流域调水范文-盘古文库

流域调水范文

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来源：莲生三十二

作者：开心麻花

2025-09-19

流域调水范文（精选9篇）

流域调水第1篇

一、各国大规模调水工程实践

(一)巴基斯坦西水东调工程

巴基斯坦的西水东调工程是世界上已建的调水量较大的工程之一,从西三河向东三河调水,灌溉农田2300万亩,解决东三河下游的灌溉等用水问题,使其由原来的粮食进口国变成每年出口小麦150万吨、大米120万吨的国家。自上世纪70年代以来,西水东调工程在灌溉供水、发电和防洪等方面的效益陆续发挥;促进了缺水区的经济开发;提供廉价无污染水电,促进航运事业发展;净化污水,改善水质;调水大坝和渠道一带还成了吸引旅客的休闲旅游资源。

(二)美国跨流域调水工程

美国已建的跨流域调水工程有10多项,包括世界著名的有联邦中央河谷工程、加利福尼亚北水南调工程等,它们主要为灌溉和供水服务,兼顾防洪与发电,年调水总量达200多亿m3,发展灌溉素有干旱荒漠之称的西部地区土地面积多达2000多万亩。通过调水工程,加利福尼亚、洛杉矶等地的生活和工业用水得到了保证,工农业生产都得到了高速发展,缩小了美国东西部社会经济发展的差距。

(三)澳大利亚雪山调水工程

澳大利亚的内陆地区干旱缺水现象一直是国家面临的严重问题,因此,1949年澳大利亚开始兴建雪山调水工程,在雪山河及其支流上修建水库,通过自流或抽水,经隧洞或明渠,将南流入海的雪山河水调入城市,并于1975年完工。调水产生了巨大的发电效益,电能输送到堪培拉、悉尼等重要城市;为调水建造的16座水库,点缀于绿树雪山之间,成了旅游胜地;而西部的水质大为改善,生态环境宜人。

世界上其它著名调水工程还有:前苏联的伏尔加莫斯科调水工程、加拿大的魁北克调水工程和印度的纳加尔朱纳萨加尔工程等。

二、各国跨流域调水工程效益

大规模跨流域调水是人类一项改善水资源的宏伟工程,其对环境、社会、经济的影响效益是十分巨大和复杂的,总结国外的经验教训,对于我国顺利进行调水工程具有重要意义。

(一)正面效益

1. 经济和社会效益

调水工程缓解了缺水地区工农业用水等问题,很多国家地区以调水工程为核心,规划了一些如电力开发、旅游等经济效益好的项目,用这些项目的经济收入补充调水工程投资,不仅确保了工程的正常运行,还能按期偿还工程投资。如:调水可以增加通行线路和里程,促进航运事业发展,降低运输成本,加强区域经济交流;调水可以把营养盐带入调水体系,有利于饵料生物和鱼类生长与繁殖,促进渔业发展;调水还可以增强水自身的净化能力,改善水质,扩大水域,营造人工生态景观,发展旅游业等,取得了显著的经济效益和社会效益。

2. 生态环境效益

调水使缺水地区增加了水域,从而加强了各含水层之间的垂直水气交换,江湖水量得到补偿调节,有利于水循环,改善了受水区气象条件;输水渠道沿线地表水和地下水的相互作用及变化,促进受水区土壤薄层积水,进而形成局部湿地,汇集和储存水分,缓解生态缺水,为珍稀和濒危野生动物提供了栖息的场所。

调水后,受水区可以施行调水灌溉,减少了对地下水的开采,有利于地表水、土壤水和地下水的合理调度,能有效防止地面沉降,起到保水固土的作用;受水区通常会因为增加和保证了灌溉水量,而提高土地资源的承载能力(土地资源承载力是指一个国家或地区的土地资源,在一定的投资水平下持续利用时的食物生产能力及其所能供养的一定营养水平的人口数量)。

(二)负面影响

国外这些跨流域调水工程发挥积极作用的同时,也产生了一些不易挽回的负面影响。

1. 水量变化影响

调水工程利用原河床调水,势必会增加水流量和流速,易引起河床不稳定;调水流域的干、支渠沿线,渠道渗漏会影响所经地段的土壤与地下水的平衡;调水后,因排水不畅,易引起土壤盐碱化,危害农作物种植和生长。

2. 生态环境问题

调水工程的源头和沿线范围内会有许多污染源,如果处理不当,调来受污染的水,反而会加剧受水地区的水污染程度,一旦发生大范围的水污染突发事件,若处理不及时,监控措施不到位,可能造成大范围的生态灾难。在水量调出区的下游及河口地区,因下游流量减少,可能会引起河口咸水倒灌,水质恶化,破坏下游及河口区的生态环境。

3. 传播疾病问题

不同地区调水可能会产生特定的不同影响,如输水区中含有的某些有害物质和元素,在调水过程中可能传播入受水区,影响人类健康,像疟疾、脑炎、血吸虫病等。

针对于此,各国政府都高度重视调水工程的生态平衡和环境保护工作,以便更好发挥调水工程的长久效益。

三我国跨流域调水工程

(一)我国跨流域调水工程历史与现状

我国调水工程最早可以追溯至公元前486年引长江水入淮河的邢沟工程,之后始于春秋,成于元代的京杭大运河,也在交通落后的古代对我国南北政治、经济、文化交流起了巨大的促进作用;公元前256年的都江堰引水工程,扩大了灌溉受益面积,使成都平原沃野千里。

现阶段,我国仍存在着诸多如污染性缺水、浪费性缺水、区域水资源短缺及人均水资源量严重不足等的水资源问题,影响和制约社会经济的可持续发展。因此我国在遵照可持续发展战略措施的前提下,兴建了一些利国利民的跨流域调水工程,包括丹江口水利枢纽工程,江都江水北调工程,东深引水工程,引滦入津工程,引黄济青工程,引大入秦工程和大型闽江调水工程等,以及最为重要、规模最大的南水北调工程。这些水利工程绝大部分都带来了明显的经济和社会效益,不仅缓解了缺水地区城市和工农业用水,而且带来了水力发电、航运、养殖、旅游等综合效益,使缺水地区经济增长和社会福利不断扩大,但不可避免也带来了一些负面效益。

(二)南水北调工程及其社会经济效益

南水北调工程目的在于解决北方地区水资源严重短缺问题,经过多年的研究勘测,最终分别在长江上游、中游和下游规划了三个调水区,形成南水北调工程西线、中线和东线三条线路,与长江、黄河、淮河和海河四大江河联系,逐步构成以“四横三纵”为主体的中国大水网。

1. 工业效益

南水北调工程使受水区摆脱了缺水束缚,在补充工业发展所必需水资源的同时也为其产业多元化的发展创造机会。具体来说,南水北调中线、东线一期工程的兴建拉动了水泥制造业、金属冶炼业、电器机械制造业、石油化工业及其关联产品的需求,可使原有企业扩大规模,并通过改组提高效益,加速城市产业结构的调整;工程的建设使中东部地区技术、人才、教育优势被充分利用,提升了中东部地区的传统产业,促进了制造业的信息化;工程中大量高新技术的应用,将带动中东部地区高新技术产业的快速发展;与此同时,调水后工业部门的扩张与发展,解决了一部分城市人员就业问题,并吸引大量廉价劳动力,增强了经济持续增长的动力。

2. 农业效益

调水工程可以使我国缺水地区日益严重的旱情灾害得到很大程度的缓解。在增加工业、生活用水的同时,通过归还挤占的农业用水、生态用水以及回收工业用水为农业所利用,使可浇灌耕地面积进一步扩大,低产的缺水农田得到有效灌溉,并可在水较丰沛地区适当发展新的灌溉面积,为提高农产品产量和改善农业种植结构,发展特色、高效农业创造条件,提高农业生产的产出。

3. 交通运输效益

调水可以增加水域通行线路和里程,促进航运事业发展并降低运输成本,加强区域间经济交流。我国历代水利工程使内河航运畅通、对当时的政治稳定、军事需要,经济发展以及南北文化交流起到了重要作用。

(三)调水中涉及的其他问题

如前所述,各国的跨流域调水工程都不可避免会影响生态环境。调水工程在实施过程中会淹没沿途的大面积土地,破坏农田和野生生物的生长环境,导致土壤盐碱化,使得粮食减产,严重者甚至引起了引水渠两岸百米宽地沼泽化。同时,淹没地区的居民需要搬迁,变更职业。政府为妥善安置移民,一方面将增加迁入地区的土地负担,处理不当就将造成毁林、水土流失等现象,影响社会稳定和经济发展,另一方面,也会大幅增加政府财政负担。

四、我国可持续发展水利思路

我国以南水北调为典型代表的跨流域调水工程是一项重大举措,在充分肯定调水工程对缺水地区产生的巨大社会经济效益的同时,我国应总结国外经验教训,正确应对调水工程可能产生的各种负面影响,确立可持续发展的思路,遵循朱基总理在2000年提出的“三先三后”原则,即“先节水后调水,先治污后通水,先环保后用水”,进行引入水和当地水的优化配置和高效利用,并建立相应的经济补偿机制,以消除调水带来的负面影响。

(一)提高用水效率

对调入的水,在确保该地区粮食和引水安全的前提下,在农业、市政与工业、环境用水之间进行优化配置,提高用水效率及水的经济价值。南水北调工程正在建设中,保证工程建成后运营期间水资源的可持续利用,关系到调水工程的趋利避害,与人民生产生活的融合以及能否稳定服务于社会工农业的运营。

(二)高度重视调水工程的生态平衡和环境保护

审慎考虑调水工程对居民生活条件、城镇供水条件、农业生产条件、渔业、林业经营条件、河道演变、航运条件等的影响;认真进行环境评价。防止生态系统恶化或者将损失降到最低,保证环境用水量的充足,发展节水农业、节水工业和低污染产业,以促进中东部地区产业结构的调整。

(三)增强水商品意识,逐步建立水市场及相应的配套措施

调水工程建成后,政府更要加大力度鼓励节水,根据各流域水资源的不同情况区别对待,可以采用分层或者阶梯式水价,从政策上调整水价,利用经济杠杆,增强人们的水商品意识和节水意识,鼓励农民实施节水农业,要求工业提高循环用水率,鼓励市民个人节水行为,建立节水型社会,充分发挥水的综合效益,以达到水资源的可持续利用。

参考文献

[1]蒋国富.国外跨流域调水经验对我国南水北调中线工程的启示[J].世界地理研究,2006(04):35-40.

[2]杨云彦.南水北调工程与中部地区经济社会协调发展[J].中南财经政法大学学报,2007(3):3-8.

[3]李蓉,赵敏,常玉苗.跨流域调水对区域生态环境影响界定及影响因素分析[J].生态环境,2009(2):155-157.

[4]沈文兴.跨流域调水工程对环境影响问题探讨[J].能源与环境,2007(06):83-84.

