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基于水库群联网联调的区域水资源配置效率研究

文档作者：叶舟文档来源：浙江水利水电学院		点击数：	更新时间： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１６ - ０２ - １５
基金项目 ：浙江省自然科学基金项目 “基于激励相容理论 的区域水资源配置模型研究” （LY １４G ０３００２３） 。
作者简介 ：叶 舟 （１９６４ - ） ，男 ，教授级高级工程师 ，主 要从事水资源、水能资源配置等方面的研究工
作。E_m ail ：３０４３１０９２９１＠ qq.com
基于水库群联网联调的区域水资源
配置效率研究
叶 舟
（浙江水利水电学院，浙江杭州３１００１６）
摘 要：利用案例研究了水库群联网联调对区域水资源配置效率的影响， 并结合浙江省２ 个县市的工程实证了这种效
率的影响。水资源配置效率涉及工程和经济两个层面，资源配置效率的提高是制度与技术两个方面共同作用的结果。从联
网联调构成物质网络到水权交易产生内在激励机制，从农业灌溉联网联调到城镇供水、生态用水的联网联调，都证明了水
库群联网联调效率的明显； 这种效率主要来自于联网引起的水库资源的集聚和洪水资源化的合理利用， 水库群联网联调是
区域水资源优化配置未来发展的一种重要模式。图２ 幅，表３ 个。
关键词：水库群； 联网联调；区域水资源； 配置效率
1 问题的提出
区域水资源配置是流域水资源配置的一个重要
组成部分， 区域水资源配置遇到的主要问题是降雨
时空分布不均， 一般解决降雨时空不均的重要手段
是通过建设水库等工程并进行科学调度。２０ 世纪
七八十年代以前， 由于已建水库数量少， 区域内往
往只能依靠１ 座或几座控制性水库发挥作用提高流
域或区域防洪、灌溉能力， 而缺少控制性水库的区
域水资源配置效率就较低。到了９０ 年代后， 国家
加大水利等基础设施投入， 区域内新建水库数量不
断增多， 可以根据区域内不同的流域来水情况进行
多水库联合调度， 为联网联调提高区域水资源配置
效率提供了重要基础。
水资源配置不仅要解决传统的农业灌溉、生
活、工业用水， 而且还要在生态、环境用水方面发
挥作用， 因此区域水资源配置目标是根据区域水资
源禀赋在保障生态、环境安全基础上实现区域经济
社会可持续发展。区域水资源越稀缺， 资源配置的
作用就越显得重要。利用现代科学技术， 使某些拥
有多座水库的区域， 或缺少控制性大水库但拥有许
多中小水库的区域， 可以通过水库群联网联调提高
水资源配置效率。区域水库群联网联调就是指在某
个区域内， 通过建设隧洞、渠道、河道等工程将水
库群进行联网， 然后根据实际来水情况进行调度，
将区域水资源配置演变成为在保障生态环境用水安
全的条件下实现区域经济社会可持续发展。
2 水库群联网联调提升资源配置效率
２.１ 水库群联网联调工程
水库群联网联调工程包括３ 个部分： 首先是联
网， 就是将各种重要的水库利用渠道、管道、隧洞
工程连通， 形成水库群网络。其次是联调， 就是水
量联合调度； 当不同流域降水差别较大时， 不同流
域水库之间可以调剂水量， 特别是在洪水期间将多
余的洪水调剂到其他有足够库容的水库， 从而减少
弃水。第三是联供， 就是利用水库群形成的网络将
水供应到区域内各种水资源的用途上， 包括工农业
用水、城镇生活用水、河道景观用水、生态用水
等， 这种供水可以是多种方案的组合。
· １ ·
