0 引言

跨流域调水是解决水资源时空分布不均、保障区域供水安全的重要工程手段，但其大规模输水易对水源地、输水沿线及受水区生态系统造成扰动，生态保护已成为工程规划与运行的核心考量。当前跨流域调水水资源配置多侧重供需平衡与经济效益，对生态约束的融入不够系统，存在生态目标模糊、配置方案与生态阈值适配性不足等问题，难以满足“生态优先、协同发展”的要求。基于此，开展考虑生态保护的水资源优化配置模型研究，旨在构建生态与供需协同的配置体系，为跨流域调水工程实现生态友好型水资源利用提供有力支撑。

1 考虑生态保护的跨流域调水水资源配置要素与约束体系构建

1.1 跨流域调水工程中生态保护目标的界定

从跨流域调水工程全链条视角出发，系统界定不同区域的生态保护目标，确保生态需求贯穿水资源配置全过程。水源地聚焦生态系统完整性保护，以维持流域自然水文节律、保障水源涵养能力为核心目标，重点关注水生生物栖息地保护、流域植被覆盖维持及水质稳定；输水沿线以减少工程对沿线生态的扰动为目标，注重输水渠道周边土壤保持、陆生生物迁徙通道畅通及局部微生态环境平衡；受水区则围绕水资源引入后的生态适应性展开，目标包括受水流域生态基流保障、水体自净能力维持及区域生态系统与调水工程的协调适配，通过分区域明确目标，为后续配置约束设定提供清晰方向。

1.2 水资源配置核心要素与生态约束的耦合分析

深入开展水资源配置核心要素与生态约束的耦合分析，打破传统配置中要素与约束分离的局限。从水量、水质、时空分布三个核心要素入手，分析各要素与生态保护的内在关联：水量要素需耦合生态基流要求，避免因过度调水导致水源地或输水沿线河道断流；水质要素需结合生态敏感区水质标准，确保调水水质满足沿线及受水区生态与用水需求；时空分布要素需匹配不同区域生态需水的时空差异，如季节性水生生物繁殖期的特殊水量需求。通过对跨流域调水工程中的水量分配、水质管控、时空调度等配置要素，与水源地生态基流、输水沿线生态修复、受水区生态承载等生态要求开展多维度耦合分析，系统梳理各要素间的相互作用关系，明确不同配置场景下各要素的生态安全边界，为后续构建生态与配置深度协同、逻辑严密且实操性强的约束体系奠定坚实基础。

1.3 基于生态阈值的水资源配置约束条件设定

以生态阈值为关键依据，科学设定水资源配置的约束条件，确保配置方案不突破生态承载底线。在水量约束方面，依据水源地流域生态基流计算结果、输水沿线关键河段最小流量要求及受水区生态补水阈值，设定各环节水量配置的下限与上限；在水质约束方面，参考不同生态功能区的水质标准，结合调水过程中水质衰减规律，设定水源地取水水质、输水过程水质控制及受水区入流水质的约束指标；同时，考虑生态系统的稳定性，设定调水量年内、年际变化的波动阈值，避免水量骤增骤减对生态系统造成冲击，形成覆盖水量、水质、时空波动的多维度约束条件体系^[1]。

2 考虑生态保护的跨流域调水水资源优化配置模型设计与求解

2.1 多目标优化模型构建（生态保护、社会供水、经济效益协同目标）

以跨流域调水工程的综合效益最大化为导向，构建“生态保护-社会供水-经济效益”三位一体的多目标优化模型。生态保护目标聚焦维持流域生态系统稳定，以保障各区域生态基流、控制输水沿线水质达标、保护水源地生物多样性为核心，将生态流量保障率、水质达标率等作为关键量化目标；社会供水目标围绕满足受水区居民生活、工业生产、农业灌溉的基本用水需求，以提升供水保证率、降低缺水率为核心指标；经济效益目标则兼顾工程运行成本与区域经济收益，通过优化调水规模与分配方案，平衡调水成本、用水效益及产业发展带动价值。模型通过目标函数构建，将三者的协同关系转化为数学表达，既避免单一目标导向下的资源错配，又实现多目标间的动态平衡^[2]。

2.2 模型参数确定与权重分配方法（结合层次分析、熵值法等）

综合运用多种方法完成模型参数确定与权重分配，确保模型科学性与实操性。参数确定方面，针对生态基流、供水定额、调水成本等核心参数，通过实地监测获取水源地与受水区水文数据，结合区域用水规划、工程设计资料及历史统计数据，采用趋势分析、回归拟合等方法校准参数数值；对于难以直接量化的指标，通过专家咨询与文献梳理确定合理取值范围。权重分配采用层次分析与熵值法相结合的组合赋权法，层次分析法从主观层面结合专家经验构建判断矩阵，确定各目标相对重要性；熵值法从客观层面依据数据离散程度计算指标权重，减少主观偏差，最终通过加权融合得到各目标的综合权重，为多目标优化提供科学依据^[3]。

2.3 模型求解算法选择（遗传算法、粒子群优化算法等）与适用性验证

结合模型多目标、多约束的复杂特性，选择适配的求解算法并开展适用性验证。算法选择上，对比遗传算法、粒子群优化算法等智能优化算法的优缺点，最终选用改进型遗传算法，通过引入精英保留策略、自适应交叉变异算子，提升算法在多目标优化中的收敛速度与寻优精度，有效处理生态、社会、经济目标间的冲突与协同关系。适用性验证从两个维度开展：一是数据验证，选取典型跨流域调水工程的历史数据代入模型，对比计算结果与实际运行情况的偏差，校准模型参数；二是场景验证，设置不同生态约束强度、用水需求变化的模拟场景，检验模型在不同条件下的求解稳定性与方案合理性，确保模型能有效适配复杂多变的工程实际需求。

3 结语

本研究构建了考虑生态保护的跨流域调水水资源优化配置模型，明确了“生态-社会-经济”多目标协同的模型框架，通过组合赋权法确定参数权重，选用改进型遗传算法实现高效求解，形成了兼顾生态安全与资源利用效率的配置方案，为跨流域调水工程平衡供需与生态保护提供了系统技术路径。受研究数据覆盖范围与流域复杂性限制，模型在极端水文条件下的适应性及长期生态效应模拟方面仍有提升空间。未来可结合气候变化场景拓展模型边界，引入动态权重调整机制优化目标协同策略，推动模型与流域智慧管理平台融合，助力跨流域调水工程实现更精准、可持续的水资源配置。

参考文献

[1]尹宏伟,李勇,郑垂勇.跨流域调水工程受水区水资源优化配置的模型[J].统计与决策, 2007(23):4.

[2]宋致军,管玉朋,马晓超,等.基于HHO的跨流域调水工程受水区水资源优化配置研究[J].山东农业大学学报（自然科学版）, 2024, 55(2):270-278.

[3]HU Zhi-dong.跨流域调水工程支线调蓄水库对沿线受水区水资源配置的影响分析[J].中国农村水利水电, 2010(2):17-20.