跨流域调水工程小论文第2篇

浅析南水北调中线工程跨流域调水

【摘要】南水北调中线工程是由汉水及长江引水，缓解河南、河北和京津地区水资源危机的特大型跨流域调水工程。该工程以城市供水为主要目标，兼顾农业与生态用水，是党中央、国务院根据我国经济社会发展需要作出的重大决策，不仅经济效益巨大，而且政治意义深远。本文通过对近年中线工程实施情况的分析，力求比较客观、全面地介绍南水北调中线工程建设的发展水平与动向、社会经济效益、对自然环境的影响以及建设中遇到的问题。

【关键词】南水北调;效益;环境影响

1.调水工程所涉及的效益关系

1.1调水工程的经济效益

长距离大流量的调水要改变用水区的自然生态环境和经济结构，涉及许多地区居民的利益，因此不仅是个水利问题，而且是个社会问题。现在，随着调水工程技术的发展，采取调水措施大多是以多用途的综合利用水源为目标。设计周全的调水工程不仅改善了用水地区的农业灌溉，改变了缺水地区水、盐平衡状况及水土资源的综合平衡状况，极大的增加了农作物的产量。与此同时还能获得发电、城市和工业用水、航运、防洪等多方面的经济效益。

(1)灌溉：对于干旱、半干旱地区，人口增长与相应的粮食短缺和环境容量存在较为突出的矛盾，调水灌溉可以使粮食产量大幅度增加，从而解决粮食短缺的问题。但与此同时，也存在一些其它的矛盾。由于灌溉用水量大，而相对来说农产品的价值较低，灌溉用水效率低下，灌溉不当导致土地盐碱化等原因使调水灌溉经济效益低下。因此，在南水北调中线工程实施过程中这些因素度必须切实考虑，实现调水工程的最大效益。

(2)发电：以发电为目的是调水工程的一大特色。比如，在加拿大已建和在建的`调水工程中，95%的调水量是用于水力发电，因此，加拿大最近几年改变了策略，不再向美国出口水，而将电力输送到美国而获得巨大的经济效益。同样，世界的大多数调水工程也都有水力发电功能，且取得良好的经济效益。鉴于此，南水北调中线工程调的水是自流，完全可以利用地势落差来发电，这样经济效益会更大，而不仅仅是为农业城市供水。

(3)航运：丹江口水库加高后，可使丹江的库容从目前的209.7亿m提高到330亿m ，使丹江地区的水域面积扩大，出现平湖，利于航运发展。比如在香花宋岗建设大型码头，加深河南南阳盆地与湖北江汉平原的经济交流，对促进中国主要粮棉地区地经济发展具有重要意义，同时也可拉动豫、陕、鄂交界贫穷地区的经济，帮助当地脱贫致富。

(4)工业发展：国家建设大型调水工程需要进行大量的投资，同时，大型调水具有调节水量的作用，可以促进调水工程沿途及受水区的生态循环。南水北调工程投资引起对水泥制造业、金属冶炼业、电器机械及器材制造业、石油化工业的需求。这些产业的发展以及利用中部地区技术、人才、教育优势和信息技术改造中部地区的传统农业，将带东中部地区高新技术产业的发展。其次，先节水、治污，再送水，是南水北调工程实施的一个基本原则，以节水、提高用水效率和治污为前提，发展节水农业、节水工业和低污染产业，促进中部地区产业结构的调整。

1.2调水工程的社会效益

从世界范围来看，一些大型长距离跨流域多用途调水工程的建设，不仅取得了巨大经济效益，而且促进了所在地区的社会进步，使得社会、经济全面向前发展。他们的这些正是我们实施南水北调工程可以借鉴的经验，通过与国外工程的比较，结合自身条件研发出适合自己发展的道路，将南水北调工程的效益发挥到极致。

1.3调水工程的生态环境效益

(1)调水有利于水循环、调水使受水区增加广阔的水域，导致大气圈与含水层之间的垂直水汽交换加强，有利于水循环。(2)调水形成薄层积水土壤的过湿地段湿地，可净化污水和空气补偿调节江湖水量、调节气候，有助于形成食物链基地，保护生物多样性。(3)调水灌溉可防止因超采地下水带来的危害。(4)调水灌溉还对地区防洪起到作用。(5)调水有利于休闲和旅游业。(6)调水有益于人类健康。(7)调水灌溉有利于环境变化的良性循环。

1.4调水工程的技术特性

一般来说，任何调水工程都是由水源工程、输水工程和供水工程所组成的，亦即都包括取水、输水和用户供水的各种水工建筑物。根据调水量、调水距离、用途、实现调水区域的自然地理条件，调水系统某些环节的工程技术方案可能很不相同。

1.4.1水源工程

(1)在人口稠密的丹江口地区，水利枢纽在河口范围内以调节河川径流以尽量减少淹没土地。

(2)在克服水水源工程中，根据地形条件，有时需要设置水泵站提水进入渠道，用水泵汲水来头差。

(3)在供水河流不能保证所需要的调水量的情况下，要建水库甚至是梯形水库，以便进行季调节和多年调节河川径流。

1.4.2输水工程

南水北调中线为长距离输水，因此主要采用渠道输水。从保持调水水质和水量以及保护生态环境的角度看，渠道中有无防渗护面和何种防渗护面是非常重要的。因此，在输水干渠上做防护层，甚至做混凝土防护层，以减少水量散失，为将高水质大量的湖水输送至北方缺水区奠定坚实的基础。

1.4.3供水工程

(1)在水被送到农业灌溉用水区后，再用水区要按照干、支、斗、农、毛的灌溉渠道等级体系，建设大量的灌溉配水区网。

(2)为了选择最佳的调水线路和工程结构方案，一般要进行多方案的设计。

(3)从水的调配来看，设计每一局部调水系统时，考虑其在大区或国家统一水利系统中的位置，用调水渠道把国家主要水源连接起来，形成国家统一水网。

2.中线优缺点

中线的优点是水质比较有保证，可以供水的范围比较大。中线只与汉水、长江的水质有密切关系，它不与淮河、黄河平交，因此水质较有保证。主要解决大中城市生活及工业用水，兼顾农村乡镇及农业用水问题。中线的缺点是丹江水量不够以及输水渠要穿过许多大小河汊，需要建许多交叉建筑物。这些渡槽、倒虹吸的规模都比较大。长的有几公里，短的也有好几百米，不仅工程量大、造价高而且运行、维护、管理也不容易，任何一座建筑物发生故障，就会影响到正常输水。另外中线渠线的北段，即淮河以北的很长距离内，缺少较大的水库来调蓄水量，运行上的灵活性要差些，再有倒虹吸的渠段均无法通航。另外，露天水渠的渠水有被污染的问题，因此在施工过程中必须把这些因素考虑进去，才能使其发挥巨大作用。 (下转第308页)

(上接第238页)3.结尾

南水北调中线工程无论是在规模上还是在技术难度上都可与世界上已建工程相媲美，同时也自然有一定的艰巨性和复杂性，在调水工程的规划、设计、建设和运行管理中，应根据自身的自然地理条件、工程地质、社会经济等实际情况和条件，设计创造出合适的调水模式。同时在调水渠道线路、工程施工、水工建筑物设计、环境与生态保护工程、节水、污染治理也可借鉴国外先进经验和技术，成功实施南水北调工程。 [科]

【参考文献】

流域调水第3篇

摘要跨流域调水是解决水资源地域分布不均衡的有效方法，跨流域调水输水过程中，由于输送距离远，持续时间长，水质受水文、人类活动影响显著，存在水质安全隐患，有必要制定时空全程水质保护应急预警机制。本文从风险分析手段、应急监测能力、应急管理组织体系及应急后续评估等方面研究了外调水水质应急预警系统的建立。

关键词跨流域调水水质保护应急管理

一、跨流域调水

跨流域调水（inter-basin water transfer）指修建跨越两个或两个以上流域的引水（调水）工程，将水资源较丰富流域的水调到水资源紧缺的流域，以达到地区间调剂水量盈亏，是解决缺水地区水资源需求的一种重要措施[1]。

迄今为止，全世界共有四十个国家有400多项调水工程[2]，如美国的中央河谷、加州调水和科罗拉多水道等远距离调水工程[3]、巴基斯坦的西水东调工程[4]及法国的普罗旺斯向凡尔顿引水工程[3]等，国内有引黄济津、引黄济青、南水北调等系列工程，尤其是南水北调工程是目前世界上最大的跨地区、跨流域、远距离调水工程，实现了长江、淮河、黄河、海河的相互连接，形成我国中部地区水资源“四纵三横、南北配合、东西互济”的总体格局[2]。

跨流域调水是解决水资源地域分布不均衡的有效方法，跨流域调水可采用明渠、暗渠或两者相结合的方式输水。由于输送距离远，持续时间长，外调水水质受水文、人类活动影响显著，存在水质安全隐患，需要制定时空全程水质保护方案及应急预警机制。

二、国内外跨流域调水水质保护进展

Morris Israel和Jay R.Lund（1995年）分析了1991年1992年加利福尼亚的Drought Water Bank的调水经验，提出了调水规模扩大化、调水方式多样化、水质保护、法律监管、第三方监督等上至国家下至基层管理者系列建议[5]；David Lewis Feldman（2001年）对田纳西州的跨流域调水法案的修改的必要性进行了论述，他强调确保输水水质安全是是该州经济多样化进程中不能放松的保障工作[6]；J.Gupta和P.van der Zaag（2008年）回顾了印度、中国、西班牙、南非的典型的调水工程，从工程、科研、政策互联关系的角度提出了调水工程的评价标准链，提出调水管理要遵循的几个原则：以科研为基础、加强工程和水质监管、遵循可持续性的原则、权利和义务并重等[7]。

张晨（2008年）在归纳总结国内外长距离调水工程的特点和研究水质状况工作的基础上，提出长距离调水工程水质安全的基本概念，将河道水质模型、湖泊（水库）水质模型和水质评价模型联合起来，建立调水工程水质安全模型 [8]。

三、跨流域调水水质保护应急预警框架体系研究

本课题从风险分析手段、应急监测能力、应急管理组织体系及应急后续评估等方面研究外调水水质应急预警系统的建立（见图1）。

借鉴美国、欧盟部分国家的经验，综合考虑有害物质泄漏或其他重大危险活动造成的突发污染事件和常规污染源水质污染两方面，建立针对突发事件和非突发事件的危险源识别和风险分布分析方法，利用应急决策图表等建立预警系统的监控体系、预警条件和预警信息流程，并提出应急预警后续评估及预案更新的具体操作等管理建议[9]。主要的成果如下：

（一）危险源识别和风险分布分析

突发性水污染事故危险源指可能导致水环境污染事故的危险源，以及生产、贮存、经营、使用、运输危险物质或产生、收集、利用、处置危险废物的场所、设备和装置。对城市饮用水源地进行突发性水污染事故危险源辨识的目的就是确定饮用水源地潜在的危险因素和危险源类型，并对可能发生的事故后果进行评价分析，以便在事故发生时能够及时采取控制措施。

本课题采用现场调查法进行危险源辨识。在确定了饮用水源地所在河流水环境状况、水文气象条件、水源保护区范围和取水口位置等信息的基础上，主要调查对水源地有潜在危害的污染物的来源、位置和可能的事故发生形式，以及事故发生时可能流入水体的污染物量。根据水源地突发性污染事故的种类，调查对象主要有固定源、移动源和流域源三大类，具体分别为工业企业、污水处理厂、装卸码头、公路运输车辆、航运船舶、人为破坏、潮汛水灾和上游来水等可能导致突发性污染事故的危险源。

（二）事件分类与分级

本课题按照事故发生的状态，将突发性水环境污染事故分为两类，一是突然发生的、毫无征兆的爆发的、污染物质瞬时注入水体的对生态体系或人类健康、生命财产造成极大破坏和危害的水环境污染事故；二是环境污染物质经过长期积累，量变引起质变，最终爆发的对生态体系或人类健康、生命财产造成极大破坏和危害的水环境污染事故。

依据事故的危害程度、影响范围和可控性对城市饮用水源地突发性污染事故进行分级，本课题采用指数法对突发性水污染事故进行分级。考虑水源地突发性污染事故区别于一般排污口排污的特殊性，本课题确定事故产生的特定污染物、常规污染物、可能影响供水时间和显著的污染这4项指标为建立事故指数评价体系时所需要的特征参数；根据饮用水源地常见的污染事故种类及可能产出的污染物种类，本课题选取事故产生的特定污染物和常规污染物两类水质评价参数，前者种类数根据具体的污染事故来确定，后者选用评价参数分别为溶解氧、BOD5、CODCr、硫酸盐（以SO42-计）、硝酸盐（以N计）、总磷（以P计）、总镉、总氰化物、挥发酚、石油类；最后确定指数评价公式，并通过专家评议法设定确定特征参数的评价分数及指数划分范围，得出污染事故分级。