小水电 ２０１６ 年第３ 期（总第１８９ 期） 农村水电及电气化
２.２ 联网联调提高资源配置效率的机理
水资源是一种资源， 相对于水资源来说水库库
容同样是一种资源。通过水库群联网联调可以充分
发挥这两种资源的利用效率， 最终使水资源利用效
率提高。一般说来， 水库群联网联调效率提高主要
体现在下面３ 个方面：
一是通过联网可以提高水资源利用价值。特别
是对具有许多小水库的区域， 分散的小水库联网后
集约使用， 可使众多小水源变成一个大水源， 水资
源利用价值得到提升； 在水权交易的激励下， 可以
有效地把富余的农业用水、环境用水转换到生活、
工业用水上。
二是通过联网联调减少弃水， 提高水资源利用
率。与分散的水库相比， 水库群联网联调提升的是
系统效率， 其效率具体体现在下面几个方面： 首先
是在相同降雨量的情况下， 由于不同的水库集雨面
积不同， 通过联调可以调剂降雨的径流量， 将集雨
面积大的水库径流调剂到集雨面积小的水库。其次
是由于不同的水库对应不同的水厂， 由于地理位置
或经济结构不同等造成的原因， 存在大水库对应小
水厂， 小水库对应大水厂的不协调情况， 这种情况
可以通过联网联调解决。再次是降低供水企业存在
的风险。网络供水可以在不同地区之间调剂供水
量，减少由于需水量波动幅度大带给水厂的风险，
特别是当某些产业整体兴衰带来的需水量波动大引
起的风险。
三是联网联调可以在突发事件发生时提高供水
保证率。特别是发生污染等应急事件时凸显生态效
益， 联网联调可以保证区域内河道一定的生态流量
和环境水量。
２.３ 引入水权交易建立市场激励机制
水库联网联调的主体是政府部门， 政府在获取
一定信息的条件下对水库进行计划调度， 但由于存
在一定程度的信息滞后性和不对称， 需要建立一种
激励兼容的机制克服政府联网联调中存在的这些
缺陷。
水库群联网形成网络结构， 实现区域水资源联
合调度， 最终提高水资源配置效率， 这仅仅具备了
可能性。理论上讲是可能的， 但现实中由于降雨的
不确定性、水资源供给的公共属性等使这种预期效
率的实现必须在解决体制机制问题之上。从机制上
看， 必须建立水权交易市场， 使各座水库、用水户
具有内在的经济激励， 并做到水资源稀缺程度的信
息公开， 尽可能降低获取信息的成本； 同时建立政
府干预机制， 在严重的干旱灾害发生时政府可以直
接干预水库之间的调水， 从而可以打消水权交易中
经济主体的各种后顾之忧。从体制上看， 水库单
位、供水企业、灌溉企业要成为独立的经济利益主
体， 成为追求利益最大化的市场主体。独立的经济
主体是水权交易实施的前提， 也是水资源配置效率
实现前提。
水资源配置效率来自于经济主体自利行为， 是
内在激励的结果。水库中的水资源可以用于不同的
目的， 但归纳起来可以分为５ 种： 即农业用水、生
活用水、工业用水、环境用水、生态用水。生活
（工业） 用水进管道， 其余水要么存在河道中， 要
么通过河道输送。由于边际价值的差异， 进河道的
水可能转换进入管道， 这时意味着水资源利用方向
和利益主体发生变化， 从低价值用途转向相对高价
值用途。如果这种转换伴随着交易及其经济补偿，
那么这是一种可持续发展行为， 各经济主体对交易
具有内在的动力， 是一种激励兼容。
3 工程案例研究
永康市是浙江省的一个县级市， 宁波市是浙江
省的一个地级市， 研究这两个区域的水资源配置具
有典型性。前者水库联网工程最早起步于９０ 年代，
当时主要用于农业灌溉， 进入新世纪后才从农业用
水改变为城市供水； 而后者联网联调工程是最近
