Page 23 - 水利学报2021年第52卷第3期

此时，南四湖上级湖和下级湖优化调度图如图 6 所示。南四湖梯级水库优化调度图，按照生
活、工业、生态和农业等四类用户由低到高的优先顺序，把湖泊库容分成了 5 个区间，可更好地指
导水库有序运行。模拟结果表明，流域生活、工业供水保证率稳定在 95%，生态供水保证率由 53%
提高到 71%，农业供水保证率由 67%提高到 75%，综合供水保证率由 78.1%提高到 84.6%，经济社会
效益显著。流域不同分区优化前后供需情况见表 2，通过模型优化需水、供水和水库工程调度方式实
现了有限水资源在不同分区间的合理调配，在实现流域综合供水保证率由 78.1%提高至 84.6%的同
时，不同分区综合供水保证率更加趋于均衡，体现了水资源配置的公平性。

图 6 南四湖上下级湖供水调度图
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表 2 优化前后流域不同分区供需情况对比 （单位：亿 m ）
优化前 优化后
分区
供水 需水 供水保证率/% 供水 需水 供水保证率/%
湖西徐州 8.58 9.69 85 7.11 8.55 83
湖西菏泽 21.63 26.01 83 20.80 26.91 77
湖西济宁 8.42 8.96 94 11.20 11.54 97
湖东泰安 2.04 2.22 92 1.90 2.11 90
湖东济宁 8.84 15.92 56 7.29 9.92 73
湖东枣庄 3.46 5.89 59 4.43 4.84 92
南四湖流域 52.97 68.69 78.1 52.73 63.87 84.6

优化后种植结构结果见表 3 和图 7。在枯水年情景下，仅湖东泰安小麦种植面积增加 43.8 km ，
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流域其他分区小麦种植面积减少 9.0 ~ 414.9 km 。其余作物的种植面积在大部分地区有所增加，仅湖
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东泰安的玉米种植面积减少 42.4 km ，棉花减少 0.6 km ，大豆减少 0.8 km ，湖西徐州水稻种植面积减
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少了 28.0 km ，湖西济宁大豆种植面积减少 4.7 km 。从流域整体来看，小麦种植比例减少 8.22%，玉
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米和棉花种植比例增加较为明显，分别为 3.75%和 3.66%，水稻和大豆种植比例分别增加 0.35%和
0.46%；平水年情景下流域种植结构变化趋势与枯水年结果类似，其中湖东泰安与湖东枣庄地区与枯
水年情景结果一致，总体而言小麦种植比例减少 7.03%，玉米、水稻、棉花和大豆种植比例分别增加
2.22%、1.33%、2.65%和 0.83%。此外，通过计算种植结构优化前后作物生长期内的有效降雨量表明
（见表 4），平水年和枯水年分别多利用了降雨 0.48 亿 m 和 0.32 亿 m 。优化结果显示，流域种植结构
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变化幅度不大，既保证了原有的种植习惯，又能实现效益的提升。为了追求更高的经济效益和节水
效益，模型趋向于将有限的水资源分配给效益更高的作物，地区间的差异，体现了时段可供水量的
约束力，特别是随着最严格水资源管理制度和节水型社会建设等政策的实施，每个月供给农业灌溉
的水量将受到越来越严格的约束。
通过模型优化，将部分水土资源分配给灌溉需水量更少的玉米、棉花和大豆，充分地利用降
水，确保作物发育关键期的需水要求，提高灌溉水利用效率，可实现枯水年情景下流域水分净效益

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