鸡东县基于水资源整改配置水利工程规划研究

'　　鸡东县基于水资源整改配置水利工程规划研究绪论0.1选题依据及研究意义鸡东县位于黑龙江省鸡西市东南部，始建于1965年，因行政区位于鸡冠山以东而得名，地理坐标东经130°40′39″～131°41′05″，北纬44°51′07″～45°40′58″。东与密山市接壤，西与林口县、穆棱市、鸡西市毗邻，北与勃利县、七台河市相接，南与俄罗斯交界。边界线长113.5km，南北长91km，东西长72.5km，总面积为3243km2，耕地总面积142万亩。近年来随着工农业的快速发展，居民生活水平的提高及工业生产的大幅度增加、农业灌面积不断扩大，人口指数的不断增高等，导致了鸡东县生活、生产用水量的增加。目前，鸡东县水资源面临严峻的形势，主要突出表现在四个方面：水资源供需矛盾鸡东县水资源时程分布很不平衡，受温带大陆性季风气候的影响，降水量年内分配相差悬殊，冬季最少，春季干旱，夏秋雨量集中。降水量年际变化剧烈，容易造成河流特大洪水和严重枯水，甚至发生连续大水年和连续枯水年[1]。加之水质较差，可供开发利用的水量明显不足。水环境受鸡西市和鸡东县排放的污水及天然地质条件的影响，穆棱河水质较差。由于人类活动的影响，水中氨氮、氯离子、亚硝酸根等含量不断增高，改变了水体天然状态；受地层铁、锰含量高的影响，鸡东县地下水中铁、锰含量较高。鸡东县地表水和部分地下水水质均超过饮用水水质标准，不经处理，不能饮用。造成有水不能用，水质型缺水现象的出现。0.2国内外研究现状水资源配置研究始于20世纪40年代中叶，主要是水库优化调度，以后逐渐发展到流域水资源的优化分配，水资源合理配置的研究内容、配置目标、研究方法以及配置机制[2]。水资源配置方面的研究美国发展较早，在水资源的规划与管理中运用系统分析方法。在研究方法上，从水资源单一系统到大规模水系统，从单目标、确定型到多目标、随机型和风险型；在技术手段上，从单纯利用数理统计方法进行分析计算到人机数学模型的结合运用。水资源配置的研究成果非常丰富[3]-[5]。1974年J.L.Cohon和D.H.Marks 研究了不同目标的水资源问题；1975年Y.Y.Haimes[6]在地表水、地下水的联合调度方面采用多层次的模拟模型进行了研究。上世纪90年代以来，水资源配置发展逐渐成熟，理论与方法趋于完善。由于水环境污染现象日益突出，传统上以经济效益最大为目标的水资源配置模式己不能满足需要。随着可持续发展理论的提出，基于可持续发展水资源配置体系逐渐完善[7]-[10]。2000年第二次全球水论坛指出，全球21世纪的总目标是安全供水，要实现水资源的可持续发展，管理是关键因素之一。水资源配置开始注重水质约束、水资源环境效益，由水量型配置向水质型配置发展。国内水资源配置科学研究起步相对较晚，但发展速度较快，与社会经济发展有密切关系。近些年水资源配置主要集中在概念、原则、理论、方法、机制等方面的研究。水资源配置研究发展大致可分三个阶段：单纯水资源供需平衡，到水资源优化配置，再到水资源合理配置[11]。随着可持续发展战略的实施，我国水资源配置研究过程从简单水量配置发展到水量水质联合配置；从经济效益最大化发展到兼顾经济与生态效益最优化；从单纯人工需水发展到资源、经济、社会、生态环境相互协调的动态关系；从长期配置规划发展到与近期生产相结合，从进行可控水资源配置发展到广义水资源配置。第一章鸡东县概况1.1地理位置鸡东县位于黑龙江省鸡西市东南部，始建于1965年，因行政区位于鸡冠山以东而得名，地理坐标东经130°40′39″～131°41′05″，北纬44°51′07″～45°40′58″。东与密山市接壤，西与林口县、穆棱市、鸡西市毗邻，北与勃利县、七台河市相接，南与俄罗斯交界（见图1-1）。边界线长113.5km，南北长91km，东西长72.5km，总面积为3243km2，耕地总面积142万亩。.1.2水文气象条件1.2.1气温鸡东县属中温带大陆性季风气候。春季干旱多风，夏季短，温和多雨，秋季急剧降温变化无常，初霜早，冬季寒冷少雪干燥。多年平均气温4.9℃。最高气温36.5℃，最低气温-35.0℃ 。历年平均相对湿度65%，年均无霜期135d，最大冻结深度2.55m。封冻期一般在10月下旬，解冻期在4月下旬，结冰期200d左右。1.2.2降水鸡东县多年平均降水量在500~550mm之间，总分布趋势为山区大，平原小，面上分布不均匀。降水量年内分配不均匀，汛期6~9月份降水量占全年降水量71.0%，春汛期3~5月份降水量占全年降水量15.0%，冬季10~2月份降水量占全年降水量14.0%。