陶 潔,王沛霖,王 輝,袁建文,左其亭

(1.鄭州大學(xué)水利與交通學(xué)院,河南 鄭州 450001; 2.河南省水循環(huán)模擬與水環(huán)境保護(hù)國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450001; 3.河南省引江濟(jì)淮工程有限公司,河南 鄭州 450003;4.河南省豫東水利保障中心,河南 開封 475000)

引江濟(jì)淮工程是溝通長江、淮河兩大流域,實(shí)現(xiàn)長江下游向淮河中游地區(qū)跨流域補(bǔ)水,支撐中部地區(qū)崛起的重要戰(zhàn)略水源工程。河南段為江水北送分段的一部分,主要通過西淝河向河南省商丘、周口地區(qū)供水。受水區(qū)是河南省乃至全國人口密度最大、耕地率最高的區(qū)域,區(qū)域內(nèi)水資源短缺、地下水超采、水生態(tài)環(huán)境污染等問題已嚴(yán)重制約其經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展[1-3]。

從20世紀(jì)80年代開始,水資源配置一直是水文學(xué)及水資源學(xué)科的研究熱點(diǎn)[4-6]。水資源配置研究也歷經(jīng)了層次性的發(fā)展變化,從“就水論水配置”“廣義水資源配置”到“量質(zhì)一體化配置”,從“以需定供”“以供定需”到基于宏觀經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的水資源優(yōu)化配置等[7-8]。模型求解方面,遺傳算法[9-10]、模擬退火算法[11-13]、粒子群優(yōu)化算法[14-15]、布谷鳥算法[16-17]等大量智能優(yōu)化算法得到應(yīng)用。上述算法在求解時(shí)具有簡單、高效的優(yōu)點(diǎn),卻又存在著僅能針對(duì)單一目標(biāo)函數(shù),參數(shù)難以確定導(dǎo)致求解精度不理想等不同缺點(diǎn)。第三代非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅲ)能夠較好地處理多目標(biāo)高維問題,但存在過早收斂的問題[18]。為此,改進(jìn)的NSGA-Ⅲ(A-NSGA-Ⅲ)引入了自適應(yīng)機(jī)制,利用參考點(diǎn)約束維持種群的多樣性,收斂精度高,提高了NSGA-Ⅲ求解大規(guī)模高維多目標(biāo)優(yōu)化問題的能力[19]。

本文以2020年為現(xiàn)狀水平年,以2030年、2040年為規(guī)劃水平年,構(gòu)建以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益最大化為目標(biāo)函數(shù)的跨流域調(diào)水工程水資源優(yōu)化配置模型,并運(yùn)用A-NSGA-Ⅲ進(jìn)行模型求解和方案選擇,以期為引江濟(jì)淮工程河南段實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)同發(fā)展與水資源高效利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

引江濟(jì)淮工程河南段地處淮河流域中上游的豫東地區(qū),屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均氣溫14.24～15.8℃,年均降水量723～752mm,區(qū)域內(nèi)主要有渦河、惠濟(jì)河、清水河、包河、澮河、沱河等河流,均為典型的平原季節(jié)性河流,涉及商丘市的梁園區(qū)、睢陽區(qū)、永城市、柘城縣、夏邑縣,周口市的鹿邑縣、鄲城縣、淮陽區(qū)和太康縣這9個(gè)受水區(qū)(圖1)。根據(jù)《引江濟(jì)淮工程(河南段)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》(2019),受水區(qū)多年平均地表水資源量11.63億m3,地下水資源量16.86億m3。2020年受水區(qū)總供水量15.67億m3,其中地下水供水量12.68億m3(含礦坑水0.31億m3),占供水總量的80.94%;地表水供水量2.66億m3,僅占16.95%。多年來受水區(qū)水資源及其開發(fā)利用主要存在如下問題:①水資源短缺、供需矛盾尖銳。受水區(qū)人口密集、耕地率高,受河道季節(jié)性影響,范圍內(nèi)蓄引提調(diào)工程先天條件不足,有限的引黃調(diào)水僅用于農(nóng)田灌溉,受水區(qū)人均水資源量僅為312m3,遠(yuǎn)低于全國平均水平(2239.8m3)。②水污染嚴(yán)重。2020年,受水區(qū)21個(gè)水功能區(qū)97個(gè)水質(zhì)監(jiān)測斷面監(jiān)測評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面共27個(gè),Ⅳ～劣Ⅴ類水質(zhì)斷面共70個(gè)。③地下水超采嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),受水區(qū)地下水超采面積達(dá)10685km2,占受水區(qū)總土地面積的88.2%,導(dǎo)致地下水位大幅下降、地面沉降、地下水污染等系列生態(tài)環(huán)境問題。

