约束蓄水库容约束引提水量约束地下水使用量约束地下水埋深约束当地可利用水量约束最小供水保证率约束缺水率均衡约束河湖最小生态需水约束区域生态需求约束工程经济效益约束,主要考虑：,11,其中，水量平衡约束中包括：区域耗水总量约束计算单元水量平衡约束河道节点水量平衡约束水库水量平衡约束河道回归水量平衡非负约束其它约束：根据各流域实际情况增加相应约束，如南方流域一般有航运要求，黄河

3、流域有输沙、防凌要求等。约束有硬性约束和柔性约束,12,水量平衡约束,（1）区域耗水总量约束,13,（2）计算单元水量平衡约束,用水类型的需水量；,表示第,14,（3）河渠节点水量平衡约束,15,（4）水库枢纽水量平衡约束,16,（5）河渠回归水量平衡约束,17,2.蓄水库容约束,3.引提水量约束,18,4.地下水使用量约束,5.地下水埋深约束,19,6.当地可利用水量约束,7.最小供水保证率约束,8.缺水率均衡约束,D（m）-D（u）R,式中：D（m）表示计算单元m的缺水率；D（u）表示计算单元u的缺水率，R为某一取值范围。，,20,10.生态稳定度约束,11.经济效益约束,9.河湖最小生态

4、需水约束,21,12.非负约束,13.其它约束,22,水资源配置时段,水资源配置计算时段一般为月或旬,水资源配置单元划分：二级区套省、三级区套地市、四级区套县,水资源配置单元划分,23,基准年划分,包括现状年和规划水平年,24,水资源配置方案的拟定,25,配置方案设置依据,一是区域水资源调控的基本准则。如国家分配给宁夏可耗用的黄河水资源量40亿m3，其中包括宁夏当地地表水资源可利用量，并视黄河来水丰枯变化进行同比例增减调配。不同调控准则下的配水过程对于流域和区域的生态环境保护和社会经济发展目标仍有很大影响。二是区域经济社会发展方略。经济社会发展的速度、规模，以及发展方向将决定着区域用水结构和用

5、水量。,26,三是用水模式的影响，主要包括用水结构和用水水平，包括行业用水比例、行业用水产出、节水方案和节水水平等。四是重大工程的建设与布局。其他工程节水工程、水土 保持、流域综合治理等工程水平年的选择，包括基准年和规划水平年典型年水文频率的选择如50%、75%等，水文长系列的选择。配置方案包括一次平衡方案、二次平衡方案、三次平衡方案。,27,需水与供水预测,28,需水预测,需水预测及相关部分的用水户分生活、生产和生态环境三大类，并按城镇和农村两类分别进行统计（上述分类口径简称“新口径”）。生活需水指城镇居民生活用水和农村生活用水。生产需水指有经济产出的各类生产活动所需的水量，包括第一产业、第

6、二产业和第三产业，要求按地域分别统计。,29,对河道内其他生产活动如水电、航运等，因其用水一般不消耗水资源的数量，要求单独列项统计，经协调后与河道内生态需水一并取外包做为河道内需水考虑。生产需水要求按生产部门分类进行预测，并按城镇与农村范围分别统计，城市单列。生态环境需水分为维护生态环境功能和生态环境建设两类，按河道内与河道外用水划分。,30,31,经济社会发展指标分析,1.人口指标包括总人口、城镇人口和农村人口城市（镇）化预测，应结合国家和各级政府制定的城市（镇）化发展战略与规划，充分考虑水资源条件对城市（镇）发展的支撑能力，合理安排城市（镇）发展布局和确定城镇人口规模。在城乡人口预测的基础

7、上，进行用水人口预测。城镇用水人口包括常住人口（可采用户籍人口）和居住时间超过6个月的暂住人口。,32,2.规划水平年国民经济发展指标要以实现国家总体发展目标为指导，结合基本国情和区域发展情况，符合国家产业政策，体现当地经济发展特点，并符合水资源条件。采用政府规划的总量指标数据时，应同时预测各主要经济行业的发展指标，并协调好分行业指标和总量指标间的关系。各经济行业发展指标以增加值指标为主，产值指标为辅。,33,3.农业发展及土地利用指标主要包括耕地面积、农作物总播种面积、粮食作物播种面积、经济作物播种面积；主要农产品总产量、农田有效灌溉面积、林果地灌溉面积、草场灌溉面积、鱼塘补水面积、大小牲畜