１０ 年的事， 最初目的就是解决城市供水。
３.１ 永康案例： 联网灌溉到联网供水
永康是一个典型的丘陵地区， 全县没有１ 座大
型水库， 最大的杨溪水库库容仅５ ３１６ m ３ 。９０ 年代
以前水库大都用于农业灌溉， 城区供水的水源来自
河道， 高低不平的土地对于灌溉来说特别的困难。
为了解决全县农业灌溉， 该市利用杨溪水库东西走
向的“华东飞渡” ， 把城市北面的４ 座水库的下游
灌溉水渠进行沟通联网， 这４ 座水库分别是洪塘坑
水库、太平水库、上黄水库、黄坟水库， 沟通联网
后杨溪水库与这４ 座水库联合调度灌溉， 资源尽可
· ２ ·
农村水电及电气化 SM A LL H Y D RO POW ER ２０１６ N o.3 ， TotalN o.189
能得到充分利用。
９０ 年代后期， 永康城区（含芝英街道， 下同）
供水的水源由河道水改用杨溪水库， 杨溪水库成为
城区供水的惟一水源； 此后杨溪水库在城区供水中
一直发挥着重要作用。２０１３ 年实际向城区供水
４ ９６０ 万m ３ ，已经接近９５％ 设计供水保证率５ ０００ 万m ３ 。
然而这几年城区需水量每年还在以１０％ 以上的速
度增长， 因此依靠杨溪水库作为惟一水源已凸现风
险， 必须寻找城区供水新水源。实施北部水库联网
工程， 通过渡槽、渠道把城市北部的５ 座水库联网
（见图１） ， 形成了城区水厂的第二水源（见表１） 。
表1 永康水库联网工程中涉及的有关水库
水库名称
集雨面积
／km ２
正常库容
／亿m ３ 正常设计
水位／m
供水厂名称
和规模／万t
供水区域人
口数／万人
设计灌区
面积／万亩
杨溪水库 １２４ ５ ３１６ １５３.８４ 南山２２ ５０ １４.４ 太平水库 ８３ ３ ２２６ １４５.７５ 桥下３.７５ １０ ６.８ 三渡溪水库 ２２.２４ ９２１ １９８.７６ 象珠３.２５ ６ ３.２５ （含黄坟） 四大坑水库 ３.５６ ９７ ２６２.６０ ０.０４ 黄坟水库 １９.９３ ４３５ １７２.６５ 黄坟０.６ ２ ２.０ 洪塘坑水库 ７.６４ ４２２ １７２.３３ 洪塘坑０.６ ２ １.０ 注： 南山水厂规模中含芝英２ 万t／d ， 黄坟水库扩建后集雨面积变为１９.９３ ＋ ９.８５ km ２ ， 正常库容８２７ 万m ３ ， 正常水位
１８０ m 。
北部水库联网工程由下列工程组成： 一是新建
棠溪山塘， 新增集雨面积１６.９ km ２ ， 库容
９ 万多m ３ 。续建四大坑水库， 库容从３４.８ 万m ３ 扩
大到９０ 多万m ３ 。扩建黄坟水库， 库容从５２０ 万m ３
扩大到９７９ 万m ３ ， 共可增库容５００ 多万m ３ 。二是
建棠溪山塘引水工程， 将水引到四大坑水库， 总共
可增加引水面积２０ 多km ２ 。三是将北部的太平、
洪塘坑、四大坑、三渡溪、黄坟等５ 座水库联网，
建设隧洞７ km 多， 引水管道４０ 多km ， 作为城区供
水的第二水源， 年可向城区供水３ ０００ 万m ３ ， 解决
永康城区目前杨溪水库单水源供水、水量不足、供
水保证率低的问题。据初步估算联网工程总投资需
８.２ 亿元。
从表１ 中可以看出， 除太平水库外， 北部水库
联通工程中的其他４ 座水库均为小型水库。该工程
实施后， 通过这５ 座中小水库联合调度， 预计每年
可给城区增加优质原水供水能力３ ０００ 万m ３ 左右，
相当于新建１ 座中型水库， 基本上可以解决近期缺
水问题。远期发展需水量拟通过瓯江好溪流域的潜
明水库引水工程、永康市磐安引水隧洞工程等跨流