圖1 引江濟(jì)淮工程河南段示意圖

水利部行政許可文件《引江濟(jì)淮工程(河南段)初步設(shè)計(jì)報(bào)告準(zhǔn)予行政許可決定書》(水許可決〔2019〕38號(hào))許可引江濟(jì)淮工程向試量站斷面供水,2030年年均分配水量為5.00億m3,2040年為6.34億m3;工程建設(shè)任務(wù)為以城鄉(xiāng)供水為主,兼顧改善水生態(tài)環(huán)境。河南段水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。供水系統(tǒng)除引江濟(jì)淮調(diào)水外,還包括當(dāng)?shù)氐乇硭?含引黃調(diào)水)、地下水(含永城市的礦坑排水)和中水,其中供水工程有中小型蓄水工程、引水工程、攔河閘、引黃灌區(qū)和井灌區(qū)工程等。蓄水工程現(xiàn)狀供水能力0.22億m3,設(shè)計(jì)供水能力0.84億m3;引提水工程現(xiàn)狀供水能力3.12億m3,設(shè)計(jì)供水能力為6.65億m3;多年平均淺層地下水資源可開采量為13.67億m3。

圖2 引江濟(jì)淮工程河南段水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

2 水資源優(yōu)化配置模型

2.1 基本原則

a.貫徹“山水林田湖草生命共同體”理念,優(yōu)先保證各區(qū)域生態(tài)環(huán)境用水。

b.供水水源配置次序:引江濟(jì)淮水、當(dāng)?shù)氐乇硭?包括已經(jīng)分配好的供給當(dāng)?shù)氐囊S調(diào)水)、淺層地下水、中水?？紤]到受水區(qū)地下水超采嚴(yán)重、地下水漏斗問題,規(guī)劃年全面禁采深層地下水,只將其作為備用水源。

c.引江濟(jì)淮水源配置用水次序:生活、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境;當(dāng)?shù)厮渲糜盟涡?生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境。

d.考慮到中水的水質(zhì)和供水成本因素,主要將其用于煤電、工業(yè)園區(qū)等大用水企業(yè)、市政雜用水和生態(tài)環(huán)境用水等。淺層地下水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉及少量鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水。

2.2 目標(biāo)函數(shù)

受水區(qū)供水水源分為獨(dú)立水源和公共水源,其中獨(dú)立水源包括當(dāng)?shù)氐乇硭\層地下水和中水,分別用i=1,2,3表示;公共水源僅有引江濟(jì)淮水,用c=1表示。受水區(qū)9個(gè)區(qū)(縣),分別用k=1,2,…,9表示。用水部門分為生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境,分別用j=1,2,3,4表示。

a.以受水區(qū)供水效益最大為經(jīng)濟(jì)目標(biāo),目標(biāo)函數(shù)為

(1)

式中:xijk、xcjk分別為獨(dú)立水源i、公共水源c對(duì)k受水區(qū)j用水部門的供水量,萬m3;bijk、bcjk分別為獨(dú)立水源i、公共水源c向k受水區(qū)j用水部門的單位供水的效益系數(shù),元/m3;eijk、ecjk分別為獨(dú)立水源i、公共水源c向k受水區(qū)j用水部門的單位供水的費(fèi)用系數(shù),元/m3;γk為k受水區(qū)各個(gè)水源的供水次序系數(shù);pkmax為k受水區(qū)水源供水次序序號(hào)的最大值;pk為k受水區(qū)各個(gè)水源的供水次序序號(hào);χijk、χcjk分別為獨(dú)立水源i、公共水源c向k受水區(qū)j用水部門的配水優(yōu)先系數(shù);qikmax、qckmax為獨(dú)立水源i、公共水源c向k受水區(qū)j用水部門供水次序序號(hào)的最大值;qijk、qcjk分別為獨(dú)立水源i、公共水源c向k受水區(qū)j用水部門的供水次序序號(hào)。

b.以缺水量最小為社會(huì)目標(biāo),目標(biāo)函數(shù)為

(2)

