长白山矿泉水集中区水资源开发利用水平评价和优化配置研究

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本研究依托的是国家重点研发计划《长白山区水资源高效利用及其安全保障技术研发与应用》中的专题《地下水资源和优质矿泉水资源高效利用模式与技术》的内容,并结合十四五规划中“节水型社会”建设的新目标,对区域水资源开发利用水平评价指标体系的构建及评价方法和水资源优化配置的方法展开研究。节水型社会是我国实现可持续,高质量发展的重要途径,不仅解决了我国日益严重的缺水问题,也保障了水资源的开发利用。虽然在十三五的节水规划中用水效率有所提高,节水政策和措施更加完善。但我国仍然存在城镇供水管网漏损率过高,工业部分行业用水重复利用率偏低等节水问题。本文从节水型社会的角度出发,探讨了水资源开发利用水平的概念,并构建了包括水资源开发利用现状、水资源利用效率、水资源利用效益和区域发展能力等4个子系统和33个指标的评价指标体系。该指标体系能充分反映人类活动和水资源状态对经济发展的支撑和约束作用,为城市发展和社会进步以及水资源管理提供科学有效的指导。为了提升区域的水资源开发利用水平,加快节水型社会的构建。本文采用了水资源优化配置的方法优化区域的用水结构,提升整个区域的用水效率和用水效益。从社会效益、经济效益、生态效益和节水量的4个目标函数和8个约束条件构建了水资源优化配置模型,使用NSGA-Ⅱ算法进行求解。长白山区内水资源丰富,水质良好,是国际公认的三大矿泉水资源地之一,本文选取了长白山矿泉水集中区(靖宇县、抚松县和安图县)作为实例研究,这三个县已勘探的矿泉水资源量占整个长白山区域已勘探的矿泉水资源量的78.4%以上。本研究推进了长白山矿泉水集中区优质水资源的开发利用和节水型社会建设,并对其他地区也有指导和借鉴意义。采用本研究的指标体系和层次分析法-投影寻踪法(AHP-PP)的主客观结合的评价方法,分析评价了2010年~2019年研究区各县的水资源开发利用水平。结果表明靖宇县的水资源开发利用水平评价等级从2010年的Ⅳ级转变为2019年的Ⅰ级,抚松县从2010年的Ⅳ级改善为Ⅱ级,安图县由Ⅴ级改善为Ⅱ级。以2025年和2030年两个规划年对研究区各县进行了供需水量预测和平衡分析。结果表明在各规划年来水保证率(P)=50%和75%时各县水资源供需平衡,在P=95%时靖宇县和安图县缺水。缺水率分别为2025年靖宇县9%和安图县15.3%,2030年15.3%和8.3%。根据长白山矿泉水集中区的供水和用水情况,将研究区的用水分为城镇生活、工业、农业、生态、三产和矿泉水企业共6个用水类别,供水水源分为地表水、地下水和其他水源。采用本研究的水资源优化配置模型,给出研究区各县规划年和不同来水保证率下的科学且可持续的供水和用水结构。以达到水资源利用效率和效益的最大化,为长白山矿泉水集中区的水资源管理和节水型社会构建提供基础和参考。
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