区域工农业水权转让的城市水资源优化配置

第３期（第３３４期）　吉　林　水　利　２０１０年３月　［文章编号］１００９—２８４６（２０１０）０３—００３９—０３　区域工农业水权转让的城市水资源优化配置　于洪霞　，喻松阳。　（１．辽宁省清河水库管理局，辽宁　铁岭１１２００３；　２．辽宁省石佛寺水库建设管理局，辽宁　沈阳　１１０１２９）　

［摘要］　由定性分析及已有水权交易工程实例得出，水权转让可解决城市缺本问题，使交易双方的收益均得到增加，具　有较好的社会效益及经济效益，研究水权转让对城市水责泺配置的影响具有一定的实际意叉，如何合理进行水权转让来　迭到城市水量ｊ幕的优化配置将成为未来研究的发展趋势。　［关键词］　工农业水权ｌ城市水资源，优化配置　［中囤分类号］ＴＶＺＩ３．９　［文献标识码］　Ｂ　

１　基于工农业水权转让的城市水资源配置　水权转让以及水资源配置的目的就是在缓解　水资源供需矛盾的前提下，达到区域可持续发展　和水资源永续利用。其实质就是提高水资源的配　置效率，一方面提高水的分配效率，合理解决各　部门和各行业（包括环境和生态用水）之间的竞　争用水；另一方面则是提高水的利用效率，促使　各部门和各行业内部节约高效用水。　基于水权转让的水资源合理配置是指在一个　特定区域内，以可持续发展为总原则，依据国家　相关法律、行政、经济以及技术等手段，对各种　形式的水源，通过工程措施与非工程措施在各个　用水部门之间进行科学分配，经水权转让在地区　间或用水户间进行再次协调分配、处理水资源天　然分布与生产力布局的相互关系，为国家实施可　持续发展战略创造有利的水资源条件。　根据稀缺资源分配的经济学原理，结合水权　转让的原则及目标，基于水权转让的水资源优化　配置在遵循一般水资源配置原则的基础上，各分　配原则有其自身特殊的涵义，分别为：　１．１高效性原则　水权交易及水权分配的主要目的是水资源的　高效利用，因此在此基础上的水资源配置的主要　原则也要遵循效益最大。在通常情况下，各地区　的工业和农业生产函数在相同供水量下的效益是　不相同的，为使用水达到高效原则，可将水权在　用水户之间进行转让，通过交易使双方达到双　［收稿日期］２００９一ｌ２—１５　［作者简介］于洪霞（１９７０一），女，工程师。　赢。本章的高效性原则主要体现为工农业水权的　转让及水资源配置模型中的用水优先次序及用水　成本上。　１．２公平性原则　水作为人类生存必不可少的资源，不能单纯　考虑效益准则，必须满足不同区域间以及区域内　不同部门和用水户都具有生存的条件。在通常情　况下，水资源配置的公平性原则主要体现在各分　区及各用水户的用水权利平等上。工农业水权转　让下的公平性则主要指工农业水权转让量要兼顾　转让双方的用水权利平等，同时在转让价格的确　定时要考虑转让双方的经济效益及承受能力，使　得交易价格的确定具有一定的公平性。　１．３可持续性原则　水资源可持续利用是在维护水资源的持续性　和生态系统完整性的条件下，支持人口、资源、　环境和经济协调发展和满足代内和代际的用水需　要的全部过程。在工农业水权转让条件下的水资　源配置，要考虑水权转让对灌区生活、生态、经　济的影响，并且必须考虑相应的农业节水工程实　施计划的可行性，以保证在实施水权转让时农业　节水工程就能够投入正常使用。　１．４系统性原则　系统性原则主要强调水资源合理配置要将流　域或区域作为一个完整的有机体，注重系统内部　的协调性和外部环境的适应性。在保证社会稳定　和粮食安全的前提下，根据水资源的平衡关系，　统筹考虑各用水户的用水需求，实现本地水资　吉林水利　区域工农业水权转让的城市水资源优化配置　于洪霞等２０１０年３月　源、中水、海水等非传统水源的联合利用，以及　市场调控下的工农业水权转让。　