8、总头数等；各类灌区、各类农作物灌溉面积等。,34,经济社会需水预测,1.生活需水预测分城镇居民和农村居民两类，可采用人均日用水量方法进行预测。根据经济社会发展水平、人均收入水平、水价水平、节水器具推广与普及情况，结合生活用水习惯，现状用水水平，参照建设部门已制定的城市（镇）用水标准，参考国内外同类地区或城市生活用水定额水平，分别拟定各水平年城镇和农村居民生活用水净定额；根据供水预测成果以及供水系统的水利用系数，结合人口预测成果，进行生活需水量的预测。,35,2.农业需水预测包括农田灌溉和林牧渔业需水。（1）农田灌溉需水。根据作物需水量考虑降雨的有效利用和田间灌溉损失计算农田灌溉定额，根据选定的

9、灌溉水利用系数，进行毛灌溉需水量的预测。农田灌溉定额，可选择具有代表性的农作物的灌溉定额，结合农作物播种面积预测成果或复种指数加以综合确定。应分别提出降雨频率为50%、75%和95%的灌水定额。,36,农作物灌溉定额可分为充分灌溉和非充分灌溉两种类型。对于水资源比较丰富的地区，一般可采用充分灌溉定额；而对于水资源比较紧缺的地区，一般可采用非充分灌溉定额。预测农田灌溉定额应充分考虑田间节水措施以及科技进步的影响。对于井灌区、渠灌区和井渠结合灌区，应根据节约用水的有关成果，分别确定各自的渠系水利用系数，计算毛灌溉需水量。,37,（2）林牧渔业需水包括林果地灌溉、草场灌溉、牲畜用水和鱼塘补水等4类。

10、林牧渔业需水量中的灌溉（补水）需水量部分，受降雨条件影响较大，有条件的或用水量较大的需分别提出降雨频率为50%、75%和95%的预测需水成果，其总量不大或不同年份变化不大时可用平均值代替。,（3）为反映农业需水量的年内分配过程，要求提出各“计算分区”农业需水量的月分配系数和年内需水过程。,38,3.工业需水预测分高用水工业、一般工业和火（核）电工业等3类。高用水工业和一般工业需水可采用万元增加值用水量法进行预测，高用水工业需水预测可参照国家经贸委编制的工业节水规划的有关成果。火（核）电工业分循环式和直流式两种用水类型分别预测。有关部门和有关省（自治区、直辖市）已制定的工业用水定额，可作为工业用

11、水定额预测的基本依据。远期工业用水定额的确定，可参考目前经济比较发达、用水水平比较先进的国家或地区现有的工业用水定额水平结合本地发展条件确定。,39,4.建筑业需水预测以单位建筑面积用水量法为主，以建筑业万元增加值用水量法进行复核。第三产业需水可采用万元增加值用水量法进行预测。根据这些产业发展规划成果，结合用水现状分析，预测各规划水平年的净需水定额和水利用系数，进行净需水量和毛需水量的预测。,40,根据各分区、各流域水系不同情况，分别计算河道内和河道外生态环境需水量。河道内生态环境用水一般分为维持河道基本功能和河口生态环境的用水。包括维持珍稀鱼类等水生生物的用水需求。河道外生态环境用水分为美化

12、城市景观用水、生态环境建设用水等。,（四）生态环境需水预测,41,城镇绿化用水、防护林草用水等以植被需水为主体的生态环境需水量，可采用灌溉定额的预测方法；湖泊、湿地、城镇河湖补水等，以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差为其生态环境需水量；其他生态环境需水，可结合各分区、各河流水情以及地下水储存量、地下水位分布及其变化的情况考虑确定。陆面生态环境需水,42,（五）河道内其他需水量预测,河道内其他生产活动用水（包括航运、水电、渔业、旅游等）一般不消耗水量，但因其对水位、流量等有一定的要求，因此，为做好河道内控制节点的水量平衡，亦需要对此类需水量进行估算。此类河道内用水可根据其各自的要求，参照有关

13、计算方法分别估算，经协商平衡后计算控制节点的月外包需水量。,43,（六）需水量汇总,进行河道内外需水量的汇总。根据对河道内生态环境需水和河道内其他生产活动需水的成果分析，取得最大月外包过程线，在水资源合理配置研究中参与节点水量与水质分析。要求根据对建制市以上城市城区需水预测成果，进行“城市市区”需水量进行汇总。,44,供水预测,（一）地表水供水（二）地下水供水（三）其他水源开发利用,45,（一）地表水供水,地表水可供水量预测要以各河系供水工程及其供水系统为调算主体，进行自上游到下游，先支流后干流逐级调算。大型水库和重要的中型水库应采用长系列进行调节计算，得出不同水平年、不同保证率的可供水量，将

