流域水量分配調(diào)度編制研究

1、流域水量分配調(diào)度編制研究     引言贛江流域位于江西省南部，處于南方豐水地區(qū)，是鄱陽(yáng)湖水系的主要河流之一。流域內(nèi)四季分明，雨量充沛，但其降雨年際、年內(nèi)變化特征明顯，時(shí)空分布不均，來(lái)水與用水時(shí)間上不合拍，洪澇與干旱并存。贛江干流全長(zhǎng)，流域面積（不含尾閭），流經(jīng)江西個(gè)地級(jí)市個(gè)行政縣（區(qū)）。隨著江西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水資源供需矛盾開(kāi)始顯現(xiàn)，“四生”（生命、生活、生態(tài)和生產(chǎn)）需水之間的沖突越來(lái)越尖銳。未雨綢繆，為了應(yīng)對(duì)全省未來(lái)可能出現(xiàn)的水資源危機(jī)，確保水資源可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，江西省于年完成了贛江流域水量的分配工作，水量分配方案已獲得省政府審批。

2、在流域完成初始水量分配后，如何落實(shí)水量分配方案，平衡流域和行業(yè)在非汛期的用水矛盾，則開(kāi)展流域非汛期的水量調(diào)度工作非常必要。目前，我國(guó)水量調(diào)度工作一般集中在北方水資源極度匱乏的流域或區(qū)域，如黃河流域的全河水量調(diào)度、黑河、塔里木河流域水量統(tǒng)一調(diào)度，用以解決水量滿足其需要。在南方豐水地區(qū)，以防洪減災(zāi)為主要目的洪水期水量調(diào)度研究很多，取得了大量的研究成果，在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，但非汛期水量調(diào)度研究開(kāi)展較少。本文基于贛江流域已批準(zhǔn)實(shí)施的水量分配方案，探討贛江流域非汛期水量調(diào)度的調(diào)度目標(biāo)、調(diào)度原則、調(diào)度對(duì)象和分級(jí)啟動(dòng)條件及調(diào)度方案編制的流程和方法，為流域?qū)嵤┧空{(diào)度提供技術(shù)支持。從而達(dá)到解決贛江流域非

3、汛期區(qū)域和行業(yè)用水矛盾，落實(shí)水量調(diào)度方案，保證河流生態(tài)環(huán)境健康，促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。水量調(diào)度總體結(jié)構(gòu)根據(jù)贛江流域行政區(qū)劃、水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)情況，劃定研究河段、設(shè)置控制斷面；根據(jù)贛江流域水量分配方案成果，計(jì)算區(qū)間河道外需水量，并分析河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水，確定控制斷面最小需水量；采用新安江模型模擬流域區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間序列（年）區(qū)間來(lái)水量，并與斷面最小控制流量進(jìn)行水量平衡分析，判斷歷史來(lái)水條件下控制斷面余缺水量；據(jù)水量供需結(jié)果，確定非汛期水量調(diào)度原則、三級(jí)調(diào)度啟動(dòng)條件和程序；利用水量調(diào)度優(yōu)化模型，進(jìn)行理論調(diào)度方案的編制，形成歷史理論調(diào)度方案庫(kù)；實(shí)施調(diào)度時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況與歷史理論調(diào)度方案庫(kù)的相似性匹

4、配及驗(yàn)算結(jié)果，決定是否采用歷史理論調(diào)度方案，若需修改，則需按照理論調(diào)度方案的編制流程及方法重新編制方案。贛江流域水量調(diào)度結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。流域水量平衡分析2.1量的多少及來(lái)水過(guò)程主要取決于徑流預(yù)報(bào)環(huán)節(jié)，因此徑流預(yù)報(bào)的精度直接影響到調(diào)度的精度。為了保證水量調(diào)度工作的科學(xué)進(jìn)行，本文采用新安江模型對(duì)贛江干流和主要支流的來(lái)水過(guò)程進(jìn)行了預(yù)報(bào)，分別模擬了贛江流域歷史長(zhǎng)系列年份的控制斷面產(chǎn)水和匯水過(guò)程。需水預(yù)測(cè)需水預(yù)測(cè)包括河道外和河道內(nèi)需水兩部分，需水長(zhǎng)期預(yù)測(cè)主要根據(jù)宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要確定未來(lái)若干年的用水需求，其功能是預(yù)測(cè)各用水部門的需水量，匯總各用水部門的用水計(jì)劃，將需水量預(yù)測(cè)結(jié)果與用水計(jì)劃進(jìn)行比較，核定各用水部