２水资源配置模型体系　已有水资源优化配置的研究成果显示其配置　的目标主要体现为社会、经济及环境三个目标，　具体表现为缺水量最小、效益最大以及污水排放　最小等，其中污水排放多作为约束条件处理。从　已有理论研究及工程实际案例分析看出，在需水　大于供水的情况下，决定水资源优化配置方案的　主要目标函数为缺水量最小及经济效益最大两个　目标，其中经济效益最大也可表示为缺水损失最　小，用水允许破坏深度阈值范围内，缺水量与缺　水损失之问近似为线性关系，即用水户缺水量的　最小对应缺水损失的最小，因此，缺水情况下确　定水资源合理配置的目标为：按照用水优先级，　在各用水户用水允许破坏深度阈值范围内，系统　的缺水总量最小；在需水小于供水的条件下，经　济效益最大目标可体现在取水费用最小，因此在　不缺水条件下，不同水源的水资源配置的目标为　取水费用最小。　基于水权研究的水资源优化配置目标是通过　水资源供需平衡分析，提出相应的水权研究措　施，通过工农业水权转让、跨流域引水等措施使　城市水资源适应经济发展和人民生活的需要，还　应尽可能地满足人类所依赖的生态环境对水资源　的需求，以及未来社会对水资源的基本需求。本　章水资源配置方式主要为不同水源在不同用水户　之间的分配，结合水权研究，将水资源配置情况　分为两类：①当区域缺水时，以缺水量最小为目　标函数，根据不同用水户的用水优先次序及不同　水源的供水能力，根据用水户的用水限制，使得　系统的缺水总量最小；②当通过开源节流等工程　措施使得区域供水大于需水时，以取水成本最小　为目标函数，根据各水源的供水能力及供水成　本，使得系统取用水费用最小。　２．１　目标函数　通过上述分析，考虑水源、用水户、环境等　约束，本文建立水资源配置目标函数模型形式为　Ｆ：　Ｑ＞ｘ　（１）　＼厂２（ｚ）　Ｑ＞Ｘ　Ｇ（　）４０　（２）　式中：Ｘ为决策变量，ｆｘ（　）、，２（ｚ）分别表　示缺水量最小目标、用水费用最小目标，Ｑ为需　水总量，Ｘ为供水总量，Ｇ（ｚ）为约束条件集，　表示水资源承载力、水质要求、环境容量、及其　他社会约束的状态方程。　１）缺水量最小目标：其目标是在各用水户　用水允许破坏深度阈值范围内，系统的缺水总量　最小。　，ｌ（　）＝ｍｉｎ｛叫』∑（Ｑ一∑　））　（３）　式中：　为　用水户的用水次序顺序；Ｑ为　用水户的需水量；ｚ　为ｉ水源对Ｊ用水户的供水　量。　２）用水费用最小目标：不同水源的取水成　本各不相同，取水费用最小目标是在满足城市各　用水户用水的情况下，其用水费用达到最小。　ｆ　，　ｆ２（ｚ）＝ｍｉｎｆ∑ｅｆ∑ｘ　）　（４）　’Ｉ一１　Ｊ＝１　式中：　为ｉ水源的取水成本。　２．２约束条件　水资源优化配置的约束主要是考虑水源供水　能力、用水户需水量限制等，其约束条件为：　１）水源供水能力约束　ｒ　∑ｚ　≤Ｗｆ　（５）　＝１　式中：ｗ　为ｉ水源的可供水量。　２）用水户需水能力约束　，　ｚ　≤　≤　。　（６）　

＝１　式中：　、　分别表示　用水户的最大、最　

小需水量。　３）水质约束　ＷＱ　≥ｗＱ　ｍｉｎ　（７）　式中：ＷＱ　为ｉ水源的水质等级；ＷＱ川　为　用　水户的最低水质等级要求。考虑到不同用水户对　水质的要求，在水资源配置中实行分质供水。其　中：生活用水的水源水质不低于Ⅲ类水，工业用　水的水源水质不低于Ⅳ类水，农业灌溉用水和生　态用水的水源水质不低予Ｖ类水。　４）污水排放约束　ｆ　Ｐｊ　ｚ　≤Ｐ』　（８）　