14、其分解到相应的计算分区，并确定其供水范围、供水目标、用户和优先度、以及控制条件等，为水资源配置提供方案比选。,46,其他中型水库和小型水库及塘坝工程可采用简化方法计算。规划工程要与现有工程组合，形成新的供水系统，进行可供水量预测。可供水量预测应预计不同规划水平年工程状况的变化，既要考虑现有工程更新改造和续建配套后新增的供水量，又要考虑工程老化、水库淤积和因上游用水增加造成的来水量减少等因素估计对其产生的影响。,47,跨流域调水工程是指水资源一级区间的水量调配工程，以及涉及不同省级行政区的独立流域之间的跨流域调水工程。跨流域调水工程，要列出分期实施的计划，并将工程实施后，不同水平年调入各受水区的

15、水量，纳入相应分区的地表水可供水量中。面广量大的其它中小型蓄引提工程，可按计算单元汇总分析。,48,（二）地下水供水,以矿化度小于2g/L的浅层地下水可开采量作为地下水可供水量预测的控制性条件。要考虑相应水平年由于地表水开发利用方式和采用节水技术影响地下水补给条件的变化，相应调整水资源分区的地下水可开采量。估算地下水可供水量时，要以地下水布井区的地下水可开采量作为地下水可供水量的依据。,49,（三）其他水源开发利用,其他水源是指参与水资源供需分析的雨水集蓄利用微咸水（矿化度23g/L）利用污水处理回用海水淡化和海水直接利用,50,配置模型和水循环模型相耦合,51,配置的评价方法,52,广义水资

16、源配置的目标是保证水资源在经济、社会和生态系统的合理分配，进行水资源效果评价一方面可以调整已有的配置方案，使其更加合理，保障配置的公平性和高效性；另一方面通过这种有效的反馈试验，为广义水资源配置理论和实践提供依据，防止广义水资源配置的盲目性和不合理配置效应的积累。,53,社会效果评价 经济效果评价 生态效果评价 效率效果评价,对水资源配置结果的评价可分为以下几个方面：,54,（一）社会效果评价 在水资源配置准则确定上，首先要保障配置区社会进步的公平性。公平性是人们对经济量或非完全经济度量分配形式所采取的理智调控，从而避免部分或个别地区因水资源短缺而严重干扰区域社会发展秩序，而失去社会发展的区域

17、均衡性。,55,社会效果评价 社会效果评价的具体落实，可以根据区域间缺水率大致均衡以及其他准则如尊重现状和产水优先等进行现实评估操作。,56,2000年50频率传统供需平衡表 单位：亿m3,注：此处人工生态需水和人工生态缺水仅指需要人工配给的城市绿化用水和人工直接补给湖泊湿地量部分。,57,2020年推荐方案50频率供需平衡表 单位：亿m3,58,（二）经济效果评价 目前，大致有两种评价指标，一是从微观（或工程）角度出发，内部收益率最大或投资效益最高；二是区域GDP（或国内生产总值）最高；配置方案的选择基本是按照这两种方法进行评价。,内部收益率，就是资金流入现值总额与资金流出现值总额相等、净现

18、值等于零时的折现率。,59,为了反映工程对整个国民经济的影响，需要对工程经济效益进行国民经济评价，采用效益费用比、内部收益率以及净现值三个参数衡量效益的合理性，当效益费用比大于1、内部收益率大于12、净现值大于0的时候，认为工程国民经济评价合理，工程具有可行性，可进行相应的投资建设。,60,宏观水资源投入产出模型,61,（三）生态效果评价 水资源系统同时承载着生态环境系统和社会经济系统，水资源配置会对生态环境系统产生正面的影响和负面的干扰。因此，在对社会、经济效果评价的同时，还应对生态环境进行评价。,62,生态效果评价 水资源在经济社会系统和生态环境系统间配置就成为水资源配置后效性判别重要标准

19、，重点应从生态环境系统的功能和效用出发，研究生态环境用水量的合理性、配置对区域生态环境的影响等。,63,宁夏平原区生态系统服务价值构成(单位：亿元),64,绿洲生态稳定性评价指标体系的总体框架图,干旱区,65,指标综合评价方法,表7-2 绿洲生态稳定性状况评价的综合评价标准,绿洲生态稳定性状况评价的综合评价标准,66,不同节水方案对生态的影响，一般选用的指标有：入海水量、土壤风蚀模数、河湖面积扩大蒸发量、河湖水量、地下水位的变化情况来进行评价。,半湿润区,67,（四）效率效果评价 广义水资源配置行为实施的目的是为了水资源利用总体效益最大化，而实现这一目标的唯一途径则是提高水资源的整体利用效率。,68,效率效果评价 特别是在水资源匮乏的情况下，节水、提高水资源利用效率是水资源配置的一个重要手段，因此，需要对水资源配置的利用效率进行评价。,69,广义水资源高效利用核算指标体系,