根据资料绘制鸡东县降水量年际、年内分配情况见图1-2和图1-3。..第三章需水预测与供需平衡分析........403.1需水预测概述.............403.1.1需水预测原则及内容........403.1.2需水预测影响因素及计算方法..........423.1.3需水方案设置........453.2需水量预测及结果分析.........453.3可供水量预测.............563.4供需平衡分析.............57第四章基于三条红线约束下水资源优化配置....604.1三条红线配置理论概述........604.2水资源优化配置基础.............604.2.1指标筛选原则.........604.2.2指标的确定.............614.3水资源优化配置模型建立...........624.4水资源优化配置计算结果及分析...........63第五章基于水资源优化配置的水利工程规划......665.1鸡东县水利工程规划总体布局.........665.1.1水利工程现状.........665.1.2规划总体布局.........665.2鸡东县新增蓄水工程设计...........675.3鸡东县新增引水工程设计...........82第五章基于水资源优化配置的水利工程规划5.1鸡东县水利工程规划总体布局 鸡东县的水利工程已初具一定规模，一般具有防洪、灌溉、供水、养殖等综合效益，对控制洪水、拦蓄径流、兴利除害、防治水土流失、促进社会经济发展，综合开发利用水资源发挥重要作用，但也存在一些问题。鸡东县蓄水工程大部分建于60~70年代。由于当时经济及技术条件限制，大部分小型水库工程标准较低。加之疏于管理和部分工程控制流域水土流失严重，造成部分水库库容淤积较为严重，有的甚至死水位以下已经淤平。病险水库难以发挥正常工程效益从而降低供水能力。穆棱河流域水污染较严重，大石头河、锅盔河等河流开发利用率较低。城镇生活和工业生产用水主要为深层地下水，农村生活、生产、养殖则是以分散开采浅层地下水为主。地表水蓄水空间不足、工程管理缺失、污染问题加剧等均影响鸡东县水资源开发利用。因此，加强工程管理，恢复病险水库供水能力是急需解决的问题。由《鸡东县水利发展十二五规划》可知，鸡东县引水、提水工程如下：共有渠首工程16座，干渠29条，总长度180.40km，排干25条，总长度115.0km，主要截流沟11条，总长度53.7km，骨干建筑物325座。现有水田灌溉井199眼，其中：大井45眼，小井154眼；水田补水井1400眼，其中：大井452眼，小井948眼；抗旱设备100台套，抽水站40处，现有小塘坝24处。这些引水工程、提水工程以及设备在农业生产和农村生活及抗御自然灾害中发挥了巨大作用。..结论本文以鸡东县为研究对象，通过分析鸡东县自然地理条件、社会经济发展状况、水资源特点和开发利用存在的问题，运用等值线法和均衡分析方法明确鸡东县水资源总量及可利用量。采用用水定额法和统计预测模型，对鸡东县需水和供水进行预测，设置两种需水预测方案，进行一次供需平衡分析和二次供需平衡分析。在供需平衡分析基础上，建立三条红线约束下进行水资源优化配置模型。基于优化配置结果进行鸡东县水利工程规划。具体研究成果总结如下：（1）鸡东县水资源总量为5.26亿m3，其中地表水资源量为4.51亿m3，可利用量为18050.6万m3；地下水资源量为1.85亿m3，可开采量为10603.86万m3。通过分析计算可知，鸡东县水资源开发利用存在问题主要体现在：①水资源时空分布不均，供需矛盾突出，地表水蓄水空间缺乏，可利用量不足；②水资源开发利用总体水平不高、利用效率较低，浪费现象较严重；③工业废水和生活污水的排放量不断增加，水环境日益恶化；④水资源开发利用、配置、保护管理模式不健全。 （2）在分析需水预测的影响因素、方法的基础上，采用用水定额法与指数法、对数法、趋势法3种统计方法进行规划水平年需水预测。通过对比分析，用水定额法为本次需水预测最佳方法，预测结果较为合理。由于社会经济发展存在不确定因素，统计方法是利用历年用水资料很难更准确预测未来需水量，因此需水预测结果只作为参考。基本需水方案下，2015年、2020年和2030年鸡东县需水量分别27360.31万m3、27473.54万m3和28813.93万m3；节水需水方案下，2015年、2020年和2030年鸡东县需水量分别25559.44万m3、25624.59万m3、25837.79万m3。在两组需水预测方案基础上，分析了鸡东县用水时间、用水结构等方面的变化。明确鸡东县具有一定节水潜力。'