（三）建立一线监控系统

监控有主动监控和被动监控两种。主动监控是针对危险源和重大污染源的，主动监控通常难以覆盖所有的重要源；被动监控则是针对可能受害的河流水体本身的，主要不外乎水文和水质两方面的监测监控。因此，本研究在外调水输水及蓄水沿线构建包括连续监测、常规监测和特别监测3个子系统，并提出监测系统的监测工作体制。

（四）预警条件的形成及信息发布

预警条件从根本上说就是一系列水质限值，当预警系统发现有水质指标超过这些限值，就构成了预警条件，须发出警报。

根据水环境功能分区，调水沿线及蓄水水库确定为饮用水源地，按照国家标准在各监测点制定出一套指标限值，构建出水质安全预警条件；通过现场调研，根据风险分布及不同区段的脆弱性评价，建立敏感保护区域数据库，包括区域水文条件、地理条件、周边污染源情况等；制定预警条件发布的方式、时间、反馈方式等，以保证预警信息高效地发送有关各方，帮助最快地启动响应程序，将事件损失减至最小。

（五）建立应急响应技术数据库

建立包括应急辅助决策图表和应急技术矩阵表在内的应急响应数据库。

很多可以事先准备好的图表可以在事件应急时提供帮助，本研究拟建立重大危险源和重点排放口分布图表、敏感保护目标分布图表、水库等备用水源分布及其可供应范围图表、监测站位分布及其控制范围图表、应急监测方法与仪器汇总表、典型污染物质泄漏处置技术汇总表、各区段水质安全事件影响范围及波及时间表等。利用这些图表可以在发现水质安全事件的最初较短时间内对事件的可能肇因、影响程度及应采取的措施快速地做出判断或选择。

对于各类水质安全事件，可有多种应急技术措施，如控制或截断污染源、取水口暂停取水、启用备用水源包括用运水车运水、关停部分企业、水库放水压咸冲污、水厂加强处理措施、限制用水大户以减少取水等。调水沿线的敏感保护目标主要是自来水取水口，根据水质安全事件的类型结合流域的具体条件如水库等备用水源的分布，研究提出若干可供选用的具体应急技术措施，形成应急技术措施矩阵（如图2），该矩阵下发到沿线各相关部门，如主要污染源、供水单位、取水单位、各地应急中心等。

将前述流域的各种基础数据和图表输入计算机形成数据库，需要时可随时查询，如在应急时，可通过发现的肇事污染物质即刻查出其可能的来源及源所在的地点、所属企业等。更进一步，建立起河流实时水质模型，在任何河段发生水质安全事件如危险物质泄漏时，可根据监控预警系统提供的河流控制断面流量，即时计算出该事件地点至受影响范围任何敏感点的距离、污染物质前峰到达的时间及污染物最大浓度等。

四、结论

跨流域调水是解决水资源地域分布不均衡的有效方法，跨流域调水可采用明渠、暗渠或两者相结合的方式输水。由于输送距离远，持续时间长，外调水水质受水文、人类活动影响显著，存在水质安全隐患，制定时空全程水质保护应急预警机制很有必要。

参考文献：

[1]Davies,B.R.,Thoms,M.,Meador,M.The ecological impacts of inter-basin water transfers and their threats to river basin integrity and conservation.Aquatic Conservation:Maritime and Freshwater Ecosystems 2.1992:325-349.

[2]陈磊.从引滦入津到南水北调.资源与人居环境.2009.19:53-55.

[3]汪秀丽.国外流域和地区著名的调水工程.水利电力科技.2004.30(1):1-25.

[4]李运辉,陈献耘,沈艳忱.巴基斯坦西水东调工程.水利发展研究.2003(1):56-58.

[5]Morris Israel,Jay R.Lund.Recent California Water transfers:implications for water management.Natural Resources Journal.1995.35:1-32.

[6]David Lewis Feldman.Tennessee's Inter-basin Water Transfer Act:a changing water policy agenda.Water Policy.2001(3):1-12.

[7]J.Gupta,P.van der Zaag.Inter-basin water transfers and integrated water resources management:Where engineering,science and politics interlock.Physics and Chemistry of the Earth.2008(33):28-40.

[8]张晨,高学平.长距离调水工程水质安全研究与应用.优秀博士论文.2008.

关于跨流域调水的若干问题第4篇

跨流域调水应考虑调出区的水资源承载能力及其变化规律。国际上通行的标准是, 河流本身的开发利用率不得超过40%, 调水量不得超过调出河流总水量的20%。其次, 应考虑调入区的水资源承载能力及其变化规律。调入区在通过节水、治污等措施后, 当地水资源仍然难以满足社会经济发展的需要, 需要谋求实施跨流域调水。再次, 应考虑调出区与调入区的整体水资源承载能力及其变化规律。调水所追求的目标是总体提高调出区与调入区的水资源承载能力。整体而言, 只有通过调整水资源的空间配置, 实施跨流域调水, 才能提高整体的水资源承载能力。因此, 应建立水资源条件论证制度和环境评价制度, 调整流域 (或区域) 间水资源分配, 维护流域 (或区域) 间的水资源社会公平, 合理确定水资源配置的数量、结构和布局[1]。

科学合理的跨流域调水应考虑“先节水、后调水, 先治污、后通水, 先环保、后用水”的基本思想。“先节水、后调水”是在确定调水规模时, 首先在挖掘节水潜力的前提下, 切实提高调出区和调入区的水资源承载能力, 摸清调出区可能提供的调出水量和调入区需要的调入水量;“先治污、后通水”是解决水污染的治理措施, 切实保护调入水资源的可利用价值, 为优水优用奠定基础;“先环保、后用水”是在水资源配置上, 切实保证生态和环境的基本水量需要, 包括合理开采地下水, 保证水资源的可持续利用, 保障社会经济的可持续发展, 维护人类的根本利益[2]。

2 建立投融资体制

跨流域调水工程一般是大型或特大型的水利基础设施, 它是从国家安全出发考虑安排的重大生产力布局, 对稳定经济和收入分配会产生重大影响。国内外经验证明, 此类重大的基础设施建设项目, 政府决策、协调是关键。运用市场机制, 更应充分发挥政府宏观调控作用。因此, 这类工程的投资主体一般是政府。政府是投资主体, 并不意味着完全依靠政府财政性资金无偿投入。过去我国水利建设项目资金来源主要依靠国家财政拨款和集体、农民投劳投资。近年来, 随着经济体制的改革, 逐步改变了单纯依靠国家拨款的形式, 开始采用多形式、多层次、多渠道的筹资方式, 开辟了水利投融资的新模式[3,4]。

从国外经验看, 大型骨干工程的国家投资多由中央和地方政府分担。美国在当前水利投资中, 农业骨干工程、农村供水工程一般是联邦政府无偿投资50%, 其余由地方负责, 由税收支出或政府担保优惠贷款。因此, 中央和地方政府的投资可以是无偿的, 也可以根据工程的收益情况要求一定回报, 作为各自对工程投入的资本金。根据我国的实际情况, 应按照市场经济规律的要求, 积极推行“谁投资, 谁受益”和“谁用水, 谁出资”的机制, 通过股份制形式明确工程建设中的责、权、利关系。股份制的特点、功能和机制可以从根本上理顺产权关系及相应的权益和义务;有利于改变国家为单一主体的投资结构, 而且产权关系明晰;有利于形成“利益共享, 风险共担”的机制, 入股投资的各方面利益建立在调水工程效益这一共同基础之上, 必然促使调水工程投资各方关心调水工程的兴衰、盈亏以及日常运营情况, 有利于调水工程的管理。受益地区承担资本金的额度, 可以按照各地区根据需调水量而认购的相应水权确定, 需水量越大, 股权越大, 承担的资本金就越多。受益地区根据需调水量确定资本金额度, 能够促使各地根据实际需要, 实事求是地提出合理的需水要求, 有利于科学地确定工程的调水规模, 充分发挥工程的调水效益。各地如果要取得较多的水权, 就必须支付较多的水权费 (资本金) ;要减少水权费的支付, 就必须内部挖潜, 积极合理开发本地水资源, 减少调水量。这样更需要水的地方就可以拥有更多的调水使用权, 从而使工程调水配置更合理, 使水资源向更需要的地区转移, 提高水的利用率, 实现水资源的优化配置。

3 建设管理运行体制

跨流域调水工程宏大, 其建设管理体制包含技术、经济、环境、社会、政治等多个领域的许多复杂问题。确保工程按计划顺利实施并达到预期的建设目标, 发挥最佳效益, 必须构建适应社会主义市场经济体制和水利改革要求的建设管理体制。工程建设管理体制的总体思路是:“政府宏观调控、股份制运作、企业化管理、用水户参与”, 按照规范的公司制要求, 实行市场运作。根据这一思路, 跨流域调水工程建设管理单位应按规范的公司制要求, 成立调水有限责任公司。按“国家控股, 授权营运, 统一调度, 公司运作”方式运作。

跨流域调水势必带来区域水资源的重新配置。因此, 必须统筹建立合理的水价体系, 实现水资源的优化配置, 保证区域水资源的可持续利用。

明确水价的构成要素。完整的水价应包括资源水价、工程水价和环境水价3个部分。资源水价, 具体表现为水资源费。需要不断地调整和变动, 不同用户在不同地区的不同时间, 使用不同量的水, 其资源水价是不同的。工程水价, 主要有固定资产投资、供水总成本。明确跨流域调水水价的制定原则, 包括公平性原则、区别性原则、水资源高效配置原则和成本回收原则。依据此原则, 在跨流域调水的受水区, 在水价制定和实施过程中应解决好以下方面问题:处理好主水和客水的关系, 受水区用水的次序应为先外调水, 后当地水;先地表水, 后地下水;同一水质、同类用户、不同水源 (工程引水、现有地表水、地下水) 的用水, 执行统一的用户水价, 实现水资源优化配置的重要手段和保证措施;在调水成本较高的地区, 政府应制定相应的政策, 如实行水价平摊的综合水价, 保证调水工程发挥效益;实行用水定额管理, 用水户实行阶梯水价, 定额内用水平价、超额用水高价, 以促进节水。

4 水资源统一管理

明确流域机构与各行政区域的水资源管理职责和权限划分, 建立统一规划、统一调配、统一管理、分级负责的流域水资源管理体制。区域内实行对防洪、排涝、蓄水、供水、用水、节水、污水处理与回用等涉水事务进行一体化管理的水务管理体制。地表水、地下水统一调度, 主水与客水统一配置。打破城乡界限, 统筹考虑主水、客水、地表水、地下水等各种水源, 统一管理水资源的开发、利用、治理、节约和保护, 对工业、农业、生活、环境、生态等不同用水需求, 区别对待, 保证重点, 使传统的农村水利向城市拓展, 使城市的供水体系向农村延伸, 实现水资源的优化配置。

参考文献

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谈跨流域调水泥沙对位山灌区的影响第5篇

1 灌区基本情况

位山灌区地处鲁西平原的聊城市境内, 始建于1958年, 1960年停灌, 1970年复灌。涉及聊城市的东昌府区、临清、茌平、高唐、东阿, 冠县、阳谷及经济技术开发区8县 (市区) 的85个乡镇) 全部或部分耕地, 耕地面积540万亩, 是山东省也是黄河下游最大的引黄灌区, 全国五个特大型灌区之一。目前灌区骨干工程包括:位山引黄闸、东西输沙渠、东西沉沙池和三条输水干渠。