式中Djk為k受水區(qū)j用水部門的需水量,萬m3,包括生活需水量、工業(yè)需水量、農(nóng)業(yè)需水量和生態(tài)環(huán)境需水量。

c.以污染物排放量最小為生態(tài)環(huán)境目標(biāo),選取污水中主要污染物化學(xué)需氧量(COD)為評(píng)價(jià)其生態(tài)環(huán)境效益的主要因子,目標(biāo)函數(shù)為

(3)

式中:ρjk為k受水區(qū)j用水部門單位污水排放量中COD的質(zhì)量濃度,mg/L;hjk為k受水區(qū)j用水部門的污水排放系數(shù)。

2.3 約束條件

a.用水部門需水量約束:

(4)

式中Djkmin、Djkmax分別為k受水區(qū)j用水部門的最低需水量和額定需水量,萬m3,最低需水量的確定以滿足部門最低需水保證率而定。

b.供水系統(tǒng)的供水能力約束。獨(dú)立水源和公共水源約束分別為

(5)

(6)

式中:Dik為k受水區(qū)獨(dú)立水源最大供水能力,萬m3;Wc為公共水源c的可供水量,萬m3。

c.排水系統(tǒng)的水質(zhì)約束:

(7)

式中W0為污染物允許排放量,萬t/a。

d.非負(fù)約束:

xijk≥0

(8)

xcjk≥0

(9)

3 參數(shù)確定和方案優(yōu)選

3.1 參數(shù)確定

3.1.1效益系數(shù)和費(fèi)用系數(shù)

工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水的效益系數(shù)分別由工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值與相應(yīng)用水量確定[20]。生活用水的效益系數(shù)根據(jù)優(yōu)先保障居民生活用水的原則,充分考慮受水區(qū)過去和現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r確定;生態(tài)環(huán)境用水與生活用水凈效益系數(shù)取值相同[18]。由此計(jì)算出規(guī)劃年2030年生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境的用水效益系數(shù)分別為600.00、567.23、61.86、599.12元/m3,2040年分別為700.00、670.21、83.22、699.00元/m3;用水費(fèi)用系數(shù)依據(jù)商丘市、周口市水費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn),最終確定2030年生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境的費(fèi)用系數(shù)分別為2.68、0.47、3.25、1.80元/m3,2040年在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上取整,分別為3、1、4、2元/m3。

3.1.2水源供水次序及用水部門配水優(yōu)先系數(shù)

基于優(yōu)化區(qū)域用水結(jié)構(gòu),保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo),計(jì)算得各供水水源的供水次序系數(shù)分別為引江濟(jì)淮水0.4,當(dāng)?shù)氐乇硭?.3,淺層地下水0.2,中水0.1。受水區(qū)當(dāng)?shù)厮?、引江?jì)淮水源的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境4個(gè)用水部門的配水優(yōu)先系數(shù)分別為:對(duì)于當(dāng)?shù)厮?生活0.4,農(nóng)業(yè)0.3,工業(yè)0.2,生態(tài)環(huán)境0.1;對(duì)于引江濟(jì)淮水源,生活0.5,工業(yè)0.33,生態(tài)環(huán)境0.17。