域引进潜明水库和虬里水库的水解决， 需要建立３
个县市之间水权交易及经济补偿机制。
图1 永康水库群联网联调示意
３.２ 宁波案例： 联网供水到联调联供
该案例主要是解决城市供水原水问题。根据宁
波市预测， 到２０２０ 年后全市每年需水量将达到并
超过３０ 亿m ３ ， 中心城区优质需水量将达到６.２８ 亿
m ３ （目前现有水库包括白溪、周公宅、横山、亭
下、皎口、横溪、三溪浦等水库可向中心城区供优
质原水５.７ 亿m ３ ） 。届时宁波境内水库将不能满足
水资源供需缺口， 而境内也找不到可以建设大型水
库的地方。目前宁波市已经建成大型水库６ 座、中
型水库２６ 座、小型水库３７９ 座， 这些水源工程分
· ３ ·
小水电 ２０１６ 年第３ 期（总第１８９ 期） 农村水电及电气化
散在全市各地， 但分布不均衡， 致使某些地方水
丰，某些地方水枯。２００５ 年宁波市决定成立原水
公司专门负责城市供水水源的开发和管理。公司成
立后， 相继实施了跨流域、跨地区的钦寸水库引水
工程、西线联网联调工程等。
图2 宁波水库群联网联调示意
联网联调工程实施后， 实现了包括钦寸水库在
内的１１ 座水库水资源的统一配置。根据水库分布
情况， 宁波市将水库规划成东线和西线两大片分别
联网， 然后实施东西线连通工程， 把东线片和西线
片连接起来进行整体调度。东线水库包括白溪水
库、横山水库、横溪水库、三溪浦水库、东钱湖水
库等（见表２） ， 这些水库成功联网； 西线水库包
括亭下水库、周公宅水库、皎口水库、溪下水库、
在建的钦寸水库和远期的许江岸水库（见表３） ；
西线联网工程由钦寸水库亭下至宁波引水工程、溪
下水库引水工程、皎口水库至溪下水库连通工程以
及东西线（岭脚至萧镇段） 连通工程４ 部分组成
（见图２） 。东西线联通工程实施后， 东西两线的水
库全部联通， 实现１１ 座水库联合调度。
表2 宁波东线联网水库基本情况
水库名称
集雨面积
／km ２ 正常库容
／亿m ３ 正常设计
水位／m
供水水厂
供水区域人口
数量／万人
水厂高程
／m
白溪水库 ２５４ １.４５ １７０ 北仑水厂， 江东水厂，
东钱湖水厂
北仑２.０ ， 江东２.３ ， 东钱湖５０
横山水库 １５０.８ ０.７６５ １０９.６７ 东钱湖水厂 ５０ 横溪水库 ３９.８ ０.２５ ３１.４２ 现供地方
乡镇水厂
东钱湖水库不供水厂
三溪浦水库 ４８.８ ０.２４５ ３２.６２ 镇海炼化、港埠公司、
乡镇水厂
表3 宁波西线联网水库基本情况
水库名称
集雨面积
／km ２ 正常库容
／亿m ３ 正常设计
水位／m
供水水厂名称
／ （万t·d - １ ）
供水区域人
口数量／万人
水厂高程
／m
钦寸水库 ３１６ １.７６６ ９８ 主供桃源水厂 （５０） 溪下水库 ２９.９ ０.２０７ ４ ５５ 辅供桃源水厂 （５０） 亭下水库 １７６ １.００ ８２.６５ 联调联供 （江东水厂） 江东２.３ 许江岸水库（规划中） 联调联供（江东水厂）
皎口水库 ２５９ ０.７８０ ７ ６８.０８ 毛家坪水厂 （５０） 周公宅水库 １３２ ０.９６０ ８ ２３１.１３ 毛家坪水厂 （５０） 注： 桃源水厂２０１７ 年建成，设计供水能力５０ 万t／d ， 主要供杭州湾新区；亭下水库在保障奉化及下游需水基础上， 加
入联调联供。（下转第１７ 页）
· ４ ·
农村水电及电气化 SM A LL H Y D RO POW ER ２０１６ N o.3 ， TotalN o.189