2 跨流域调水基本情况

2.1 跨流域调水次数

自80年代起, 聊城位山闸共计承担跨流域调水任务23次, 其中引黄济津7次, 引黄入卫 (入冀) 13次, 引黄济淀3次。

2.2 跨流域调水路线

主要线路:都是自聊城位山闸引黄河水, 经位山三干渠至临清刘口穿卫枢纽进入河北。

2.3 涉及到的主要工程

(1) 渠首位山闸:位山引黄闸始建于1958年, 于1981年冬改建, 设计引水流量240m3/s, 是黄河下游最大的引黄水闸。该闸主要担负着聊城市540多万亩农田灌溉、工业和“江北水城”生态供水任务, 以及引黄入卫、引黄济津、引黄济淀等跨省际、跨流域供水。自1970年开始引水截止2010年底, 累计从位山闸引水442多亿m3, 其中聊城市工农业引水357亿m3, 跨流域调水87亿m3 (占总引水量的19.6%) 。为聊城市和河北省部分地区的工农业生产、生态环境改善以及天津市生活用水做出了巨大贡献。

(2) 西输沙渠和二、三干渠:灌区设有东西两条输沙渠, 现已经全部衬砌。西输沙渠通过西沉沙池下接总干渠, 总干渠到周店后又分为二三干渠, 控制7县市区耕地和跨流域调水的输水任务。

(3) 西沉沙池:担负着二三干渠、引黄入卫、引黄济津和引黄济淀的沉沙任务, 上乘西输沙渠, 下接总干渠, 总干渠后为二三干渠。规划池区2.9万亩, 现已建成6个条池, 经过三十年的运用, 由于清淤弃土共形成堆沙高地2.3万亩。

2.4 跨流域调水分类

(1) 引黄济津:为支援天津市经济建设, 国家实施了10次引黄济津, 其中, 通过聊城位山闸实施引黄济津7次, 其中6次引黄济津渠首共计引水38.3亿m3, 引沙2194万m3。

(2) 引黄入卫 (入冀)

为缓解河北省工业和农业缺水问题, 自1993年开始位山闸已有13次引黄入卫 (入冀) 调水。渠首共计引水亿27.1亿m3, 引沙1620万m3。

(3) 引黄济淀

为维系河北白洋淀生态环境, 保障淀区23万人生产生活, 自2006年开始首次通过位山闸实施引黄济淀生态应急补水。共计三次, 其中:2次渠首引水量为12亿m3, 引沙312万m3。

(4) 引黄济津济淀

2009年10月开始, 渠首位山闸第一次同时为引黄济津和引黄济淀调水, 引水量为9.9亿m3, 引沙187万m3。

3 引水泥沙对灌区的影响

黄河是多泥沙河流, 引水同时也引进了大量泥沙。位山灌区共设东西两个沉砂池, 跨流域调水在西沉砂池沉沙。2006-2007年首次引黄济淀引水4.789亿m3, 虽然当时黄河含沙量较低, 位山闸含沙量一般在5kg/m3左右, 临清入卫口含沙量大约在0.8kg/m3左右, 留在聊城市境内的沙子约200万吨, 而这些沙子70%多留在沉沙池和输水渠里。

3.1 池区生态环境恶化加剧。

沉砂池区涉及聊城市94个村庄, 12万人, 每年冬春之际, 沉砂池区到处沙尘滚滚, 遮天蔽日, “睁不开眼, 张不开嘴, 揭不开锅”, “关上门, 闭上窗, 不误喝泥汤”是位于池区中旬的东、西太平村曾经流传着的令人心酸的歌谣。

3.2 群众生产生活面临严重困难。

大量的泥沙占地使当地群众可耕地面积大量减少, 土地沙化严重, 致使农民赖以生存的土地基础更加薄弱。目前, 沉沙区群众的人均收入只有1400元左右, 比全市少1660多元, 成为新的贫困区。由于池区群众生活困难, 池区学生不少只能受到小学教育。

3.3 池区内外发展极不平衡, 社会矛盾日益尖锐。

引黄入卫等跨流域调水工程的实施, 又使的灌区泥沙大增, 沉砂池区泥沙处理矛盾激化, 池区内群众生产生活偏低, 已经形成新的沙化贫困区, 凸显受害区域与受益区域的矛盾, 村民对立情绪加重, 心理压力日益增大, 干群关系紧张, 近几年每年清淤时群众上访不断, 已成为影响农村稳定的隐患。

3.4 严重制约沉沙池区的良性运转和可持续利用。

位山灌区目前现有条池已经不能满足未来泥沙处理的需要。西沉砂池区已经修建的6个沉沙条渠占地面积2.35万亩, 达到设计高程的堆沙高地1.136万亩, 现有池内还剩余泥沙堆积库容2300万m3, 按照灌区平均引沙量 (考虑跨流域调水因素) , 西沉砂池只能维持3到5年左右, 泥沙处理问题已经严重制约着沉砂池区的良性运转和可持续利用。

4 引黄泥沙治理的必要性

4.1 改善沉砂池区群众生产、生活条件及区域生态环境的需

要, 缓解区域生态环境急剧恶化的状况, 改善群众生产生活条件, 缓解日益尖锐的社会矛盾, 维护社会安定, 消除沉砂池区内外发展极不平衡状况, 构建和谐社会。

4.2 有效保障天津、河北等地城市用水安全的需要。

多次的跨流域调水成功证明利用位山灌区西渠系统引调黄河水是经济可行的输水线路, 是保障天津、河北等地城市用水安全重要的引黄应急调水工程。

4.3 位山灌区可持续发展的需要。

有效保障国家粮食安全的需要, 有效利用现有沉沙空间, 维持沉沙池区的可持续利用。位山灌区引黄工程泥沙治理问题的解决, 可有效缓解多年沉淀的池区社会问题, 环境问题, 具有十分重要的意义。

5 措施

5.1 规划设计方面。

规划设计方面应统筹考虑经济发展与环境保护、水资源可持续利用的关系, 资金投向应向沉沙池区治理倾斜, 大力扶持池区高地生态环境建设, 坚持走可持续发展的道路。

5.2 资金方面。

跨流域调水付出的牺牲也是巨大的, 引黄沉沙造成的池区生态恶化、耕地退化等代价无法用资金衡量, 并且工程资金到位较迟缓, 一定程度上影响了资金效益的发挥。

5.3 建立和谐的供水市场形成完善的供水价格体系。

供水方、需水方应加强沟通, 互相协调, 尽最大限度照顾各方的利益, 用可持续发展的眼光看问题, 充分利用市场经济规律, 促进黄河水资源的优化配置和可持续利用, 让远道而来的黄河水发挥最大的效用。

5.4 高地平整及还耕。

堆沙高地是沉砂池区诸多问题的核心, 也是根本。因此, 平整土体是高地治理建设的前提和重要的基础性工作。堆沙高地表面土质严重沙化, 不适于季生农作物生长, 且农作物收割后裸露地表, 特别容易起风沙, 破坏池区生态环境。

5.5 加强池区取土管理。

在沉砂池区取土应当科学、合理, 变随意取土为有计划取土, 要事先规划好取土区的地形, 确定一下地质情况看是否适合于取用, 进而合理的确定取土的深度及范围, 经过有规划、有节制的深挖、清理, 再进一步的平整。取土完工后, 要及时进行修复或复耕。

5.6 村庄搬迁。

沉砂池区的部分村庄地势低洼, 土地沙化严重, 区域环境日益恶化, 不能保证正常的生产生活, 为切实改善池区的群众生存条件, 调动群众生产积极性, 必须把这些村庄有计划地搬迁到附近的堆沙高地上。尽可能按照建设社会主义新农村的标准和要求进行建设。

5.7 沉砂池改造扩容。

由沉砂池运用规划可知, 现状西沉砂池剩余容积不足以满足灌区可持续发展的需要, 必须对沉砂池扩容, 扩建条池, 在现有西输沙渠现有断面的基础上进行改造, 相应增加渠道的流速和挟沙能力, 以满足不同流量下不淤积的要求, 以达到减淤冲沙的作用。

5.8 东西沉砂池接渠。

利用老四干渠为输水连接, 将位山灌区东西沉沙池连通, 东西池联合运用输水沉沙, 统一调节使用池区剩余淤沙库容, 缓解西池超负荷的沉沙压力, 保障输沉沙池区的可持续利用, 保证灌区西渠系统的正常灌溉供水和引黄济津、引黄入冀等供水工作的顺利实施。S

摘要：聊城位山闸近10年来多次实施跨流域调水。引水必引沙, 结合几年来成功实施的引黄济津、引黄济淀、引黄入卫等跨流域调水, 谈及跨流域调水引水必引沙对聊城位山灌区的影响, 就存在的问题粗浅的谈及泥沙治理的必要性及措施。

流域调水第6篇

我国属贫水国家[1],水资源时空分布也极为不均,这就使得我国水资源问题日益突出。水利部在“新阶段的治水兴水之策”中强调加快跨流域跨区域调水工程、河湖水系连通工程的建设,提高水资源调控水平和供水保障能力[2]。太湖流域内水流缓慢,环境容量低,引水清污成为太湖流域改善水环境质量的手段之一。太湖流域管理局自2002年就开始“引江济太”,利用水利工程控制江河湖连通性,加快太湖换水周期,改善太湖流域水生态环境。但在污染源难以得到有效治理的条件下,调水可能导致江河原水中污染物及沿途汇流点污染物的汇入,增加了流域水质污染风险。龚祖兴就认为引来受污染的长江水,同时携带沿途污染物质及泥沙[3],对受水区造成污染。为了解调水对受水区水质污染的风险,本文以太湖流域典型调水试验为例,基于三角模糊数风险评价模型,研究调水对水体污染物迁移的潜在风险[4,5,6,7]。

1三角模糊数风险分析法基本原理

设a,b,c分别为某一模糊变量的下限、最可能值和上限,则3个一组数(a,b,c)构成一个三角模糊数。这里a,b,c为实数,且相应的隶属函数定义如下:

$u_{\tilde{A}} (x) = {\begin{matrix} 0, & x < a \\ (x - a) / (b - a), & a x b \\ (c - x) / (c - b), & b x c \\ 0, & x ＞ c \end{matrix} (1)$

设三角模糊数 $\tilde{A} = (a_{1}, a_{2}, a_{3})$ ,隶属函数表达式同(1)式,则 $\tilde{A}$ 的α-截集可以定义为:

$\tilde{A}^{α} = {x | u_{\tilde{A}} (x) \geq α, x \in X} (2)$

式中:X为广域区间;α为可信度水平,且α∈[0,1]。

则 $\tilde{A}$ α是一个无空的闭区间,通常表示为:

$\tilde{A}^{α} = [a_{L}^{α}, a_{R}^{α}] = [(a_{2} - a_{1}) α + a_{1}, (a_{2} - a_{3}) α + a_{3}] (3)$

显然, $\tilde{A}$ α是可信度水平不低于α的数据区间,且对所有α(α∈[0,1]), $\tilde{A}$ α均为三角模糊数。

由式(2)和(3)可以看出,对于给定的可信度水平α,三角模糊数实际上已转化为区间数。设2个三角模糊数 $\tilde{A}$ 和 $\tilde{B}$ ,相应的α-截集分别为 $\tilde{A}^{α} = [a_{L}^{α}, a_{R}^{α}]$ 和 $\tilde{B}^{α} = [b_{L}^{α}, b_{R}^{α}]$ ,则有:

$\begin{array}{l} \tilde{A}^{α} \otimes \tilde{B}^{α} = [a_{L}^{α} \cdot b_{L}^{α}, a_{R}^{α} \cdot b_{R}^{α}] (4) \\ \tilde{A}^{α} Δ \tilde{B}^{α} = [a_{L}^{α} / b_{R}^{α}, a_{R}^{α} / b_{L}^{α}] (5) \\ k \otimes \tilde{A}^{α} = [k \cdot a_{L}^{α}, k \cdot a_{R}^{α}] k \geq 0 (6) \\ \exp (\tilde{A}^{α}) = [\exp (a_{L}^{α}), \exp (a_{R}^{α})] (7) \end{array}$