3.1.3污染物排放質(zhì)量濃度、污水排放系數(shù)、污染物允許排放量

根據(jù)近年來受水區(qū)城鎮(zhèn)生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的用水與排水比例來確定污水排放系數(shù)。以污染物COD為主要水質(zhì)指標(biāo),根據(jù)受水區(qū)污水排放狀況,確定規(guī)劃年生活廢水中的COD排放質(zhì)量濃度為398mg/L,污水排放系數(shù)為0.5;工業(yè)污水中的COD排放質(zhì)量濃度為500mg/L,污水排放系數(shù)為0.8;梁園區(qū)、睢陽區(qū)、永城市、柘城縣、夏邑縣的農(nóng)業(yè)污水中的COD排放質(zhì)量濃度為329mg/L,污水排放系數(shù)為0.2,而其余4個(gè)區(qū)(縣)(鄲城縣、鹿邑縣、太康縣、淮陽區(qū))農(nóng)業(yè)污水中的COD排放質(zhì)量濃度為210.73mg/L,污水排放系數(shù)為0.2。污染物允許排放量綜合考慮受水區(qū)污水處理工藝、水質(zhì)管理目標(biāo)和水域納污能力等因素加以確定[18]。

3.2 方案優(yōu)選

利用A-NSGA-Ⅲ對(duì)模型求解,A-NSGA-Ⅲ流程可參考文獻(xiàn)[21]。在求解多目標(biāo)優(yōu)化問題時(shí),由于每個(gè)目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)解時(shí)所對(duì)應(yīng)的非劣解不同,本文選取4種側(cè)重于不同目標(biāo)的方案供決策選擇:方案1以受水區(qū)經(jīng)濟(jì)效益最高為目標(biāo);方案2以受水區(qū)缺水量最小為目標(biāo);方案3側(cè)重于生態(tài)環(huán)境效益;方案4圍繞受水區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),采用耦合協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)進(jìn)而得到最優(yōu)解。耦合協(xié)調(diào)度的計(jì)算公式[22-23]為

(10)

T=af1(x)+bf2(x)+cf3(x)

式中:C為耦合度;f1(x)、f2(x)、f3(x)分別為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、缺水量和生態(tài)環(huán)境3個(gè)目標(biāo)函數(shù)的綜合得分;T為f1(x)、f2(x)、f3(x)3個(gè)目標(biāo)函數(shù)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù);U為耦合協(xié)調(diào)度;a、b、c為3個(gè)目標(biāo)函數(shù)的權(quán)系數(shù),本文取a=b=c=1/3。

4 結(jié)果與分析

4.1 供需平衡分析

依據(jù)《河南省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《商丘市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《周口市城市總體規(guī)劃(2016—2030年)》及各個(gè)縣區(qū)發(fā)展規(guī)劃等資料,結(jié)合河南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB41/T385—2020《工業(yè)與城鎮(zhèn)生活用水定額》、DB41/T958—2020《農(nóng)業(yè)與農(nóng)村生活用水定額》,立足2010—2020年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用水情況,采用定額法,對(duì)基準(zhǔn)年、2030年和2040年引江濟(jì)淮河南段受水區(qū)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行需水量預(yù)測?；诂F(xiàn)狀情況下水利工程設(shè)施、水資源的開發(fā)利用程度和開發(fā)潛力,綜合考慮《引江濟(jì)淮工程(河南段)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》成果,分別開展地表水、地下水、其他水源的可供水量預(yù)測?；诠┬桀A(yù)測結(jié)果開展供需平衡分析,其中未考慮引江濟(jì)淮工程河南段引水方案下的受水區(qū)多年平均供需平衡分析成果見表1。由表1可知,基準(zhǔn)年2020年受水區(qū)多年平均總需水量為22.54億m3,未引入引江濟(jì)淮水時(shí)多年平均總供水量為15.59億m3,缺水量為6.95億m3,缺水率達(dá)到30.82%,當(dāng)?shù)厮垂┧恳巡荒軡M足各行各業(yè)的水資源需求。規(guī)劃年2030年、2040年多年平均總需水量分別為25.75億m3、27.93億m3,總供水量為18.07億m3、20.06億m3,缺水率達(dá)到29.80%、28.20%。引江濟(jì)淮水引入后,缺水率分別降低至10.43%、5.47%。