右岸渗流压力水位： R ０１A 、R ０４A 与上游水位
相关性较密切， 与上游水位同趋势上升， 从过程线
看R ０４A 与上游水位几乎重合， R ０１A 测点的位势
在８０％ 以上， R ０４A 测点的位势在９５％ 以上，
R ０２A 、R ０３A 水位测值随着降雨变化， R ０２A 测点
的位势在７０％ ～ ８０％ 之间， R ０３A 位势在５０％ ～
６０％ 之间。R ０５A 、R ０６A 由于传感器故障于２００９ 年
停止观测。
两岸绕渗防渗效果较差。
３.４ 渗流量资料分析
为排除降雨量的影响， 选取当日和上一周无降
雨条件下的渗流量资料进行分析， 渗流量均小于
４ L ／s ， 量水堰的监测水质清澈， 能见度较高， 渗
流未见明显异常， 库水位与渗流量关系不密切， 反
映心墙未遭破坏， 防渗效果较好。
4 结 论
（１） 主坝心墙、代替料、砂砾石、坝基及坝肩
部位均布设渗流监测设施， 监测设施布置合理， 资
料完整， 对大坝安全运行与管理起到重要作用。
（２） 心墙内靠近上游坡的测点水位与库水位相
关密切， 相应的位势值均在８０％ 以上， 靠近下游
侧的测点水位与库水位相关性稍差， 位势７０％ 以
上，心墙内所有测压管水位与库水位相关性均
较好。
（３） 主坝段代替料存在饱水区， 与砂砾石层渗
透自由面之间存在非饱和区， 代替料内大部分测点
水位与库水位相关且稍滞后于库水位， 同时也受两
岸绕坝渗流和降雨的影响。
（４） 砂砾石排水层内各测点水位值比较稳定，
变幅小， 砂卵石层排水效果良好。
（５） 绕坝渗流明显， 右岸绕渗大于左岸， 两岸
防渗帷幕防渗效果差。
■
责任编辑 吴 昊
（上接第４ 页）
联网联调工程全部建成后， 原来各水厂由相应
的水库分别负责原水供应的格局被打破， 形成了网
络供水的新格局。如原来皎口水库、周公宅水库供
水毛家坪水厂， 钦寸水库、亭下水库供水桃源水
厂，白溪水库、横山水库供水北仑水厂、江东水
厂、东钱湖水厂， 这些水厂在联网联调工程实施后
由水库群形成的网络联合供水。
３.３ 案例评价
这２ 个案例由于联网时间、区域规模、服务对
象的差异， 我们可以从中发现水库群联网联调在不
同的阶段、不同的区域显现不同的效率。永康案例
的特点： 一是通过产业结构的调整， 水资源从农业
用水调整为城区用水； 二是水库联网将几座小型水
库的水资源集约、高效利用， 中小水库联网联调解
决了城区的第二水源； 三是未来水资源进一步增加
供给需要通过外部引水、水权交易形成激励机制解
决。宁波案例的特点： 一是几座大中型水库通过联
网联调形成网络供水， 提高了供水保证率； 二是通
过防汛期洪水资源化利用， 每年增加了约
３ ７００ 万m ３水资源供给； 三是实现了分质供水， 联
网联调水库解决生活用水和环境用水， 工业用水由
其他水库负责解决。
4 结 语
区域水库群联网联调实现了水资源配置效率的
提升， 这其中既利用了政府的行政指令， 又借助了
有效的市场机制， 再次印证了市场与政府在水资源
配置中的重要作用。区域内水库之间的水权交易可
以实现激励兼容， 从更大的范围看， 区域从外部引
水也可以借用水权交易和经济补偿， 同样能有效处
理不同利益主体之间的利益分配问题， 降低交易费
用， 从而提高资源配置效率。因此， 无论区域内水
资源整合还是区域外引水参与联合调度， 制度保证
下的产权交易和合作博弈显得十分重要。
■
责任编辑 吴 昊

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