式中,⨂和Δ分别表示乘、除法运算符。为了避免连续的乘除运算带来较大误差,一般都是将三角模糊数转化为α-截集,再进行计算。

2污染物二次迁移风险度

改善水质为目的的调水工程,源水区水质和流量为cs、Qs,调水前受水区水质和流量为cb、Qb,调水后受水区水质可能值为cm,在不考虑污染物降解的情况下,cm可按照混合模型计算,则三角模糊数 $\tilde{C} = (c_{s}, c_{m}, c_{b}), c_{s}$ 和cb分别为 $\tilde{C}$ 上限和下限。 $\tilde{C}$ 的隶属度由式(1)计算可得。调水过程中,水流速度加快,污染物降解速率提高,理论上,ci<cm。若调水过程中实测浓度ci>cm,表明调水后污染物降解量小于周边污染物汇入量,受水区存在水质污染风险。

利用三角模糊数的α-截集技术,在同一可信度α(α∈[0,1])水平下,将 $\tilde{C}$ 表示为区间数形式,即:

$C^{α} = [(c_{m} - c_{s}) α + c_{s}, (c_{m} - c_{b}) α + c_{b}] (8)$

显然,公式(8)计算的控制断面污染物浓度随着α值而变化。在区间[0,1]内,对α任取某一实数,则 $\tilde{C}$ 就是一个区间值。若α取遍整个可信度区间[0,1],则可得到控制断面处三角模糊数形式的污染物浓度分布图,如图1所示。

调水过程中受水区水质可能出现三种情况,一是调水期间水质劣于调水前水质ci>cb,污水团汇入量远大于降解量,水质污染风险高,风险度为1;二是调水后ci<cm,水质较调水前改善明显,污染物降解加速,水质安全,其风险度为0;三是调水后cmcicb,意味着调水有利于改善断面水环境,但污染物降解量小于汇入量,存在水质风险。

控制断面水质浓度三角模糊数的隶属函数可近似看做是线性的。污染物浓度三角模糊数的隶属函数曲线所围面积S总体为 $\int_{C > C_{m}} u_{\tilde{C}} (c) d c$ (图1中S△ABC);超标浓度对应面积S超标为 $\int_{c_{m} < c < c_{i}} u_{\tilde{C}} (c) d c$ (图1中S▱ABDE)。因此,度量调水后水环境水质污染风险度为:

$R = {\begin{matrix} 0 & c_{i} ＜ c_{m} \\ S_{A B D E} / S_{A B C} & c_{m} c_{i} c_{b} \\ 1 & c_{i} ＞ c_{b} \end{matrix} (9)$

水质指标种类较多,可选择对水体流动性敏感,能迅速反映调水水质改善的水质指标研究污染物二次迁移风险。氨氮作为我国水体污染的主要污染物,有氧条件下易硝化。调水后,水流流速加快,硝化耗氧速率常数明显增大[8],氨氮被降解。根据太湖流域管理局多年的调水试验也发现,选用氨氮指标来描述调水水质变化较合适。因此,本文选氨氮指标评估调水对受水区水质污染风险程度。

3江河湖连通典型调水试验中水质污染风险分析

太浦河连通东太湖与黄浦江上游,可为上海提供优质太湖水。近年来,黄浦江及太浦河沿岸水体污染较重,其水质无法达到饮用水水质标准。2006年3月22日-4月7日,为改善黄浦江水质进行了调水试验。通过太浦闸和太浦河泵站联合调度,以太浦河干流和黄浦江干流为输水通道向下游供水。调水试验期间,在东太湖36号、太浦闸下、平望大桥、汾湖大桥、练塘大桥、松浦大桥、夏字圩共设置7个监测断面(图2),监测在不同工况下NH3-N浓度及流量,运行工况及监测数据见表1和表2。

计算各断面 $\tilde{C}$ ,运用式(9)计算2006年太浦河调水试验过程中水质污染风险度,计算结果详见表3和图3。

由表3和图3看出,泵供期引水流量最大,水质改善明显,平均风险度最小,逐日风险度也随引水时间的延长而降低。闸供期是自流引水,流量随闸门开启程度而变化。闸供初期水质污染风险度变幅剧烈;闸供后期,水质污染风险度总体呈下降趋势。泵供期后为常规调度期,水质风险度较低,但在常规调度后期,其水质污染风险度增加。由此可见,当太浦闸控制流量在280～400 m3/s时,调水对区域水资源质量的改善效果显著。常规调度后期水质污染风险度增加,可见,泵供期后,流域水质改善明显,但其效果大约可保持两天左右。太浦河水质级别若在较长时间内不降级,可加大常规调度流量(>100 m3/s),增加水体流动性;再对比闸供期后期水质风险度,则常规调度流量以200 m3/s为宜。水质风险度随引水距离的加长而增加,因此,控制流域污染源,可更好发挥调水效益。

根据文献[9]提出的方法计算调水过程中水质污染风险(表4),计算结果基本一致。文献[9]是以地表水环境质量标准中II和III类标准确定其水质风险程度的,松浦大桥断面氨氮浓度均超III类水标准,本文的风险度计算是以调水后水质浓度与调水前比较,因此,两种方法计算结果就存在差异。本文评价方法是在调水实测数据的基础上建立,在无监测数据时,可利用水量水质模型计算各断面水质变化趋势,再运用三角模糊数原理以及a-截集技术评价调水风险。

4结论

目前,跨流域调水引水是解决我国水资源问题的重要途径之一,但江河原水中污染物以及沿途污染物的汇入,对流域水资源质量存在污染风险。论文选取氨氮指标来分析太湖流域典型调水试验的水质污染风险。水质污染风险分析结果表明,常规调度期流量控制在200 m3/s时,可更好地维持调水效果;水质污染风险度随调水路线延长而增加。由此可见,三角模糊数原理以及a-截集技术用于调水水质风险评价研究,理论上是可行的,计算结果是可信的。

本文研究现有污染源对引水通道的水质污染风险,调水对底泥污染物释放问题并未涉及。研究调水对底泥污染物释放规律的影响,确定内源污染对水质污染的贡献率,是今后水质污染风险的研究重点。

摘要：跨区域跨流域调水是我国水资源优化配置的重要组成部分之一。太湖流域内水流缓慢,环境容量低,引水清污成为太湖流域改善水环境质量的手段之一。在污染源难以得到有效治理的条件下,引水使得江河原水中污染物发生二次迁移,对流域水环境质量产生污染风险。基于三角模糊数原理以及a-截集技术,选取氨氮关键水质参数,评估太湖流域典型调水试验受水区水质污染风险程度,从而为太湖流域水利工程的科学调度提供理论依据。

关键词：太湖流域,调水,三角模糊数,风险度

参考文献

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流域调水第7篇

1 跨流域调水对生态环境的影响

跨流域调水工程对工程全线的水质与生态环境等产生影响,其影响可能是直接的或间接的、短期的或长期的、诱发的或积累的、一次的或二次的[4]。目前,国内外关于跨流域调水对生态环境影响的研究主要集中在定性分析和预测阶段。东野光亮等[5]认为,调水后由于水资源增加,对解决旱情及改善生态环境等方面将产生积极影响;但调水时高水位输水、蓄水所造成的侧渗和河水位的顶托将直接影响本地区的排水,并使盐渍土面积扩大,这应在调水的规划、实施中引起高度重视。刘昌明[6]从地理水文学观点出发,对调水工程的生态平衡与环境影响问题进行了基础性分析,论证了适宜调水规模和工程环境影响评价系统的内容,并在此基础上提出了主要对策。汪达[7]认为跨流域调水是一项改造大自然的宏伟事业,其含义、规模及内容实际上远远超出单纯水利工程的范畴,其对国计民生、生态环境乃至社会所产生的影响,更是一个多种学科的综合研究问题,绝非单一学科所能解决的;他列举了国外已建跨流域调水工程所发现的重大问题,并评价其利弊和成败。陈建耀等[8]提出了区域调水规模的指标体系及基于此的人口(P)、资源(R)、环境(E)与发展(D)的PRED综合论证的思路,并以北京市水资源开发利用为案例,由传统的供需分析和以人为中心的PRED综合协调分析,分别对北京市的用水现状及发展趋势做了论证,二者相互印证。汪明娜[9]认为,由于黄、淮、海地区水资源短缺与社会经济发展及生态环境保护之间的矛盾,已经发展到仅靠挖潜水资源无法根本解决,尽快实施南水北调工程,不仅是十分必要的,而且也是十分紧迫的;她还探讨了跨流域调水对生态环境的影响,总结了国外调水的经验教训,建议我国北方缺水地区采取可行的治污节流措施,以缓解当前的缺水状况。周敬宣等[10]认为,生态环境是和社会经济紧密联系、相互影响的复杂大系统,且其内部各因子之间存在大量的未知关系,神经网络为未知复杂系统的建模提供了一条全新的思路,并运用神经网络,就南水北调对湖北省襄樊市生态服务功能价值的影响进行了动态研究。该研究显示,在调走约13倍的汉江水量后,襄樊的生态环境将受到严重破坏,当地的社会经济可持续发展能力将受到损害和抑制。在分析案例的基础上,他们论证了神经网络在生态建模中的适用性,探讨了生态服务功能价值动态评价的技术趋势,并进一步提出了生态系统建模的新思路[10]。方妍[11]通过国外已建、在建和规划设计中比较著名的跨流域调水工程,论述了国外跨流域调水工程的发展现状和建设前景,同时就跨流域调水工程对生态环境所产生的有利和不利影响进行了客观分析。刘进琪[12]认为,西北地区生态环境对水的变化十分敏感,跨流域调水成为影响生态环境的关键因素,大通河跨流域规划调水工程较多,将引起水文情势的剧烈变化,对河道内生态和水环境影响产生显著的效应,基于生态需水、河流纳污能力等理论,分析研究了调水前后可能引起的河道生态环境各要素变化的程度和范围,结果表明,调水引起的水文情势变化,对河道内水生生态、水环境和河谷陆地生态的影响十分显著。张中旺等[13]分析和评价了南水北调中线工程实施后,对汉江中下游地区农业灌溉、城市发展、工业生产、航运、水质以及生态环境等产生的影响,并提出了相应对策,以便使南水北调中线工程对襄樊市所造成的影响降到最低限度,从而促进襄樊市社会经济和生态环境的可持续发展。欧明辉[14]认为,大风江调水工程涉及生态环境、泥沙淤积、水量和水质变化等较为敏感的环境问题,调水工程的有利影响是主要而长远的,不利影响可通过采取适当的措施得到减轻,因此,兴建该工程是可行的。祈继英等[15]在分析河流生态系统特征的基础上,从河流生态系统的非生态变量和生态变量角度研究了大坝对河流生态系统的影响,认为大坝在发挥调蓄区域水资源、降低洪涝灾害、获得清洁能源等重要作用的同时,也对河流系统水文情势、形态、地貌、水质以及生态环境产生了不利影响,建议大坝建设者和管理者通过应用现代技术,深入开展环境影响评价,制定利于生态环境的大坝运作模式,以减轻大坝对河流生态系统环境等方面的影响,实现可持续发展。

