考虑水质与水价影响的城市再生水需求研究

再生水是城市的“第二水源”,加强再生水配置利用对优化供水结构、增加水资源供给、缓解水量供需矛盾以及保障水生态安全具有重要意义。科学预测城市再生水需求是提高污水资源化利用水平的重要基础。在区域水资源需求分析基础上,充分考虑工业生产、城市杂用、河道补水、农林灌溉等4大领域的水量和水质需求特点,提出考虑水质与水价的分领域再生水需求预测技术框架。首先考虑水质影响,引入再生水可替代率指标,分析水资源需求总量中可由再生水供给的水量;其次,考虑自主定价模式下再生水价格对用户需求的影响,建立“补贴-价格-需求”模型,计算不同补贴情景下区域再生水的需求量;最后,应用于宿迁市中心城市。结果表明：在规划年2025和2030年的再生水利用率目标要求下,采用中等补贴情景能在有效推广再生水利用的同时兼顾政府财政压力,再生水需求量分别可达10 095×10⁴和13 387×10⁴ m³。本研究进一步拓展了城市再生水需求量预测的理论方法,也为宿迁市再生水利用配置提供了科学依据。     

某县水资源开发利用状况分析

供水工程按供水水源分为地表水源供水工程和地下水源供水工程。地表水源供水工程主要有蓄水工程、引水工程和提水工程;地下水源供水工程的水源主要依靠机电井开采,按开采地下水的类型可划分为浅层水(潜水)和中深层水(承压水)。按供水目标分为城市供水工程和农村供水工程。文章分析了某县水文地质条件,水资源开发及其利用现状、用水水平、开发利用潜力,为该县水资源开发利用提供参考。     

鄂尔多斯市矿井水评价与开发利用研究

为了掌握鄂尔多斯市煤矿矿井水的利用情况,对典型煤矿开采现状进行了调查,分析评估了矿井水水量和可利用量,得出鄂尔多斯市矿井综合富水系数为0.117,现状矿井水水量为5 139.0万t/a,可利用量为3 597.3万t/a。同时,对矿井水水质进行了评价和分类,结果表明东胜、准格尔、上海庙煤矿为较差,桌子山煤矿为极差,不适宜直接饮用。最后,提出了矿井水利用的保障措施:1制定煤矿矿井水利用规划和实施细则,实现矿井水对其他水源的替代;2建立以煤矿企业需求为导向的自觉的技术创新体系,以及矿井水利用的支撑体系、技术服务体系和监督管理体系;3出台促进矿井水利用的优惠政策,引导和鼓励高耗水企业优先使用矿井水;4鼓励煤矿企业、用水企业、供水企业等投资建设矿井水利用配套设施。     

郑州市矿井水资源综合利用初探

为了深化水资源节约与保护,本文基于郑州市矿产资源分布及其开发特征进行分析,通过对郑州市74家煤矿企业开采规模、相应涌水量、矿井水水质状况、利用情况进行调查,分析了现状存在的突出问题,评估了矿井水的利用潜力,提出了进一步做好矿井水资源化利用的思路和方式,对不同分区、不同储藏条件、不同开采条件下的矿井水,分别提出了利用措施。可为其他地区矿井水资源利用提供参考。     

基于区间多阶段随机规划的水资源优化配置模型及应用

针对水资源系统中供需水存在的不确定性和随着时间推移呈现的动态性,基于黑龙江省历年供水、用水及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,利用多阶段随机规划反映水资源配置中的动态性,进而建立了多水源、多用水户的区间多阶段随机规划模型,模型通过平衡水资源配置系统中用户配置水量、系统风险与系统收益三者关系,可实现系统最大经济效益。利用该模型对黑龙江省水资源配置问题进行研究,结果表明:规划年黑龙江省生活、工业和生态用水均可以得到满足,农业用水在丰水年基本得到满足,枯水年缺水量为15.32亿~49.40亿m³,与现状年相比,农业缺水得到一定程度的缓解;水源供给方面,地表供水比例稳步提升,可以较好保护地下水源。     