表1 未考慮引江濟(jì)淮工程情況下基準(zhǔn)年、規(guī)劃年受水區(qū)供需平衡分析 單位:萬m3

4.2 水資源優(yōu)化配置方案

運(yùn)用A-NSGA-Ⅲ求解多目標(biāo)優(yōu)化模型,設(shè)置種群規(guī)模為200,迭代1000次后得到帕累托最優(yōu)解,選取的4種側(cè)重于不同目標(biāo)的方案見表2,各個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境目標(biāo)效益見表3。由表2和表3可知,在規(guī)劃水平年2030年、2040年,受水區(qū)在方案1下經(jīng)濟(jì)效益可得到最大程度發(fā)展,但缺水程度也較大,且污染物COD排放量最多;在方案2下,受水區(qū)缺水量最小,但依然存在COD排放量較大的問題;在方案3下,受水區(qū)COD排放量最低,但經(jīng)濟(jì)效益較方案1分別減少29.24億元、21.73億元,且缺水量最大,社會(huì)效益得不到滿足;方案4以耦合協(xié)調(diào)度最大為目標(biāo),缺水量最低,且在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境目標(biāo)上表現(xiàn)良好,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)協(xié)同發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)。因此,以方案4為最優(yōu)方案,具體分配方案見表4、表5。

表2 4種側(cè)重于不同目標(biāo)的水資源優(yōu)化配置方案 單位:萬m3

表3 不同水資源優(yōu)化配置方案下經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益

表5 規(guī)劃年2040年引江濟(jì)淮工程河南段水資源最優(yōu)配置方案 單位:萬m3

4.3 最優(yōu)配置結(jié)果分析

4.3.1受水區(qū)缺水率分析

引江濟(jì)淮工程河南段不同水平年各受水區(qū)缺水狀況如圖3所示,引江濟(jì)淮水引入后,2030年受水區(qū)多年平均缺水率為10.43%,其中夏邑縣、柘城縣缺水率相對(duì)較高,分別為24.16%、20.43%,其次是永城市、睢陽區(qū)、梁園區(qū)和鹿邑縣,缺水率均在12%左右,其余區(qū)(縣)缺水率均在3%以內(nèi)。2040年受水區(qū)多年平均缺水率較2030年降低4.96%,除了夏邑縣的缺水率達(dá)到18.78%外,其余區(qū)(縣)缺水率均在10%以內(nèi),供需矛盾得到緩解。缺水主要集中在農(nóng)業(yè)上,其次是工業(yè)。受水區(qū)作為重要的糧食產(chǎn)區(qū),承擔(dān)著糧食增產(chǎn)的重任。在現(xiàn)狀情況下,生活用水和工業(yè)用水嚴(yán)重?cái)D占了農(nóng)業(yè)用水,引江濟(jì)淮水的引入可以返還出被擠占的部分農(nóng)業(yè)用水,提高農(nóng)業(yè)用水保障能力,但缺水問題仍然不可忽視,2030年、2040年多年平均農(nóng)業(yè)缺水量分別為20694萬m3、12023萬m3,分別占總?cè)彼康?7.06%、78.41%。除了太康縣,其余區(qū)(縣)分配至農(nóng)業(yè)的水量均未滿足農(nóng)業(yè)需水要求,夏邑縣農(nóng)業(yè)缺水率最高,不同規(guī)劃年分別達(dá)到30.11%、27.77%。

圖3 引江濟(jì)淮工程河南段受水區(qū)缺水狀況

綜上分析,受水區(qū)未來應(yīng)充分落實(shí)《河南省水利發(fā)展十三五規(guī)劃》,繼續(xù)完善與水土資源條件和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)的節(jié)水灌溉體系,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展農(nóng)業(yè)與水環(huán)境,改善農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境。同時(shí)需要加快發(fā)展工業(yè)節(jié)水技術(shù),提高工業(yè)用水利用率,提高水資源承載能力。