跨流域调水对生态环境的影响按影响的性质可分为有利影响和不利影响;按影响的区域可分为对调水区的影响、对调水沿线的影响和对受水区的影响。

a. 对调水区的影响。①可以缓解调出水地区的洪水威胁,从而体现出明显的防洪效益;②可能导致生态环境用水不足;③调水将会不同程度地影响水源局部地区的气候变化,并导致水温升高、水质恶化、泥沙淤积、水库地震、水生生物变迁、文物古迹淹没、自然景观破坏等问题;④调水有利于减轻水源下游地区的洪涝灾害,但也会因下游水量的减少而导致下游河道的航深降低、河道冲淤规律变化、生物多样性的消失、已有水利工程设施功能降低甚至失效、农业灌溉面积减少等问题;⑤若引水口距河流入海口较近,还会改变河口水位,导致河口泥沙淤积、增加海水(盐水)入侵等问题。

b. 对受水区的影响。①可以解救调入水地区的生态危机;②可能导致疾病传入;③容易产生新的污染输入。

c. 对调水沿线的影响。①利用天然河道输水和湖泊调蓄,将会改变原河流和湖泊的水文、水力特征;②大型渠道输水有利于发展航运,改善自然景观;③由于输水沿线水量的增多,可能使水生物和鱼类的数量、种类增多;④由于输水沿线水量的增加,一方面有利于改善沿线的水质环境,另一方面,如果输水沿线存在水污染源且向输水渠道或河道排放,则将会导致调水量受到污染;⑤输水沿线若存在膨胀土、滑坡、断层、地震多发区等不良地质条件时,则容易导致渗漏和崩塌甚至诱发局部地震,给沿线的生态环境造成较大破坏;⑥当输水线路经过较强暴雨区时,可能产生水源区与通过区或供水区之间的洪水遭遇,形成更大的拱涝灾害,当输水线路与地表水流向或地下水流向正交时,则可能因阻止了地表水或地下水的出路而导致洪涝碱灾害;⑦输水沿线的输水渗漏,一方面有利于抬高地下水位、缓解输水沿线的供水紧张状况,另一方面也可能导致土壤次生盐碱化;⑧当输水线路经过人口稠密地区时,一方面可为居民增加新水源和风景区,另一方面也会导致大量移民和工矿企业及城镇的搬迁;⑨输水工程施工时,会引起输水沿线的地貌与生态景观改变和环境污染等[16,17,18]。

跨流域调水对生态环境的影响研究,国内主要还是集中在对定性的影响因素分析研究阶段。由于我国水资源时空分布极不均衡,解决水资源供需矛盾势必要建设诸多跨流域调水工程。因此,作为对生态环境产生重大影响的重大工程(如南水北调等)来说,应系统地研究其对生态环境的影响,特别是对影响机理的分析探讨,从而为各级政府决策部门制定相关的政策提供理论依据和实证参考。

2 跨流域调水对生态环境影响评价

生态环境影响评价理论与方法的研究是伴随着大型工程项目的开展而逐步发展起来的,目前在全球和区域范围来看存在不确定性[19]。就国内水利工程来说,生态环境影响评价主要集中在大型水利水电工程对生态环境的影响评价。

国外已有一些关于跨流域调水对生态环境影响评价的研究。Mampiti等[20]提出了将环境的可持续发展融入经济发展计划的整体层次框架,并以跨流域调水的水资源开采作为案例进行了分析,应用并发展了生态经济核算矩阵以评价Lesotho和SA的生态经济影响,他还应用经济成本收益法进行了2个项目的比较分析,其研究成果进一步判定了跨流域调水对生态经济的直接、间接及潜在影响的程度。

国内有许多关于跨流域调水对生态环境影响评价的研究。常玉苗等[21]认为,建立合理有效的综合评价指标体系,是跨流域调水对生态环境影响综合评价的基础,其综合评价的对象是自然社会经济复合生态环境系统,并将该系统划分为调水沿线生态环境、调水周边生态环境和社会经济生态环境3个子系统,还建立了具有总目标层、子目标层、准则层和指标层的跨流域调水对生态环境影响综合评价指标体系。窦明等[22]从生态环境的角度出发,阐述了南水北调中线工程对生态环境可能带来的不利影响,针对不同调水方案,讨论了工程对汉江中下游水环境容量和水华发生概率的影响,并提出维护环境可持续发展的对策和建议。常本春等[23]从生态角度,借鉴国际上先进的压力状态响应(PSR)模式,构建了水利水电工程生态效应状态压力效应(SPE)评价指标体系框架模型,综合选取了水利水电工程的生态效应评价指标集,就具体评价指标的标准进行了率定,并将所建立的评价指标体系应用于澜沧江大朝山水电站生态效应的评价中。陈国阶[24,25]运用系统理论,建立了综合评价整体系统及环境要素的层次结构体系,并将综合评价系统分为自然生态环境和社会生态系统2个部分,定性分析与定量分析相结合,影响评价与经济评价相印证;他假设了不同的变化条件、评价因子、因素和系统,对在不同时间内的生态环境状况与理想状态的位差和生态的可能变化趋势做出了预警。袁运祥[26,27]运用系统工程的方法,建立了三峡等大型水电工程环境与生态影响的综合评价指标体系,分析环境受影响程度的等级划分和评价标准,提出了多级线性加权和模糊数学综合评判模型,并给出了综合评价结果。郭宗楼等[28]在分级加权评价模型层次结构体系基础上,以三峡工程为背景,应用人工神经网络技术,建立了某水利水电工程环境影响综合评价的人工神经网络专家系统。徐福留等[29]以巢湖“两河两站”工程为例,分析了该工程可能产生的社会、经济及生态环境影响及其指标体系,利用现场调查、类比分析、专家咨询及层次分析法确定了主要影响因子,并以主要影响因子为因素集进行模糊聚类综合评价。王瑞娜等[30]结合黑河调水和治理项目的实际情况,分析了调水工程可能产生的社会影响,建立了一套评价指标体系,应用层次分析法确立指标权重,并运用多层次模糊综合评价法进行综合评价[30]。

3 跨流域调水对生态环境影响评价方法简介

目前跨流域调水对生态环境影响评价大多采用矩阵法、综合评价指数法、模糊综合评价法和BP神经网络法等。

a. 矩阵法。该方法的特点是简明扼要,且易于直观表达,在表示对环境的影响时,可以十分有效地向非专业人员提供直观的信息。同时,该方法具有显著的实用性,不需要测定大量的参数。但这种方法会给影响幅度和重要性的选择以及估计影响的利弊带来主观偏差。

b. 综合评价指数法。该方法具有灵活、全面的特点,现已广泛运用于涉及面较广并较复杂的评价中,也可用于生态环境影响综合评价。该评价方法一般用于生态因子单因子质量评价、生态环境多因子综合质量评价和生态系统功能评价。应用这种方法的关键是确定指标集和指标权重,在指标集和指标权重的确定过程中,一般采用简单易行的特尔菲法,但是这种方法受人为因素影响太大。

c. 模糊综合评价法。该方法的优点主要体现在:①可为定性指标的定量化提供有效的方法,可实现定性和定量方法的有效结合;②可以很好地解决判断的模糊性和不确定性问题;③对评价对象模糊性状的客观描述具有直接的物理意义,克服了传统数学方法结果单一性的缺陷;④可对涉及模糊因素的对象系统进行综合评价,而且更加适用于评价因素多、结构层次多的对象系统。该方法存在以下不足:①不能消除评价指标之间的相关性,可能产生指标间的信息重复,从而引起评价结果的不准确性;②与层次分析法类似,对各因素的权重确定带有一定的主观性;③在某些情况下,隶属函数的确定有一定困难,尤其是多目标评价模型,要对每一目标、每个因素确定隶属度函数,过程过于繁琐,实用性不强。

d. BP神经网络法。BP神经网络模型具有较好的自学习性、非线性逼近能力和泛化能力,但这些能力并不是其本身所固有的,而是在满足建模条件的情况下所特有的,否则,网络模型极有可能是训练样本的错误反映。大量研究表明,BP神经网络模型存在以下几个致命弱点:①训练过程易进入局部极小点;②网络结构太大是训练时极易出现过拟合现象的直接原因;③网络的泛化能力主要取决于训练样本的特性、数量和隐层及其节点数的多少等因素;④只要隐层节点数足够多,网络的输出总可以以任意精度逼近期望值,但可能没有泛化能力;⑤合理隐层及其节点数的多少与问题的复杂程度等因素有关,但迄今为止,还没有理论计算公式[31]。

评价方法的选择应当根据跨流域调水工程的实际情况,做到既科学客观又简便易行。

4 结语

水利工程是为有利于人类生存发展而对水资源进行改造的工程,但水资源的改变往往会引起其他生态环境的变化,产生一定的负面影响。因此,在水利工程建设过程中,应充分考虑水资源在时、空分布上的不均衡性,采取科学的、经济的和合理的跨流域调水方案,从经济社会可持续发展的角度出发,解决或减小负面影响,全面发挥水利工程的效益。

摘要：综述国内外跨流域调水工程对生态环境的影响及其对生态环境影响评价的研究,并介绍了目前通常采用的生态环境影响评价方法的特点,指出国内跨流域调水工程对生态环境的影响研究主要集中在定性影响因素分析的研究阶段。提出在水利工程建设过程中,应充分考虑水资源在时、空分布上的不均衡问题,采取科学的、经济的和合理的跨流域调水方案,尽量减小跨流域调水对生态环境的影响。

流域调水第8篇

跨流域调水工程一般具有跨度范围广、工程规模大、建设周期长、资金投入多等特点,其建设与运行管理过程中往往就会遇到技术、经济、社会、环境和政治等多个领域的问题,而作为核心问题之一的工程建设投融资问题不仅是工程建设全过程中所面临的问题,也是能够直接影响工程建设进度与质量,甚至影响工程成败的关键因素之一。我国跨流域调水工程建设资金结构一般采用建设资本金+融资贷款的筹资模式,而比较国内一些大型引调水工程如新疆引额济乌工程等的资金构成结构,其资本金所占工程建设总投资的比例基本均达到70%以上。由此可见,跨流域调水工程建设筹资模式中,资本金对总资金的构成起着至关重要的作用。

1 引汉济渭工程融资环境分析

陕西省引汉济渭工程是从陕西南部汉江流域调水至渭河流域的关中地区,以缓解关中地区水资源供需矛盾,促进陕西省内水资源优化配置,改善渭河流域生态环境,促进关中地区经济社会可持续发展的大型跨流域调水工程。

1)国家水利融资环境。目前,水利具有一定规模的政府性基金包括水利建设基金(含水利建设专项资金、防洪保安资金等)、重大水利工程建设基金、南水北调建设基金等。近几年,中央明确提出了今后一段时期水利发展和改革的主要目标和重点任务,提出了完善公共财政水利投入机制、创新水利投融资管理机制的总体要求,同时也将加大水利建设的资金投入,为大型水利工程的建设提供良好的资金储备和融资环境。

2)西部大开发政策。为支持西部地区建设与发展,西部大开发政策提出的主要优惠政策包括提高中央财政性建设资金、中央基本建设投资资金、建设国债资金用于西部地区的比例,对在西部地区新办交通、电力、水利、邮政、广播电视企业,给予减免企业所得税的优惠政策。

3)省级资金保障。引汉济渭是陕西有史以来投资规模最大、建设难度最大的水利工程,是一项工程技术上堪称世界级水平的工程,也是环境保护、移民安置的标杆工程。引汉济渭对保障国家发展战略在陕西的具体实施,具有不可替代的支撑作用。

2 引汉济渭工程资本金结构及筹措方式分析

陕西省引汉济渭工程(水源工程)由黄金峡水利枢纽、秦岭输水隧洞黄三段、三河口水利枢纽、秦岭输水隧洞越岭段等四个单项工程组成,其水源工程计划总投资1 687 364万元,建设期贷款利息193 216万元(贷款本金533 200万元),工程总投资1 880 580万元,其中工程资本金1 154 164万元,占总投资61.4%。

2.1 资本金结构分析

大型的跨流域调水工程作为国家或地区重大基础设施项目和战略性水资源配置工程,其项目性质具有很强的公益性,工程建设资金投入应以中央和地方政府的投资为主。而根据“谁投资、谁受益”原则,工程受水区参与投资可以加强受水区对水资源产权的意识,并形成一定的“利益共享、风险共担”机制,也有利于调动各方积极性,且国内同类在建项目也多采取这样的做法。随着国民经济的不断发展和水利经济市场的进一步开放,民间资本已逐步进入水利工程的建设之中,为水利建设提供了更为广阔的融资平台,企业与个人投资方式也不断地增多。

