水利水电工程中水资源优化利用的研究

摘要：在水资源形势日趋严峻的当下，水利水电工程对水资源的高效利用意义重大。本研究深耕水利水电工程领域，全方位剖析水资源利用现状，包括时空分布与工程适配难题、现有模式的效率瓶颈及生态困境。积极探寻创新优化策略，如多目标规划调配、新技术应用及市场机制引入。同时构建多元保障措施，旨在为水利水电工程水资源优化利用提供兼具深度与创新性的理论与实践指引，推动水资源可持续发展。

关键词：水利水电工程；水资源优化利用；可持续发展

引言

随着全球气候变化与人口增长，水资源短缺问题愈发凸显。水利水电工程作为水资源开发利用的核心设施，其水资源利用效率直接关乎区域经济发展与生态平衡。然而，当前水利水电工程在水资源利用上，面临着时空分布不均、利用模式粗放、生态破坏等诸多挑战。深入研究水资源优化利用策略，成为缓解水资源压力、实现可持续发展的关键，对保障人类社会长远发展具有深远意义。

一、水利水电工程水资源利用现状剖析

1.1 水资源时空分布与工程适配性

水资源时空分布不均是全球性难题，在水利水电工程中表现尤为突出。在时间维度上，降水集中在雨季，旱季水资源匮乏，而水利水电工程的蓄水、发电等功能需求与降水周期难以精准匹配。例如在我国南方部分地区，夏季降水丰沛，水库蓄水压力大，但发电需求相对平稳，导致水资源浪费；冬季降水少，发电能力受限，难以满足用电高峰需求。从空间分布看，水资源丰富地区与能源需求中心往往错位，如西南地区水资源丰富，水电工程众多，但当地用电需求远低于东部经济发达地区，长距离输电损耗大，影响水资源利用效率，工程布局与水资源分布适配性亟待优化。

1.2 现有利用模式的效率与问题

目前水利水电工程水资源利用模式多以传统发电、灌溉、供水为主。在发电方面，部分老旧水电站设备老化，能量转换效率低，大量水能白白流失。灌溉用水中，漫灌等粗放方式仍广泛存在，水资源浪费严重，灌溉水有效利用系数低。供水环节，管网漏损现象普遍，降低了水资源实际利用效率。同时，各用水部门间缺乏有效协调，用水冲突时有发生，如发电与灌溉争水，影响整体水资源利用效益，现有利用模式亟需革新以提升效率。

1.3 生态环境影响下的水资源利用困境

水利水电工程建设与运行对生态环境影响显著，进而制约水资源优化利用。大坝建设阻断河流生态廊道，影响鱼类洄游等生态过程，导致生物多样性受损。水库蓄水改变河流天然水文节律，引发下游河道断流、河口海岸生态退化等问题。为维护生态环境，需预留一定生态流量，这与工程发电、供水等功能用水产生矛盾，如何在满足生态需求前提下实现水资源合理利用，成为水利水电工程面临的棘手难题。

二、水利水电工程水资源优化利用策略

2.1 基于多目标规划的水资源调配方案

多目标规划综合考虑发电效益、灌溉用水需求、生态环境需水及供水安全等多个目标。通过建立复杂且精准的数学模型，运用线性规划、动态规划等方法，对水资源在不同时段、不同部门间的分配进行精细优化。例如，在某大型水利枢纽工程中，借助先进的数学算法，依据多年水文数据与各部门用水规律，制定了详细的水资源调配方案。在丰水期，优先保障生态用水与灌溉用水，多余水量用于发电，不仅维护了河流生态系统的稳定，还充分利用水能资源创造经济效益。枯水期，通过精准分析居民生活用水需求曲线，在保障生活供水的基础上，巧妙平衡发电与生态需求。同时，利用实时水文监测系统，每小时收集一次水位、流量等数据，一旦数据出现异常波动，迅速触发动态调整机制，重新优化调配方案，大大提高了水资源利用的科学性与灵活性，实现各目标间的平衡与协同发展。

2.2 新技术应用促进水资源高效转化

新技术为水利水电工程水资源高效转化提供可能。在发电环节，新型水轮机技术不断革新，如采用先进的混流式水轮机，其特殊的叶片设计与流道优化，可大幅提高水能转换为电能的效率，相比传统水轮机，能量损耗降低了 15% - 20%。在灌溉领域，除了推广滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术，还出现了智能灌溉系统，通过传感器实时监测土壤墒情、作物需水情况，自动调节灌水量，精准控制程度更高。智能水务技术借助物联网、大数据等手段，在供水管网中安装大量传感器，实时监测管网压力、流量，一旦发现漏损点，系统立即定位并发出警报，维修人员可迅速前往修复，有效降低供水损耗。此外，研发水资源循环利用技术，部分水利水电工程采用膜生物反应器等先进工艺，对工程产生的尾水进行深度净化处理后，回用于厂区绿化、冲厕等，实现水资源的梯级利用，显著提升整体利用效率。

2.3 水权交易与市场机制助力资源优化

引入水权交易与市场机制，明确水资源产权，促进水资源合理流动与优化配置。用水户通过购买水权获得用水权利，这使得用水户在用水时更加谨慎，主动采取节水措施，提高水资源利用效率。在一些水资源丰沛但农业用水效率较低的地区，农户通过提升灌溉技术，节约了大量水权，将其出售给附近缺水的工业企业，实现了水资源余缺调剂。

三、保障水利水电工程水资源优化利用的措施

3.1 政策法规完善与监管强化

完善政策法规体系，制定严格的水资源开发利用标准与规范，明确各用水主体权利与义务。出台鼓励节水、生态保护的政策，对高效用水、积极参与生态修复的水利水电工程给予政策扶持。强化监管力度，建立多部门联合监管机制，运用卫星遥感、物联网等技术手段，实时监测工程水资源利用情况，严厉打击非法取水、浪费水资源等行为，确保政策法规有效执行，为水资源优化利用提供制度保障。

3.2 科技创新投入与人才培养

加大科技创新投入，设立专项科研基金，鼓励高校、科研机构与企业开展水利水电工程水资源优化利用技术研发。重点支持新型节水技术、生态友好型工程技术、水资源智能管理技术等研究。加强人才培养，在高校设置相关专业课程，培养具备水利、生态、经济等多学科知识的复合型人才。开展在职人员培训，提升水利水电工程从业人员专业素养，为水资源优化利用提供智力支持。

3.3 公众参与意识提升与社会协同

提升公众参与意识，通过宣传教育活动，普及水资源保护与优化利用知识，增强公众节水意识与环保责任感。鼓励公众参与水利水电工程建设与运行监督，举报浪费水资源、破坏生态环境等行为。

四、结论

水利水电工程水资源优化利用是一项复杂且系统的工程，关乎生态、经济与社会可持续发展。通过深入剖析现状，实施多目标规划调配、新技术应用、市场机制引入等优化策略，并完善政策法规、加大科技投入、促进公众参与，可有效提升水资源利用效率，缓解水资源供需矛盾，维护生态平衡。未来，需持续创新与实践，不断完善水资源优化利用体系，为水利水电事业高质量发展与水资源可持续利用奠定坚实基础。

参考文献

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作者简介；杜远友，男，汉族，1978年7月生云南昭通镇雄人，本科，工程师，研究方向：水利水电。