面向供水对象转型的引大入秦工程水资源优化配置研究

引大入秦工程（以下简称引大工程）建成初期主要以秦王川农业供水为主,但随着兰州新区的建设发展,其供水对象开始向城市生活用水和工业用水转型,如何实现有限水资源的合理配置是目前研究的重点问题。基于此,依据引大工程供水区（以下简称引大供水区）可持续发展要求,构建以实现经济、社会、生态效益最大化为目标函数,可供水量、输水能力、用户需水量、排水系统排水量与变量非负为约束条件的多目标水资源优化配置模型,使用遗传算法进行求解。结果表明：2025年引大供水区不同用水部门配水量（保证率P=50%、P=75%）分别为生活用水8 323.85×10⁴、8 322.49×10⁴ m³,农业用水15 001.95×10⁴、15 631.53×10⁴ m³,工业用水11 111.00×10⁴、11 100.00×10⁴ m³,生态用水946.88×10⁴、947.02×10⁴ m³,各部门总配水量与优化前供水量4.23×10⁸ m³相比,达到供需平衡;2030年引大供水区不同用水部门配水量（保证率P=50%、P=75%）分别为生活用水12 650.51×10⁴、12 666.53×10⁴ m³,农业用水16 397.77×10⁴、17 019.70×10⁴ m³,工业用水20 498.00×10⁴、20 508.00×10⁴ m³,生态用水948.00×10⁴、948.88×10⁴ m³,不同保证率下各部门总体缺水率分别为12.27%、13.38%。2025—2030年引大供水区的非农业用水结构将大幅提升,农业灌溉用水量降低。研究结果可为引大供水区优化水资源配置决策提供参考依据。     

京津冀水资源-粮食-能源-生态协同调控研究Ⅱ：应用

京津冀是我国水资源-粮食-能源-生态（以下简写为水-粮-能-生）关系表现最显著、联合风险最突出的地区之一。针对该地区特点以及水资源管理实践需求,构建了京津冀水-粮-能-生协同调控模型,识别了耦合系统现状状态,开展未来多情景推演式模拟调控,提出基于水-粮-能-生关联视角下京津冀协同调控方案。结果表明,京津冀现状水资源供需平衡是以地下水超采、河湖生态用水被挤占来维持的,在保障水-粮-能-生耦合系统平衡下,即使南水北调中线一期工程达效运行,仍存在30.9亿m³的破坏性缺水;通过需求变化、生态保障和供给能力3个方面进行未来情景推演式模拟调控,提出了保障2035水平年京津冀水-粮-能-生耦合系统协同发展情景,从水资源衰减和受水区需求角度出发,建议京津冀地区南水北调中东线后续年调水工程规模为46.2亿～60亿m³。     

超采区浅层地下水数值模拟及预测分析

超采区的地下水变化趋势分析对于区域水资源可持续管理具有重要意义。本文以大同盆地浅层地下水超采区为研究对象,分析了含水层结构和地下水的补给、径流、排泄条件,明确了潜水含水层为影响地下水变化的主要区域。基于GMS与MODFLOW软件,建立了大同盆地潜水含水层各向同性非均质二维非稳定流模型,利用实测地下水流场对模型进行了验证,开展了未来不同场景条件下地下水位预测模拟与分析。结果表明,大同盆地2010—2019年平均地下水开采量(6.0861亿m³)大于2001—2016年平均地下水补给量(5.6254亿m³),地下水位下降趋势明显。若地下水开采量下降至2019年开采量的85%,至2035年平均地下水位可回升11.6 m,恢复速度约0.68 m/a;若综合考虑未来水源替换工程,至2035年地下水位可显著回升,恢复速率可达1.4 m/a。本文研究成果可为大同盆地地下水管控提供科学依据,同时对于我国北方类似地下水超采区的水资源管理和评价具有一定参考价值。     

协调公平与效率的“四水四定”研究Ⅱ：应用

宁夏干旱缺水且发展不均衡,以水定需是必然选择。本文针对宁夏水资源条件和经济社会特征,构建协调公平与效率的“四水四定”优化模型,开展全区“四水四定”方案分析。模型以用水总量红线指标为水资源刚性约束,根据区域发展战略确定刚性保障需求,通过水与“四定”协调关系分析得出经济社会发展和用水效率可行变化范围。以2019年为现状、2025年为目标年,采用模型协调优化得出“四定”规模控制目标,以及分行业和区县的用水总量控制指标。结果表明,在全区73.27亿m³用水总量和41.5亿m³耗水约束下,满足全面小康的“四定”规模为750万人、5481亿元GDP、84.7万hm²灌溉面积和791 km²建成区面积。通过对比分析方案的公平性和效率提升状况,揭示了不同行业、区域的水量流转方向,表明约束设置对结果有显著影响,可为区域经济社会发展和水资源管控决策提供参考。     

优化配置水源 实现人水和谐

郑州市城市供水采用地表水地下水联合供水,主要水源有黄河水、傍黄地下水和城区地下水,尖岗和常庄水库蓄水为城市应急水源,预计2010年将增加南水北调水。南水北调中线工程通水后将对郑州市的供水格局产生重大影响。郑州市水资源配置坚持以人为本、人水和谐、可持续发展的原则;优水优用,满足市民饮用优质水需求的原则;逐步改善景观和环境生态用水的原则;鼓励扶持利用再生水、中水、雨水的原则;全面规划和统筹兼顾的原则。达到饮水安全、供水保障、污水回用、雨水利用、排水清洁、水系健康、生态平衡、人水和谐。     