因此,具有准公益性质的引汉济渭工程其建设资本金应主要包括中央补助资金、省级财政资金、受水区政府投入与法人(自然人)投资四大部分。

2.2 各资金构成比例分析

根据水利行业工程建设资本金出资最低比例的要求与依工程运行水价所测算的工程最大贷款额度,可以确定出资本金在筹措资金中所占的比例范围。资本金中各资金构成比例反映出资本金对相应资金的需求强度,通过比照类似工程筹资模式并考虑工程建设资金需求强度,资本金中相应资金的构成比例应能够绝对保障工程建设的资金要求。

2.2.1 中央补助资金

中央补助资金为大型水利项目建设资金的主要来源之一。由国内类似大型调水工程国家补助资金比例(见表1)以及国家对该调水工程政策倾斜和重视程度,可以采取相同地区多项目中央补助资金占资本金平均值法、加权平均值法或相类似项目单一参照值法等方法并结合其他资金所能达到的构成比例来确定中央补助资金的投资额度和比例,经分析,中央补助资金占引汉济渭工程资本金的合理比例区间为34.3%~60%。

2.2.2 省级财政资金

省级资金依据本省为建设该工程所列的年度财政预算拨款和设立的各专项基金以确定其出资比例。省级资金作为工程资本金主要构成之一,通过明确省级财政资金投入,可确保资金来源的可靠性并降低融资风险,引汉济渭工程省级财政资金投入占资本金比例可达53.1%。

2.2.3 受水区政府投入

受水地区一般是按分配水量比例融资,其投入计算方法是通过相关参考确定出受水区初始水权价格,并结合受水区工程设计受水量之积。依据国内相关工程实例以及综合分析、水利部所分析的国内同类工程受水区投入和分析南水北调的工程基金,并结合本省经济社会发展及受水区居民收入的实际情况,可得出引汉济渭工程受水区的投入标准,即初始水权价格,综合工程调水量,进而可确定受水区的资金投入与比例。

1)设计受水区初始水权价格分析。比较国内成熟水权交易案例和同类工程实例,东阳—义乌水资源补偿案例中,东阳市与义乌市的水权交易价格为4元/m3。国内同类工程中,新疆引额济乌等工程的受水区均注入了资本金,融资强度为1.09元/m3~5.10元/m3。南水北调中线工程建设基金在南水北调工程受水区的北京市等6省市范围内筹集,基金作为南水北调工程建设的重要资金来源,其实也是作为相应受水地区能够获得初始水权的资金投入,经核算,6省市的容量水价范围为0.69元/m3~4.53元/m3,均值为2.04元/m3,具体数据见表2。由此,结合规划水平年引汉济渭主体工程净调水量分配情况,综合分析可得出引汉济渭受水区投入标准范围为1.0元/m3~1.8元/m3,再根据陕西省经济社会发展及受水区居民收入的实际情况,确定引汉济渭受水区投入标准,即受水区初始水权价格为1.2元/m3。同时,榆林、延安作为引汉济渭工程的间接受水区,通过水权置换,可以加大从黄河的取水量。据测算,引汉济渭工程建成通水后,可为陕北地区每年置换出约7亿m3黄河干流的用水指标。根据水权同价原则,并考虑陕北地区经济发展水平与企业、居民的承受能力,1.2元/m3的投入水平是合适的。

2)受水区投入比例分析。工程受水范围内的各地市与工业园区依据所测算出的受水区投入标准,并结合规划水平年设计受水量,可得出相应的受水区工程投入资金。经测算认为,引汉济渭工程受水区投入标准确定为1.2元/m3是合理可行的,再结合工程受水区设计受水量(见表3),可计算出直接受水区共投入12.96亿元、间接受水区共投入8.4亿元计列,共计21.36亿元。考虑到后面引汉济渭配套工程的开工建设需求、其他资本金来源的构成和额度以及资本金应占总投资的比例,拟从受水区先行筹措3亿元作为工程建设受水区投入,占工程资本金比例为2%。

2.2.4 法人(或自然人)投资

鉴于跨流域调水工程资金投入巨大、回收期较长和收益率较低等特点,调水工程融资时一般不将法人(或自然人)投资作为主要资金来源渠道,而当资本金筹措不足时,可通过法人(或自然人)的投资补充工程资本金额度。引汉济渭在完成调水任务的前提下,修建黄金峡(坝后)电站和三河口(坝后)电站,兼顾利用水能进行发电,鉴于对电站的收益,可通过发行债券等方式筹集法人(或自然人)投资。

2.3 具体措施

针对资本金中各资金的构成与比例,对相应各资金可采取多元化的筹措措施来筹集。中央财政补助资金,应以工程建设的重要性和特殊性,在国家对水利工程大力支持的宏观有利环境下,积极努力争取,以得到国家财政的大力支持;省级和受水区等地方政府投入资金可通过立法、财政预算、设立专项资金与协调的方法来筹措;对有足够资金能力和关注水利工程建设发展并有投资意向的法人(或自然人),通过与其洽谈,协商工程建成后工程收益分配方式与比例,最终签订投资协议。

3 结语

对于引汉济渭等投资收益率较低且具有准公益性质的跨流域调水工程,资本金成为工程建设资金的组成基础,对其构成结构及筹措方式进行研究就显得尤为重要与必要。从分析可知,我国现阶段大型调水工程资本金的构成仍然以政府性投资为主,民间资本还难以承担较为巨大的工程建设资金需求压力,这也使得此类工程建设资本金的构成及筹措方式难以多元化和多渠道,融资风险与压力偏高。随着民间资本的不断发展和积累,以及水利市场的进一步开放,未来跨流域调水工程的资金筹集方式必将走向开放化、多元化及低风险化,其资本金结构构成和筹措方式也将发生深刻的变革,而这亦将成为未来我国大型调水工程资金筹措领域研究的着重点。

摘要：论述了研究跨流域调水工程建设资本金筹措问题的必要性,并以陕西省引汉济渭工程为例,结合引汉济渭工程的融资环境,对该工程资本金来源与结构以及各资金的筹措措施进行了分析,从而促进跨流域调水工程建设的发展。

关键词：跨流域调水工程,资本金,筹资模式,融资环境

参考文献

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流域调水第9篇

水资源短缺已日益成为制约我国经济社会发展的瓶颈。众所周知, 我国的水资源空间分布极不均匀, 因而, 实施跨流域调水是缓解区域水资源短缺的有效措施。我国自20世纪80年代以来, 修建了引滦入津、引黄济青、引黄入卫和引大入秦等大型跨流域调水工程, 还有正在实施的南水北调东中线工程, 这些跨流域调水工程是优化配置我国水资源、改善生态环境和保障我国经济社会可持续发展的重大基础性工程。

根据文献[1]的测算, 南水北调中线一期工程河南省内经过8座水库调蓄后, 仍有1.58亿m3外调水不能充分利用, 调蓄工程严重不足, 宝贵的外调水没有得到充分的利用。因此, 研究利用沿线可利用的水库进行调蓄, 提高受水区供水保证率和外调水利用率是十分必要的。刘长余、韩凤来、张贵民[2]通过对南水北调胶东输水干线的输水时间、沿线分水口分水量、工程调度运用、提高供水保证率、节省工程投资等方面的分析, 论证了胶东输水干线建设东湖和双王城2座调蓄水库的必要性;郭伟[3]以万家寨引水工程为案例, 通过对沿线所有调节水库运行数据的分析, 表明了长距离引水工程中调蓄水库的作用;陈柯明、韩义超、李波[4]通过分析某调水工程中主要调蓄工程在调水前后的功能及水文条件的变化, 结合工程的具体特点, 编制了适合调水工程的运用方式;陈丽、李莉、杨二[5]分析了水库调蓄对黄河干流水质恢复能力的影响。这些研究工作主要探讨了调蓄水库的重要作用、运行方式以及对水质恢复能力的影响, 取得了较好的成果, 但是支线调蓄水库参与调蓄和不参与调蓄对跨流域调水工程沿线受水区水资源配置有什么影响?有多大影响?这类问题目前研究还不够。本文从定性和定量2方面探讨了支线调蓄水库对跨流域调水工程沿线受水区水资源配置的影响 (主要是对水量配置的影响) , 为合理配置水资源提供决策支持, 具有重要的现实意义。

1支线调蓄水库对受水区水资源配置影响的定性分析

所谓支线调蓄水库, 指跨流域调水工程干线两侧可以对外调水进行调蓄的水库。当外调水偏丰时段, 即在外调水满足受水区供水后仍有余水时, 可考虑向支线调蓄水库充库 (调蓄水库需有兴利库容才行) , 让这部分余水储存在调蓄水库;当外调水欠丰时, 有支线调蓄水库的口门就可以利用上时段累计储存在调蓄水库中的外调水, 因此, 该口门就可以少用外调水, 相应地其他口门就能分配到更多的外调水。显然, 支线调蓄水库的参与可以提高外调水的利用量和利用率。此外, 假定支线调蓄水库不改变原运行方式, 调蓄水库在进行兴利调节计算后 (满足原供水目标) , 有的时段剩余兴利库容可以调蓄外调水, 有的时段会产生水库弃水, 这个时段就可以利用这部分弃水继续往该支线下游供水。显然, 支线调蓄水库的参与能够提高当地水的利用量和利用率, 尤其是能够充分利用水库弃水。由于干线工程的突发性事故和检修等将影响供水安全, 支线调蓄水库的参与能够保证该支线口门处继续向下游供水, 满足用水户的用水需求, 提高受水区的供水保证率。从以上的分析可知:支线调蓄水库能够调蓄外调水, 并且充分利用水库弃水, 提高水资源利用率和供水保证率, 对合理配置水资源具有积极意义。但如何定量分析支线调蓄水库对受水区水资源配置的影响?需要建立与系统相适应的系统分析模型。

2跨流域调水工程受水区水资源配置模型

2.1跨流域调水系统的结构和特点

跨流域调水工程水资源系统由干 (支) 线、水库、调蓄池、天然河道、地下水水源等组成, 各子受水区之间既相对独立, 又相互联系, 具有如下特点:①水资源系统分布范围广、规模庞大[6,7], 例如南水北调中线工程河南省内干渠长731 km, 共有39个分水口门, 45个供水目标。②系统结构复杂。从供水水源来看, 受水区水资源系统包括外调水、当地水等;从用水部门来看, 用水部门包括城市生活、工业、发电、灌溉、环境等;从供水网络来看, 包括干渠、支渠、调蓄水库等。系统影响因素众多, 有确定性因素也有不确定因素。③供需水过程不匹配, 由于外调水年际、年内来水不均, 导致供水过程与需水过程不匹配。

2.2模型的建立

2.2.1建模条件

视跨流域调水工程干 (支) 线工程、各子受水区和调蓄水库为一完整的大系统, 采用系统工程方法和计算机模拟技术, 建立受水区水资源优化配置模型以及干线协调模拟模型。为建立模型方便, 将无调蓄水库口门相应的受水区称为一般节点, 将有调蓄水库口门相应的受水区称为水库节点。供水水源有外调水和当地水, 同一时段外调水可在各节点统一调配, 但当地水源不可以在受水区之间调配。假定:①不考虑外调水从支渠回流到干渠, 各个支渠上的调蓄水库的充库水只能用于该支渠的供水目标。②不改变支线调蓄水库原设计运用方式, 仅利用调蓄水库各个时段的剩余兴利库容调蓄外调水, 并充分利用水库满足原供水目标后产生的弃水。

2.2.2目标与目标函数

对子区第时段建立模型。选定模型的目标为受水区供水产生的供水效益最大, 则目标函数为:

$\max \sum_{i = 1}^{Ν} \sum_{j = 1}^{Μ} y_{i j} b_{i j}^{k} x_{i j t}^{k} (1)$

式中:i为受水区各种水源, 约定i=1表示外调水;N为水源总数;j为受水区各用水部门;M为用水部门总数;yij为水源供水顺序的系数, 系数越大, 供水优先序越靠前;b $_{i j}^{k}$ 为k口门 (子区) i水源供给j用户的单位供水量效益系数;x $_{i j t}^{k}$ 为t时段k口门 (子区) i水源供给j用户的水量;k为跨流域调水工程干线的某口门 (子区) ;K为研究区域的口门 (子区) 总数;t为计算时段。

2.2.3约束条件

(1) 水源可供水量约束。

$\sum_{j = 1}^{Μ} x_{i j t}^{k} W_{i t}^{k} (\forall t, k) (2)$

式中:W $_{i t}^{k}$ 为k口门t时段i水源的可供水量。对于水库节点, 由于支线调蓄水库上一时段末未用完的充库水可以作为水源在下一时段为该节点供水, 故该节点处外调水的可供水量约束应为:

$\sum_{j = 1}^{Μ} x_{1 j t}^{k} W D F S_{t}^{k} + L J S Y S L_{t - 1}^{k} (3)$

式中:WDFS $_{t}^{k}$ 为干线预分至k口门t时段的外调分水量, 预分时可按各口门需水或缺少比例分配;LJSYSL $_{t - 1}^{k}$ 为k口门的调蓄水库t-1时段以前的累计剩余充库水量。

(2) 需水量约束。

每个用水部门的所有水源的总供水量大于最低需水要求, 但不超过某水平年的需水量。确定用水量的最低要求时, 需要针对不同用水部门按照省、市、县的级别综合考虑。

$Ρ Ρ_{m i n j} X S_{j t}^{k} \sum_{i = 1}^{Ν} x_{i j t}^{k} X S_{j t}^{k} (j = 1, 2, 3) (4)$

式中:Pminj为各个部门需水的最低保证率;P为省市县不同级别城市对保证率的修正系数;XS $_{j t}^{k}$ 为某水平年下各个部门k口门t时段的需水量;其他符号意义同上。

(3) 非负约束。

$X_{i j t}^{k} \geq 0 (5)$

2.2.4干线协调模拟优化模型

干线协调模型主要对各时段内外调余水进行全线调节, 只有当各口门均不缺水时, 并且调蓄水库无剩余兴利库容时, 才弃掉这部分外调余水。因此, 在进行干渠协调之前, 首先需要统计出各时段各节点口门水资源优化配置后的缺水情况, 然后, 针对各个节点的具体情况再进行协调。

(1) 节点统计。

①各口门第t时段外调水余量统计。

$W D Y S_{t}^{k} = W D F S_{t}^{k} - \max (\sum_{j = 1}^{Μ} x_{1 j i}^{k} - L J S Y S L_{t - 1}^{k}, 0) (6)$

将外调分水与上一时段末的充库剩余水量一起视作为外调水, 认为优先供累计充库剩余水量, 按该顺序供给后剩余的外调水定义为外调余水WDYS $_{t}^{k}$ 。

②总外调余水。

$Ζ W D Y S_{i} = \sum_{k = 1}^{Κ} W D Y S_{t}^{k} (7)$

式中:ZWDYSt为t时段所有口门的总外调余水;其他符号意义同上。

③各部门口门缺水量统计。

$Q S_{j t}^{k} = X S_{j t}^{k} - \sum_{i = 1}^{Ν} x_{i j t}^{k} (j = 1, 2, 3) (8)$

水库缺水量:

$\begin{array}{l} S Κ Q S_{t}^{k} = \max {S Y Κ R_{t}^{k} - \max {(L J S Y S_{t - 1}^{k} - \sum_{j = 1}^{Μ} x_{1 j t}^{k}), 0}, 0} (9) \\ k \in {有调蓄水库的节点} \end{array}$

式中:SYKR $_{t}^{k}$ 为k口门调蓄水库时段的剩余兴利库容 (按原运行方式进行兴利调节之后的那部分剩余库容) ;SKQS $_{t}^{k}$ 为外调余水供给各用水部门之后, 未被利用的剩余库容 (此时的调蓄水库相当于需水部门) ;其他符号意义同上。

(2) 同类节点合并统计。

将外调余水分配到各个节点时可按先供省会城市所在节点, 再供地级市节点, 最后供县级节点;先供生活, 再供工业和环境, 最后充库。按照这个顺序将缺水部门划分n个类别, 并统计各个类别总的缺水量QSjt, j=1, 2, , n。

(3) 全线优化配置。

① 目标函数。选定模型的目标为考虑供水优先序的总供水量最大, 则目标函数为:

$\max \sum_{j = 1}^{n} Y_{j t} X_{j t} (10)$

式中:Xjt为t时段第j类缺水户所供给的水量, Xjt≥0;Yjt为t时段第j类缺水户的供水优先序, 可按式Yjt=n+1-j进行计算。

②约束条件。供水侧的约束和需水侧的约束分别为:

$\begin{array}{l} \sum_{i = 1}^{n} X_{j t} Ζ W D Y S_{t} (11) \\ X_{j t} Q S_{j t} (12) \end{array}$

(4) 同类节点还原。

根据优化分配到各个缺水类别的水量, 再按缺水量比例具体分配到各个节点上。

2.3模型的求解方法

模型具有典型的递阶层次结构的特征, 因此, 按照大系统分解协调[8]的思路建立水资源优化配置的大系统分解协调结构, 如图1所示。首先, 将外调水总量预分给各口门, 对各口门相应受水子区进行水资源优化配置;然后, 统计各个口门的配水情况和缺水情况, 将这些信息传递给干渠协调模型, 该模型将所有的外调余水量按照一定的原则再次全线调节, 并将调节后的水量返回给各个口门, 输出模型优化结果。

模型为线性规划模型, 利用MATLAB工具箱中的linprog函数进行求解[9], 设计模型求解流程图如图2所示。模型求解时, 按时段循环, 即每个时段都是对各个口门进行水资源优化配置, 完成所有口门的水资源配置后, 进行统计, 将结果代入到干渠全线协调模型, 并统计相应的计算结果, 进入下一时段的循环, 直到计算完所有时段。

2.4支线调蓄水库对受水区水资源配置影响的定量分析

通过2.2节建立的受水区水资源优化配置模型和干线水资源协调模拟模型, 应用外调水的长系列分水过程, 分别建立支线有、无调蓄水库参与调蓄情况下的水资源配置模型, 根据模拟结果, 可以得到有、无调蓄水库情况下受水区的水资源优化配置结果, 在此基础上, 统计计算外调水的供水量和利用率、当地各种水源的供水量和利用率、系统总供水量、各用水部门的供水保证率、系统总供水保证率等指标。通过对比有、无调蓄水库情况下各种指标的变化, 定量评价调蓄水库对受水区水资源配置的影响。

3应用实例

3.1概况

河南省作为南水北调中线工程主要受水区之一, 多年平均引丹分配水量为29.94亿m3 (扣除总干渠输水损失) 。根据1956-2000年系列分析计算, 河南省多年平均水资源量为405亿m3, 属水资源贫乏地区, 受水区地表水年际丰枯变化较大, 地下水超采严重, 当地水资源严重不足, 制约了河南省社会经济发展。遵循以城镇生活、工业供水为主, 适当兼顾生态用水的原则, 河南省受水区规划45个供水目标, 11座省辖市[1]。选择中线工程河南段内支线上某调蓄水库A为例, 分析该水库对河南省受水区水资源的配置影响。

3.2结果分析

为了分析不同情况下该调蓄水库对受水区水资源配置的影响, 考虑以下2种水源供水顺序:一是遵循水库余水、河道提引水、引黄水、外调水、污水回用、浅层地下水、中深层地下水的水源优先序, 称为“水源顺序1”;二是遵循水库余水、外调水、河道提引水、引黄水、污水回用、浅层地下水、中深层地下水的水源优先序, 称为“水源顺序2”。再考虑有无水库A参与调蓄情况, 可得到4个配置方案, 如表1所示。

用外调水1956-1997年的长系列分水过程及与其相应的当地水资源的可供水量过程和规划水平年的过程, 对A水库参与调蓄和不参与调蓄情况下水资源配置状况进行长系列模拟, 模型计算的结果进行汇总, 如表2～4所示。

注:差值所在行正号表示有A水库参与调蓄时相应指标的量增加了或提高了, 负号表示减少了或降低了, 以下两表同。

由表2～4的第1组可以看出, A水库参与调蓄后, 受水区多年平均外调水利用量从275 697万m3增加到276 955万m3, 年均增加了1 258万m3, 外调水利用率提高了0.4%;当地水资源总供水量多年平均从118 175万m3增加到120 212万m3, 年均增加了2 037万m3, 其中水库余水的利用率提高了3.2%, 其他当地水的利用率降低或者保持不变, 说明充分的利用了水库的弃水, 有利于其他当地水退还给农业和生态环境;总供水量从393 872万m3增加到397 167万m3, 年均增加了3 295万m3, 受水区的总供水保证率提高了0.8%, 其中生活保证率提高了0.3%, 工业保证率提高了0.8%, 而环境保证率提高了2.1%, 显然, 有利于受水区水环境的改善和保护。第2组可以看出, A水库参与调蓄后, 效果的趋势与第1组基本一样, 只是数值大小的区别。

对比第1组和第2组可以看出, A水库参与调蓄后, 总供水量第1组比第2组多10 404万m3, 受水区总供水保证率提高了2.5%, 其中, 当地水的利用量第1组比第2组多25 712万m3, 但外调水利用量第1组比第2组少15 308万m3, 受水区外调水利用率降低了5.1%, 说明不同的供水优先序对水资源配置效果有影响。由以上分析可知, 无论是哪一种水源供水顺序, A水库参与调蓄对受水区的水资源配置效果是明显的, 能提高受水区的供水保证率和水资源的利用率。从受水区的总供水保证率最高的角度出发, 可选择第1组方案, 但是从外调水利用率最大的角度出发, 可选择第2组方案。

4结论

跨流域调水工程是改善我国水资源配置的重大基础性战略工程, 分析调蓄水库对跨流域调水工程受水区水资源配置的影响, 对跨流域调水工程的配套工程决策和水资源的合理利用具有重要作用。论文针对跨流域调水工程支线调蓄水库对受水区水资源配置影响的特点, 采用系统工程方法和计算机模拟技术, 建立受水区水资源优化配置模型以及干线水资源协调模拟模型, 实例应用表明, 本文所建立的模型和方法是合理可行的, 为定量地分析了支线调蓄水库对受水区水资源配置的影响提供了一种有效的技术方法, 也可为同类问题提供参考。

参考文献

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[2]刘长余, 韩凤来, 张贵民.南水北调东线胶东输水干线兴建调蓄水库的必要性[J].南水北调与水利科技, 2005, 3 (2) :15-17.

[3]郭伟.浅析长距离引水工程中调节水库的作用[J].电力学报, 2008, 23 (4) :350-351.

[4]陈柯明, 韩义超, 李波.跨流域调水工程中调蓄工程的调度研究[J].中国农村水利水电, 2003, (4) :64-67.

[5]陈丽, 李莉, 杨二, 等.水库调蓄对黄河干流水质恢复能力的影响[J].人民黄河, 2008, 30 (5) :45-46.

[6]吴泽宁, 丁大发, 蒋水心.跨流域水资源系统自优化模拟规划模型[J].系统工程理论与实践, 1997, (2) :78-83.

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[8]张长江, 徐征和, 汝安.应用大系统递阶模型优化配置区域农业水资源[J].水利学报, 2005, 36 (12) :1 480-1 485.

[9]蒲俊, 吉家锋, 伊良忠.MATLAB6.0数学手册[M].成都:浦东电子出版社, 2002.