4.3.2供用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

不同水平年引江濟(jì)淮工程河南段受水區(qū)供用水結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示(每組3個(gè)柱子從左到右依次表示2020年、2030年、2040年)。從供給側(cè)來看,現(xiàn)狀年2020年河南段受水區(qū)地表水、地下水、中水實(shí)際供水占比分別為16.95%、80.94%、2.11%。引江濟(jì)淮水引入后,2030年上述水源供水占比分別為19.76%、53.32%、5.24%,2040年供水占比分別為19.91%、46.59%、9.49%?？梢?新增了引江濟(jì)淮水后,地下水供水占比顯著降低,地表水和中水回用供水比例有所提升,供水結(jié)構(gòu)優(yōu)化明顯。其中,太康縣地下水供水占比最高(占69.34%),地下水源在滿足農(nóng)業(yè)用水要求時(shí),仍可供給少量鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)部門。

圖4 引江濟(jì)淮工程河南段受水區(qū)供水結(jié)構(gòu)變化

圖5 引江濟(jì)淮工程河南段受水區(qū)用水結(jié)構(gòu)變化

從需求側(cè)來看,現(xiàn)狀年2020年河南段受水區(qū)實(shí)際生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水占比分別為17.59%、14.22%、63.51%、4.68%;最優(yōu)配置方案下,規(guī)劃年2030年生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水占比分別為17.81%、18.19%、60.10%、3.90%,2040年用水占比分別為20.08%、22.17%、53.79%、3.96%。由于受水區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,生活、工業(yè)等剛性部門用水占比呈現(xiàn)出增加趨勢,而農(nóng)業(yè)由于節(jié)水的推廣,用水占比呈減少趨勢,但依然是用水比例最高的部門。預(yù)計(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將使農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水部門保持規(guī)劃年最大用水部門的地位,其次是生活用水和生態(tài)環(huán)境用水部門。各受水區(qū)中,永城市的水量分配最大,梁園區(qū)最小,這是因?yàn)橛莱鞘凶鳛橐蛔滦湍茉垂I(yè)城市,工業(yè)需水量較大;而梁園區(qū)的農(nóng)業(yè)耕地面積相對(duì)其他區(qū)(縣)來說較少,農(nóng)業(yè)相對(duì)不發(fā)達(dá),導(dǎo)致農(nóng)業(yè)需水量最小。

上述對(duì)供用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化的分析,為引江濟(jì)淮河南段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革提供一定的參考依據(jù)。引江濟(jì)淮水的引入,優(yōu)化了供水結(jié)構(gòu),通過禁用深層地下水,遏制了地下水的開采,使得生態(tài)環(huán)境得到改善。未來應(yīng)落實(shí)“四水四定”原則,統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境用水,從供給側(cè)和需求側(cè)全方位推進(jìn)結(jié)構(gòu)改革。

5 結(jié) 論

a.利用A-NSGA-Ⅲ對(duì)引江濟(jì)淮工程河南段經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)多目標(biāo)水資源優(yōu)化配置模型進(jìn)行求解,基于生成的帕累托最優(yōu)解設(shè)置4種側(cè)重于不同目標(biāo)的方案以供決策選擇,最終確定耦合經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度最大的方案4為最優(yōu)方案。

b.引江濟(jì)淮水的引入可極大地緩解受水區(qū)供需矛盾,優(yōu)化供水結(jié)構(gòu),改善生態(tài)環(huán)境。規(guī)劃年2030年、2040年受水區(qū)地下水供水占比明顯降低,缺水率分別降至10.43%、5.47%,其中農(nóng)業(yè)部門缺水量最大,不同規(guī)劃年分別占總?cè)彼康?7.06%、78.41%。受水區(qū)是全國重要的糧食產(chǎn)區(qū),農(nóng)業(yè)還存在一定的節(jié)水潛力,可以從調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)灌區(qū)工程節(jié)水配套改造、改善耕作方式等進(jìn)行節(jié)水。

c.A-NSGA-Ⅲ在解決多目標(biāo)高維水資源配置問題時(shí)具有較好的適用性,優(yōu)化方案可為引江濟(jì)淮工程河南段水資源調(diào)配方案制定提供參考。本文僅考慮了受水區(qū)多年平均下的水資源配置,在數(shù)據(jù)充足的情況下,有必要進(jìn)一步開展平、枯水年情景下的精細(xì)化配置。同時(shí),可運(yùn)用其他求解方法并對(duì)其性能進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證方法的適用性和有效性。