厄立特里亚Zara地区Koka金矿开采的地下水资源可持续性分析

在非洲干旱性气候条件下,水资源的补给量稀缺,做到地下水资源的有效平衡极其重要。在分析Zara科卡金矿水文地质条件的基础上,建立了准三维有限差分地下水流模型,模拟预测了科卡金矿开采期间和封场后,在丰水、枯水和平水3种气候条件下矿山供水对地下水水位降深的影响,并对有、无矿山供水条件下的地下水水位降深进行了对比分析。模拟结果表明:前1~3 a,日供水量约0.97×10~4m~3/a,在4~7 a,日供水量约在1.01×10~4m~3/a,矿山供水开采不会引起当地地下水资源枯竭,且矿山关闭后,含水层水位会很快恢复;即使在增加矿山供水和枯水气候同时出现的最不利条件下,井场中心出现最大地下水位降深为1.0~1.2 m,且距离井场中心距离约2km的边缘区域,地下水位降深仅为0.2 m。模拟结果可为高温干旱地区矿山的供水开采提供科学依据。     

基于多目标不确定性机会约束规划的矿区水资源配置研究

以矿区水资源配置系统为研究对象,针对矿区生态恢复过程水资源配置的多目标、模糊、不确定性的特点,构建多目标不确定性机会约束规划模型对矿区水资源进行优化配置。基于生态优先的配水原则,以碳排放最小化目标代替传统的污染物排放量最小化目标,兼顾碳排放最小化、系统经济效益最大化以及缺水量最小化,建立矿区生态环境-经济社会-水资源协调发展的多目标模型,统筹分配地下水、地表水、矿井水以及再生水。对实际情况中的不确定性因素采用区间参数的方法表示,并通过遗传算法对模型进行求解,得到合理的水资源配置方案。将模型应用于宁夏回族自治区羊场湾矿区,结果表明：以碳排放为目标的不确定性机会约束规划多目标模型能够很好地统筹矿区经济发展目标与水资源节约目标,配置方案可保证各个用水部门的需水满足度达到100%,而以污染物排放量为目标的优化方案存在区域缺水的情况。系统可带来年碳净吸收量(CO₂)为533.7～702.4 t,预期年经济效益为162.3×10⁴～163.7×10⁴元,区域年供水富余量为43.5×10⁴～49.7×10     

煤炭开采对水资源量影响分区研究

煤矿开采是影响河川径流量减少的因素之一,加剧了区域水资源供需矛盾。本研究以黄河中游791个矿井、14个矿区资料为基础,考虑煤层埋深、导水裂隙带发育、煤层顶板含水层分布状况,开展黄河流域中游头潼区间煤炭开采对水资源影响分区的研究。研究结果表明,主采煤层埋深从东北向西南逐渐增加;导水裂隙带发育贯穿至地表多发生在埋深较浅的位置,主要分布在窟野河流域的神木县、伊金霍洛旗、东胜、准格尔旗、榆林市北部地区;煤矿开采对含水层的影响模式划分为影响严重区、影响一般区、无影响区三种。     

基于GWAS模型的武安市水资源优化配置

为缓解河北武安市水资源供需不平衡的突出矛盾,立足水资源精细化管理的需求,构建了武安市GWAS(general water allocation and simulation )模型,并开展规划年(2025年与2030年)不同情景下武安市各乡镇水资源优化配置研究。结果表明:2025年和2030年,平水情景(P=50%)下模型优化配置水量基本可以满足各乡镇水量需求,枯水情景(P=75%)下各乡镇存在不同程度的缺水情况;全市普遍农业缺水,2025年平枯情景农业缺水率分别为6.45%和44.11%,2030年平枯情景农业缺水率分别为5.05%和42.47%;优化后的供水结构改善效果显著,地下水供水量占比在各规划年平枯情景下均有所下降。     

基于GWAS模型的灌区水资源优化配置研究:以淠史杭灌区为例

针对淠史杭灌区“蓄、引、提、调”相结合的“长藤结瓜”式灌溉系统,为实现灌区间、上下游的优化联合配置,采用GWAS模型,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,建立了适用于淠史杭灌区的水资源优化配置模型。配置结果表明:灌区引水量最大,其次为当地地表水和边界提水站提水,中水和浅层地下水作为补充。通过序列年水资源配置,发现相同频率年在处于不同丰枯年份时,可供水量存在明显差异,因此在进行区域水资源配置时,仅分析50%、80%或90%几个频率年往往不能真实反映可供水情况,需进行长序列调配分析。基准年、2025年和2035年在50%和80%保证率下基本不缺水,灌区水资源可实现基本供需平衡。如遇连续干旱年,90%保证率下缺水较严重,可通过合理开发当地水、新增外调水来降低缺水程度。     

