流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计研究

引言

水是生命之源，是经济社会可持续发展的基础保障。随着经济快速发展和人口不断增长，流域水资源供需矛盾日益突出。流域内不同区域、不同行业之间的用水需求差异显著，水资源配置不均衡问题凸显。与此同时，受自然条件和历史因素影响，流域水利工程体系建设相对滞后，难以适应新时期流域水资源优化配置的需求。因此，亟需开展流域水资源优化配置与水利工程体系的协同设计研究，以提高流域水资源的利用效率，支撑流域经济社会的可持续发展。

一、流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计原则

流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计是一项复杂而系统的工程，需要坚持以人为本、遵循自然规律、协同优化设计等原则。在保障流域内居民生活、农业灌溉和工业生产用水的同时，不能忽视生态环境用水，要维护流域生态系统的健康与平衡[1]。优化设计应尊重流域的地形、地貌、气候等自然条件，根据流域的水文特征、水资源分布和用水需求，因地制宜地制定水资源配置方案和水利工程布局。要充分利用流域内的天然湖泊、湿地等自然水体，发挥其调蓄水量、净化水质的作用，最大限度地减少对自然环境的干扰和破坏。流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计应将水资源配置与水利工程布局有机结合，形成互补、互促的系统。通过优化水库、引水渠道、灌溉系统等水利工程的布局和运行方案，提高水资源的利用效率和管理水平，并充分发挥水利工程的综合效益，如发电、旅游等，促进流域经济社会的可持续发展。

二、流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计优化路径

（一）加强流域水文监测，完善水资源管理信息系统

加强流域水文监测，完善水资源管理信息系统是流域水资源优化配置的基础，首先，要建立布局合理、功能完善的流域水文监测网络。根据流域的水文特征和管理需求，优化监测站点的空间分布，配置先进的监测设备，如自动雨量站、河道水位站、地下水监测井等，实现流域降水、径流、地下水位等水文要素的实时监测[2]。其次，要建立规范的数据采集、传输、存储和管理制度，确保监测数据的准确性、连续性和可靠性。再者，要构建流域水资源管理信息系统，采用先进的信息技术，如云计算、大数据、物联网等，整合流域水文、水资源、水利工程、社会经济等多源异构数据，实现数据的标准化、规范化管理和共享服务。信息系统应具备数据采集、处理、分析、展示等功能，并支持流域水资源管理的业务协同和决策支持。通过加强流域水文监测和完善水资源管理信息系统，可以全面掌握流域水资源的基本情况，为水资源优化配置提供可靠的数据支撑和技术保障，提高流域水资源管理的科学性和精细化水平。

（二）开展流域水资源评价，识别水资源开发利用潜力

开展流域水资源评价是识别水资源开发利用潜力的重要途径，流域水资源评价应基于完善的水文监测数据和水资源管理信息系统，综合运用现代水文学、水资源学等理论方法，全面分析流域水资源的数量、质量和时空分布特征[3]。在评价过程中，要系统分析流域的气象水文条件、下垫面特性、水资源形成机理等自然因素，评估流域水资源的总量、可利用量和开发程度。要结合流域的社会经济发展状况、用水需求变化趋势等，分析水资源开发利用的现状和存在问题。通过对比流域水资源的供需平衡关系，测算流域水资源开发利用的潜力，识别制约水资源优化配置的瓶颈短板。在开展流域水资源评价的基础上，还要分区分类开展水资源专项考察和调查，进一步摸清家底、查找问题，为流域水资源优化配置和水利工程布局等提供科学决策依据。通过开展全面系统的流域水资源评价，客观认识流域水资源禀赋和开发利用状况，可以有针对性地提出流域水资源优化配置的目标、任务和重点区域，科学指导流域水资源的高效利用和保护。

（三）构建流域水资源配置模型，优化水资源时空配置方案

基于系统论的思想，从供给和需求两个方面入手，综合考虑流域水循环过程、供水工程体系、用水户需求等多个要素，建立多目标、多约束的流域水资源优化配置模型。模型的目标函数可设置为兼顾社会、经济、生态等多方面效益的综合效用最大化，如最小化缺水损失、最大化经济产出、维护河湖生态流量等。模型约束条件包括水量平衡、供需平衡、工程调度、生态环境保护等各类约束，充分体现流域水资源系统的复杂性和动态性。在模型求解方面，可采用多目标优化算法，生成不同情景下的水资源优化配置方案。通过设置丰枯水年型、社会经济发展水平等不同情景，模拟流域未来可能面临的水资源形势，分析不同配置方案的适应性和风险。对优化配置方案进行验证和优选，提高方案的可靠性和可操作性。在时间尺度上，根据流域水文过程的季节性变化和用水需求的动态变化，制定年内、月内的水资源配置方案。在空间尺度上，综合考虑流域上下游、左右岸、干支流的关系，统筹协调各区域、各行业的用水需求，实现水资源的优化配置。

（四）协同设计水利工程体系，提升流域水资源管控能力

在流域水资源优化配置方案的基础上，要统筹考虑防洪安全、水资源配置、生态环境保护等需求，科学规划流域水利工程体系。要合理布局骨干水源工程，如水库、引调水工程等，发挥其蓄水、调水、配水的作用，提高流域水资源的调蓄能力。要因地制宜地建设农田水利工程，完善灌区骨干工程和田间工程，提升灌溉水有效利用系数。要加快城乡供水一体化进程，优化城乡供水管网布局，推进区域水资源优化配置。要充分考虑流域内不同区域、不同行业的用水需求和排水特点，协调好生产、生活、生态用水矛盾，兼顾流域上下游、左右岸的利益关系。在工程布局和设计中，要最大限度地减少工程建设对自然生态系统的干扰，加强对河湖、湿地等水生态环境的保护与修复。同时，要完善水利工程的联合调度运行机制，建立健全工程管理体系，提升水利工程体系的整体功能和效益。通过水资源优化配置与水利工程体系的协同设计，构建布局合理、结构优化、功能完善的流域水资源配置与调控体系，进一步提升流域水资源的管控能力，实现流域水资源的可持续利用。

结束语

流域水资源优化配置与水利工程体系协同设计是一项复杂的系统工程，需要多学科、多部门的协同努力。未来应进一步加强流域水文监测体系建设，完善水资源管理信息系统，为流域水资源优化配置提供更加全面、准确的数据支撑。只有不断创新流域水资源管理理念，优化配置方案，完善工程体系，才能推动流域水资源的可持续利用，为流域经济社会高质量发展提供坚实的水安全保障。

参考文献：

[1]龚李莉，王元元，刘增贤.流域水资源实时调度决策系统平台建设探讨[J/OL].人民长江，1-8[2025-05-26].

[2]张晓昱，胡贤贤.黄河流域水资源绿色效率测度与时空分异[J].统计理论与实践，2025，(02)：36-43.

[3]刘鑫.提升黄河流域水资源利用效率的措施研究[J].人民黄河，2024，46(S2)：58-59.