水利工程规划设计中水资源合理配置的技术路径研究

引言

水资源是人类社会生存发展的基础性与战略性资源。受全球气候变化和经济社会发展影响，水资源短缺、时空分布不均及污染加剧等问题凸显，对水利工程规划设计提出更高要求。水利工程中水资源合理配置关乎工程效益、资源可持续利用和生态保护，能优化资源分配、保障供水安全。但当前存在配置粗放、技术落后、生态考量不足等问题，因此，深入探究水资源合理配置的技术路径，对提升水利工程设计水平、实现水资源高效可持续利用意义重大。

一、水利工程规划设计中水资源配置面临的挑战

（一）水资源时空分布不均

我国水资源时空分布极不均衡，南方地区水资源丰富，北方地区水资源短缺，且年内、年际变化大。在空间上，部分地区水资源总量不足，难以满足经济社会发展和生态环境建设的用水需求；在时间上，降水集中在汛期，非汛期水资源匮乏，导致水资源供需矛盾突出。这种时空分布不均的特点，增加了水利工程规划设计中水资源合理配置的难度，需要通过建设调水工程、蓄水工程等水利设施，实现水资源的跨区域、跨时间调配，但同时也面临着工程建设成本高、技术难度大等问题。

（二）用水需求增长与水资源短缺矛盾加剧

随着人口增长、城市化进程加快和工农业生产的快速发展，用水需求持续增加，而水资源总量有限，导致水资源短缺问题日益严重。在农业领域，传统的灌溉方式水资源浪费严重，用水效率低下；在工业领域，高耗水行业用水量大，且存在水资源重复利用率低、污水排放不达标等问题；在生活用水方面，节水意识不足，浪费现象普遍。此外，水污染问题进一步加剧了水资源短缺，使得可利用水资源量减少，进一步加大了水利工程规划设计中水资源合理配置的压力。

（三）生态环境保护要求提高

生态环境保护是水利工程规划设计的关键要素。以往，部分水利工程因过度追求经济效益，忽视生态影响，引发河流断流、湖泊萎缩等生态问题。当下，伴随公众环保意识提升与国家重视，水利工程规划设计既要保障经济社会用水，也要兼顾生态用水需求，实现水资源配置与生态保护协同发展。这就要求水资源配置技术需综合考量资源、生态、经济等因素，以制定科学方案。

二、水利工程规划设计中水资源合理配置的技术路径

（一）水资源监测与数据采集技术

1. 构建完善的水资源监测网络

利用物联网、传感器等技术，构建覆盖流域、区域的水资源监测网络，实现对水资源数量、质量、水位、流量等要素的实时监测。在河流、湖泊、水库等重要水域设置监测站点，安装水质传感器、水位传感器、流量传感器等设备，实时采集水资源数据，并通过无线通信技术将数据传输至数据中心。同时，结合卫星遥感技术，获取大范围的水资源信息，如水面面积、植被覆盖度等，为水资源合理配置提供全面的数据支持。

2. 数据整合与分析

建立水资源数据库，对监测采集的数据进行整合、存储和管理。运用大数据分析技术，对水资源数据进行深度挖掘和分析，掌握水资源的时空变化规律、供需状况以及水质演变趋势等。通过数据分析，为水利工程规划设计中的水资源配置方案制定提供科学依据，例如根据水资源的时空分布特点，合理确定调水工程的规模和布局；根据水质监测数据，优化污水处理和水资源保护措施。

（二）优化配置模型构建

1. 多目标优化模型

水资源合理配置需要综合考虑经济、社会和生态等多方面目标。建立多目标优化模型，以水资源利用效率最大化、经济效益最大化、生态环境效益最大化为目标函数，同时考虑水资源供需平衡、工程约束、生态环境约束等条件。运用线性规划、非线性规划、遗传算法等数学方法求解模型，得到满足多目标要求的水资源配置方案。例如，在某流域水利工程规划设计中，通过多目标优化模型，合理分配农业、工业、生活和生态用水，在保障经济社会发展用水需求的同时，维持流域生态系统的稳定。

2. 动态模拟模型

由于水资源系统具有动态性和不确定性，建立动态模拟模型能够更好地反映水资源的变化过程。利用系统动力学、数值模拟等方法，构建水资源动态模拟模型，模拟不同情景下水资源的演变过程和配置效果。通过设置不同的水资源开发利用方案、气候变化情景等，对模型进行模拟分析，评估各种方案的可行性和有效性，为水资源合理配置提供决策支持。例如，通过动态模拟模型预测未来气候变化对水资源供需的影响，提前制定应对措施，优化水资源配置方案。

（三）多技术融合应用

1. 水利工程技术与信息技术融合

将水利工程技术与信息技术相结合，实现水利工程的智能化管理和水资源的精准配置。利用地理信息系统（GIS）技术，对水利工程的空间信息进行管理和分析，优化水利工程的规划设计和布局。通过物联网技术，实现对水利工程设施的远程监控和自动化控制，提高水资源调配的效率和准确性。

2. 水资源配置与生态修复技术融合

在水资源合理配置过程中，充分考虑生态修复的需求，将水资源配置与生态修复技术相结合。通过合理安排生态环境用水，采用生态补水、湿地恢复、河道整治等生态修复技术，改善生态环境质量。例如，在河流生态修复中，通过水资源合理配置，增加枯水期河流流量，改善河流生态环境；同时，采用生态护坡、水生植物种植等技术，修复河流生态系统，实现水资源配置与生态环境保护的协同发展。

三、案例分析

以某大型跨流域调水工程为例，该工程在规划设计阶段，充分运用水资源合理配置技术路径。首先，构建了完善的水资源监测网络，对水源地、受水区的水资源数量、质量等进行实时监测，并通过大数据分析掌握水资源供需状况和变化趋势。其次，建立多目标优化模型和动态模拟模型，综合考虑调水工程的经济效益、社会效益和生态环境效益，优化调水规模和调水方案。同时，将水利工程技术与信息技术相融合，利用 GIS 技术进行工程线路规划和优化，通过物联网技术实现对调水工程设施的远程监控和自动化调度。此外，注重水资源配置与生态修复技术融合，在调水过程中合理安排生态环境用水，对受水区的河流、湿地等生态系统进行修复和保护。通过这些技术路径的应用，该调水工程实现了水资源的合理配置，有效缓解了受水区水资源短缺问题，同时保护了生态环境，取得了良好的经济、社会和生态效益。

结束语

综上所述，水利工程规划设计中水资源合理配置是一项复杂的系统工程，面临着诸多挑战。通过采用水资源监测与数据采集技术、优化配置模型构建以及多技术融合应用等技术路径，能够为水资源合理配置提供科学的技术支持，提高水资源利用效率，实现水资源的可持续开发与利用。在未来的水利工程规划设计中，应不断加强水资源合理配置技术的研究与应用，结合实际情况，创新技术方法，完善技术体系，以适应不断变化的水资源形势和发展需求，促进经济社会与生态环境的协调可持续发展。

参考文献：

[1] 吴迪 . 水利工程中基于水土保持技术的水资源保护策略 [J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 .2024(12):169-172

[2] 田战锋 . 关于施工规划设计在水利水电工程建设管理中的作用探究[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 .2021(01):115-116

[3] 黄威 . 水利工程规划设计与农田灌溉技术浅谈 [J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 .2022(07):97-100