淮北采煤塌陷蓄水区地下水流场分布特征分析

为了解淮北采煤塌陷蓄水区地下水分布规律,在充分收集研究区已有相关成果资料的基础上,从研究采煤塌陷区域含水层结构变异入手,运用Visual Modflow软件对研究区地下水流场变化特征进行模拟、分析。结果表明：1）煤层完全开采情况下矿坑不再排水,因采煤矿坑排水而下降的松散层孔隙水水位在降雨补给和河流补给的作用下将逐渐回升,但基本无法恢复至采前水平;2）裂隙岩溶水接受塌陷区湖泊地表水和松散层孔隙水通过垂向网络型导水裂隙带不断入渗补给,导致研究区域裂隙岩溶水水位上升和溢出而形成多个局部水丘。闭坑后采煤塌陷蓄水区地下水流场分布规律研究成果可以为类似采煤塌陷蓄水区地下水资源综合利用提供参考。     

Water Resource Development Study for a Mining Region

A water resource development study has been carried out for a proposed lignite mining area at Bhavnagar district of Gujarat state in India. This work is essentially a case study that uses standard methodology already applied in earlier research studies. The study covers assessment of water resources for the present and future, water balance status and formulation of a management and conservation strategy for the area. Ramdasiya watershed is considered as influencing zone having 31.92 km² area and covering full or part of ten villages with 13 647 population. There is no perennial river or major surface water bodies in the study area and annual average rainfall is only 567 mm. The groundwater is generally potable. Annual utilisable groundwater resource available in the area is 3.30 hm³ and present annual ground water demand for area is 2.967 hm³, whereas annual demand for various uses in theyear 2010 and 2020 would be around 3.298 and 3.659 hm³, respectively. The above problem of water scarcity in theregion has to be mitigated by immediate initiation of suitable short- and long-term water supply augmentation strategy for enhancing the groundwater recharge. To reduce the heavy surface runoff loss (around 40% of rainfall, although some part of it is also utilized as consumptive used) and enhance the groundwater recharge capacity of the area, suitable water retaining structures should be constructed. Interbasin transfer of water is also required to artificially recharge the aquifers for the augmentation of the groundwater potential of the area so as to meet the future demands.     

宁东能源化工基地水资源优化配置研究

宁东能源化工基地水资源极为贫乏,合理配置基地内的水资源对能源基地的发展极其重要。论文采用线性规划模型对宁东能源化工基地的联合供水方案进行了优化研究,提出了地表水和地下水联合供水方案,确定了供水方案中地下水的实际配额和供水路线,得到下述结论:陶乐傍河水源地可向平罗精细化工基地供水0.065×10~8m~3/a;骆驼井应急水源地向横城和鸳鸯湖工矿区供水0.019×10~8m~3/a;吴忠平原2号和3号备选水源地向灵武工矿区供水0.089×10~8m~3/a和0.067×10~8m~3/a;大泉地区的1号水源地向南部的马家滩和积家井工矿区供水0.054×10~8m~3/a。按地下水总供水量0.294×10~8m~3/a和最佳供水路线联合配置地下水,地表水配额只需供水3.136×10~8m~3/a,既能满足宁东能源化工基地2020年规划对水资源需求,又可实现社会经济和环境效益的最大化。     

胶东地区跨流域调水优化配置研究

胶东地区是严重缺水地区,近年来随着城市人口不断增长,工农业生产和经济快速发展,缺水问题越来越突出。以胶东地区缺水较为严重的潍坊、青岛、烟台、威海四个地市为研究区域,结合引黄济青工程和南水北调东线工程实施跨流域调水,缓解供需矛盾,以2020年和2025年为规划水平年,基于水量平衡分析,构建以缺水量最小和调水工程效益最大为目标的多水源多目标优化配置模型,确定调引不同水源(黄河水,黄河水和长江水)时的水资源优化配置方案。配置结果表明:只调引黄河水,受水区不同规划年的缺水量分别降低14%~83%、10%~31%;同时调引黄河水和长江水,受水区不同规划年的缺水量分别降低28%~81%、19%~53%。可见优化配置方案可以有效缓解胶东地区水资源紧缺状况和供需水矛盾,为胶东地区的可持续发展奠定基础。