式中：Ｐ　为　用水户的污水排放系数；　为　用水户的污水排放标准。　５）变量非负约束　

ｄ≥０　（９）　２．３模型参数确定　上述水资源优化配置模型参数较多，各参数　的确定方法为：　吉林水利　区域工农业水权转让的城市水资源优化配置　于洪霞等２０１０年３月　１）各用水户权重ｃｃ，　的确定：用水户一般分　为生活、工业、农业及生态，其优先位序为生活　＞生态＞工业＞农业，应用层次分析法或模糊　二元对比排序来确定各用水户权重系数。　２）取水成本系数ｅ　的确定：各用水户的地　表水、地下水取水费用采用城市自来水价格；外　调水费用由调水工程成本确定；中水取水成本参　照已有研究成果。　３　结　论　城市供水系统是城市大系统的一个重要组成　部分，它关系到城市的生存和发展，本文通过分　析城市的水源及用水户建立了城市水资源的优化　配置模型。通过研究本文取得了如下成果：①　在本地水源供水情况下处于缺水的区域，通过确　定各用水户的用水优先次序，以缺水量最小为目　标函数对区域水资源进行配置，得出决策者的满　意配置方案；②在前方案的基础上，考虑对农　业进行节水改造，通过工农业水权转让来满足区　域需水要求，得出工农业水权转让情况下大连市　水资源配置方案，分析了工农业水权转让的经济　效益；③为进行比较，以前方案为基础，考虑　当不进行农业节水，通过引进外调水的方式来满　足区域用水需求。并以取水费用最小为目标函数　对各水源在不同用水户间进行配置，得到引进外　调水情况下区域水资源配置方案，并分析各水源　的取水费用。口　

（上接第３８页）　许上下限，计算结果如下表。　通过计算可得该水文序列的自相关系数及允　

表２　抚顺市多年平均降雨量自相关系数计算表　ｒｋ　１　０．０４２　—０．１５６　—０．０９４　０．０ｌ１　允许上限０．２６７　０．２６９　０．２７２　０．２７５　０．２７８　允许下限　一Ｏ．３１１　一Ｏ．３１５　－０．３１９　—０．３２３　－０．３２７　Ｋ　７　８　９　１０　１１　ｒｋ　一０．０２７　０．０５８　０．０７７　０．１１７　０．０９６　允许上限０．２８７　０．２９１　０．２９４　０．２９８　０．３０２　允许下限　一Ｏ．３４０　－０．３４５　－０．３５０　－０．３５５　－０．３６１　

—０．１２８　Ｏ．　Ｚ８１　—０．３３１　１２　０．０５４　０．３０６　—０．３６６　一Ｏ．２５１　０．２８４　—０．３３５　

根据上表数据绘制该水文序列的自相关图　５　结　论　（图１）。　

１・２　１　０．８　ｒｋ　Ｏ・６　０．４　Ｏ．２　０　—０．２　—０．４　

—０．６　

图５　抚顺市多年平均年降水量自相关图　由上图可知：计算的自相关系数在上、下　容许限之间，则可推断该抚顺市多年平均降水量　序列独立。　

１）抚顺市多年平均降雨量有逐年减少的趋　势。　２）抚顺市多年平均降雨量的一阶自相关系　数为０．０４２，自相关性不太好。　３）抚顺市多年平均降雨量存在周期性变化，　周期约为１２年左右。口　参考文献：　［１］查红．盐城市２００６年特大梅雨洪水特征及成因分析．江苏　水利，２００８，８：３３—３５　［２］汪丽娜、牵粤安、陈晓宏．合水水库降雨径流年内年际变　

化特性分析．广东水利水电，２００８，５：３—７　［３］石代军．降水童料系列代表性分析．吉林水利。２００４，１２。　

１—３　［４］曲小红、石生新、荣丰涛．降雨径流季列的一致性分析．　

山西水利科技，１９９９，１ｔ　３４　［５］吴俊秀、唐继业、李百福．辽宁省第二次水资源评价资料　系列代表性分析．东北水利水电，２００４，３（２２）：５—６　［６］王双银、张鑫．水资源评价．西北农林科技大学水利与建　筑工程学院，２００５．１７—２７