5、門的最終需水量并制定用水計(jì)劃，為水量調(diào)度方案的制定提供技術(shù)支持。（）河道外需水計(jì)算。本文基于已經(jīng)批準(zhǔn)實(shí)施的贛江流域水量分配協(xié)商確認(rèn)方案，按照現(xiàn)狀年（年）及規(guī)劃水平年（年）、保證率下，對(duì)贛江流域生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等需水量進(jìn)行分析計(jì)算。（）河道內(nèi)需水計(jì)算。根據(jù)贛江流域生態(tài)環(huán)境功能，分別計(jì)算了河道基本生態(tài)需水、河道自凈需水、河道沖於輸沙需水、河道蒸發(fā)滲漏需水，并采用逐月取外包線值相加的方法，確定河道內(nèi)需水量。（）河段最小需水量確定。河段最小需水流量為河道內(nèi)最小需水流量與河道外最小需水流量之和，按兩種情況考慮：當(dāng)河道外回歸水量大于或等于河道內(nèi)用水量時(shí)，河段最小需水流量即為河道外用水流量；當(dāng)河道外回歸水量

6、小于河道內(nèi)用水量時(shí)，河段最小需水流量為河道內(nèi)用水與河道外耗水流量之和。供需平衡分析供需平衡以流域控制斷面為控制節(jié)點(diǎn)，將規(guī)劃年不同保證率下的需水量與采用新安江模型計(jì)算的歷史長(zhǎng)系列的區(qū)間來(lái)水量進(jìn)行供需平衡分析，找出歷史年份來(lái)水與規(guī)劃年需水量的余缺量和缺水河段，對(duì)缺水年份的河段利用調(diào)度模型進(jìn)行調(diào)度。水量調(diào)度原則與流程調(diào)度目標(biāo)和原則調(diào)度目標(biāo)：落實(shí)贛江流域水量分配方案，保障流域內(nèi)各區(qū)域公平用水權(quán)益；合理配置水資源，解決用水矛盾；維護(hù)河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康。調(diào)度原則：對(duì)流域內(nèi)各用水區(qū)域?qū)嵭杏盟偭靠刂?。根?jù)贛江流域水量分配方案，各縣區(qū)用水限額不超過(guò)參照年年各區(qū)分配水量。實(shí)施全流域統(tǒng)一調(diào)度。要求實(shí)現(xiàn)兼顧各河

7、段的分級(jí)調(diào)度和斷面控制，主要考慮贛江干流各斷面流量控制和大型水庫(kù)調(diào)節(jié)。保證地區(qū)公平性、在考慮流域整體用水需求和用水效率的同時(shí)，兼顧流域內(nèi)各地區(qū)的用水需要和公平。統(tǒng)籌考慮各部門用水，優(yōu)先保證基本生活用水，兼顧生態(tài)和生產(chǎn)用水。在滿足生活用水、兼顧生產(chǎn)、生態(tài)用水的基礎(chǔ)上，優(yōu)先分配農(nóng)業(yè)用水中的關(guān)鍵用水，盡量保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高農(nóng)業(yè)用水的整體效率。河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康。全流域聯(lián)動(dòng)，等跨破壞。電調(diào)服從水調(diào)。調(diào)度范圍與秩序從調(diào)度空間上來(lái)看，下游至贛江干流外洲水文控制站。干流主要集中在萬(wàn)安水庫(kù)之下河段，贛江干流萬(wàn)安水庫(kù)之上和其他支流主要依靠各自的中小型水庫(kù)和枯水時(shí)水量等比縮減來(lái)進(jìn)行調(diào)度。調(diào)度的啟動(dòng)條件

8、與方法贛江流域非汛期水量調(diào)度包括水量與水質(zhì)的雙重調(diào)度。根據(jù)來(lái)水量大小及水質(zhì)情況，將贛江流域水量調(diào)度預(yù)警等級(jí)分為三級(jí)。（）一級(jí)調(diào)度啟動(dòng)方法。當(dāng)控制斷面來(lái)水量等于黃色預(yù)警流量（倍斷面最小控制流量）或水質(zhì)劣于類，則發(fā)布黃色預(yù)警。當(dāng)河道來(lái)水量等于倍最小控制流量或水質(zhì)繼續(xù)惡化，則啟動(dòng)一級(jí)調(diào)度：對(duì)調(diào)度區(qū)域（控制斷面以上區(qū)域）的主要手段為限污、節(jié)水。對(duì)調(diào)度區(qū)域按水量分配比例，遵照全流域協(xié)調(diào)，等跨破壞原則對(duì)河道外生產(chǎn)性用水進(jìn)行限制（主要調(diào)度對(duì)象為大用水戶）；對(duì)調(diào)度區(qū)間主要排污口進(jìn)行限排。（）二級(jí)調(diào)度啟動(dòng)方法。當(dāng)控制斷面來(lái)水量等于橙色預(yù)警流量（斷面最小控制流量）或水質(zhì)劣于類，則發(fā)布黃色預(yù)警當(dāng)控制斷面來(lái)水量等于橙

9、色預(yù)警流量，或水質(zhì)繼續(xù)惡化，則啟動(dòng)二級(jí)調(diào)度：對(duì)調(diào)度區(qū)域（控制斷面以上區(qū)域）執(zhí)行更為嚴(yán)厲的減污、節(jié)水、限水措施和水庫(kù)調(diào)水相結(jié)合，貫徹先生活后兼顧生產(chǎn)生態(tài)、加大地下水抗旱應(yīng)急供水。（）三級(jí)調(diào)度啟動(dòng)方法。當(dāng)控制斷面來(lái)水量等于紅色預(yù)警流量（倍斷面最小控制流量）或水質(zhì)劣于類，則發(fā)布紅色預(yù)警。當(dāng)控制斷面來(lái)水量等于紅色預(yù)警流量，或水質(zhì)繼續(xù)惡化，則啟動(dòng)三級(jí)調(diào)度：水量調(diào)度執(zhí)行最為嚴(yán)厲的減污、節(jié)水、限水措施和水庫(kù)調(diào)水相結(jié)合，同時(shí)貫徹先生活后兼顧生產(chǎn)生態(tài)先地表后地下、先節(jié)水后調(diào)引水的原則進(jìn)行應(yīng)急供水。緊急必要時(shí)對(duì)城鎮(zhèn)生活用水實(shí)行限時(shí)限量和分段片輪流供水、對(duì)第三產(chǎn)業(yè)原則上實(shí)行停供，對(duì)工業(yè)部門和灌溉用水實(shí)行限供、停供確

10、保飲水安全。調(diào)度期確定調(diào)度主要集中在每年的非汛期，即每年的月日至次年的月日。贛江流域用水大戶是農(nóng)業(yè)，因此，在調(diào)度期內(nèi)、共個(gè)月份將是用水矛盾最為突出的時(shí)段，就成為調(diào)度方案研究的重點(diǎn)時(shí)段。對(duì)于汛期各用戶需水量和耗水量只進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，不進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度控制。水量調(diào)度方案編制贛江流域水量調(diào)度方案，首先根據(jù)歷史條件狀況進(jìn)行理論調(diào)度方案編制，以此為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際來(lái)水條件制定實(shí)施調(diào)度方案編制。理論調(diào)度方案編制根據(jù)歷史長(zhǎng)系列年、月、旬降雨量和河道流量，采用產(chǎn)匯流模型計(jì)算各時(shí)段流域、控制區(qū)間可供水量，按照贛江流域水量分配方案研究報(bào)告水量分配規(guī)劃水平年需水基本方案分配水量指標(biāo)，進(jìn)行供需平衡分析，計(jì)算各時(shí)段水量余缺程度

11、，根據(jù)缺水量和調(diào)度啟動(dòng)條件進(jìn)行水量調(diào)度方案編制工作。調(diào)度方案編制流程見(jiàn)圖所示，步驟如下。（）判斷是否達(dá)到調(diào)度啟動(dòng)條件。比較控制斷面最小需水量、來(lái)水水質(zhì)情況和來(lái)水流量情況，首先判斷水質(zhì)能否達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)，若不能，則根據(jù)三級(jí)水量調(diào)度啟動(dòng)條件中水質(zhì)要求，采取相應(yīng)限污、節(jié)水等措施，必要時(shí)暫時(shí)關(guān)閉調(diào)度區(qū)間主要排污口；保證水質(zhì)安全后，再判斷流量能否達(dá)到水量目標(biāo)，若不能則根據(jù)三級(jí)水量調(diào)度啟動(dòng)條件中水量調(diào)度措施，進(jìn)行限污、限水和水量調(diào)度。（）擬定理論水量調(diào)度方案。若相應(yīng)的水量調(diào)度措施不能滿足調(diào)度目標(biāo)，則建立流域缺水量最小為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型，以水量平衡、水位（庫(kù)容）、最小下泄流量為約束條件、采用群智能優(yōu)化方法統(tǒng)一協(xié)同調(diào)控，直至達(dá)到目標(biāo)要求。實(shí)施調(diào)度方案編制根據(jù)面臨時(shí)段的實(shí)際情況，從調(diào)度庫(kù)中選擇相似的理論調(diào)度方案，根據(jù)差異進(jìn)行調(diào)整。調(diào)度方案流程見(jiàn)圖所示，步驟如下。（）判斷調(diào)度控制斷面是否達(dá)到水量調(diào)度條件。判斷條件與理論調(diào)度方案的步驟相同。（）當(dāng)控制斷面來(lái)水符合水量調(diào)度啟動(dòng)條件后，根據(jù)降雨量、河道實(shí)測(cè)流量等相似性評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇理論調(diào)度方案。（）編制實(shí)施調(diào)度方案。當(dāng)所選取的理論方案滿足現(xiàn)實(shí)需要時(shí)，則選取該方案為實(shí)施調(diào)度方案，否則按照理論調(diào)度方案的編制流程重新編制調(diào)度方案，直到滿足實(shí)施調(diào)度要求。（）調(diào)度年末，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)實(shí)施調(diào)度方案進(jìn)行修改，修改