流域水資源優(yōu)化調控模型研究

流域水資源優(yōu)化調控模型研究

初水資產分配是充分發(fā)揮市場資源配置的基本作用，提高水資源利用效率和效益的前提。它也是我國節(jié)水社會建設的重要組成部分。在實施流域與區(qū)域相結合水資源管理制度的法律框架下，流域內的初水資權劃分成為中國水系體系建設的核心。黃河“87供水”方案制定以來，隨著第二次全國水資源綜合規(guī)劃的發(fā)展，中國先后對北部的黑河、塔里木河、大凌河、霍林河、清河、南方福河、金河、東江等流域進行了初步水資分配試驗。為了規(guī)范行政單位（主要行政單位）之間的利益協(xié)調，各各方都希望采用分配模式。初始水平的分配往往追求分配對象的“穩(wěn)定性”。大多數人選擇了多年平均河流流量作為水體水體（我國南方經常使用水資源，北方經常允許消耗水體），選擇合理的分配模式進行資源配置。在現階段，水當局關注的焦點是分配模式的“公平”，而對于初始水資源的管理，則更少的問題是供水能力。初始水權與取水量在屬性上的不一致，削弱了初始水權分配方案的運行。2）初始水平的穩(wěn)定性和水源流量的動態(tài)變化是統(tǒng)一的。大多數初始水權分配不考慮流域內水和區(qū)域內水的動態(tài)變化，以及是否可以在水利工程上實施分配模式。3）對于流量和廢水的統(tǒng)一管理，河流外取水量的數量直接影響區(qū)域的水環(huán)境。因此，科學水資源管理應統(tǒng)一分配水資源和允許排放。4）相關研究主要集中在缺水地區(qū)，很少有關于中國南方豐水區(qū)流域水資源開發(fā)利用特征的系統(tǒng)研究。由于水體和自然條件的不同，流域初始水位分配的控制因素和分配模式不同，因此需要對中國南方流域的水問題進行研究。上述問題既是流域水資源統(tǒng)一調度和科學管理的客觀要求,也是“總量控制”用水管理制度給流域水資源綜合管理提出的新課題,但至今尚未得到較好的解決,這除了受人們認知過程的限制外,科學的技術方法也是約束問題解決的重要方面.本文通過建立以初始水權分配方案為流域水量分配優(yōu)化調控模型的目標函數,實現了初始水權向區(qū)域允許取水量的科學過渡;通過耦合水量分配仿真模型與水功能區(qū)納污能力計算模型,實現了區(qū)域允許取水量與允許排污量的統(tǒng)一分配;在此基礎上采用系統(tǒng)綜合集成技術,構建了基于總量控制的流域允許取水量與允許排污量統(tǒng)一分配模型(簡稱統(tǒng)一分配模型);針對統(tǒng)一分配模型的復雜性特點,研制了系統(tǒng)仿真與智能優(yōu)化相結合求解水資源復雜系統(tǒng)優(yōu)化調控問題的新技術.作為實例,將統(tǒng)一分配模型應用于北江流域,分析了模型的有效性與分配方案的合理性;給出了不同年型允許取水量與允許排污量的分配方案,繪制了大型水庫的優(yōu)化調度圖.為流域年度取水量和排污量控制方案的制定和水資源統(tǒng)一調度奠定了基礎.1納污水處理系統(tǒng)仿真模型基于總量控制的流域允許取水量與允許排污量統(tǒng)一分配模型是一個模型系統(tǒng),它包括目標函數與約束條件、水量分配仿真模型、與水量分配仿真模型相耦合的水功能區(qū)納污能力計算模型以及水資源復雜系統(tǒng)優(yōu)化調控技術等4部分.1.1目標函數和限制條件的識別1.1.1計算單元數目目標函數如下式所示:式中,WQ(j,i,t)=η(j,i,t)WD(j,i,t),||為絕對值符號,σ(x)表示向量x的均方差;Nd,Ni,Nt分別為水權主體數目、模擬年數、年內時段數;Nk為水權主體k內的計算單元數目(當k=0時,Nk=0);WR(k)為水權主體k初始水權量;WD(j,i,t),η(j,i,t),WQ(j,i,t)分別為計算單元j在i年t時段的取水量、非重復利用系數、資源水量.若計算單元數目Nj與決策實體數目Nd相同,則(1)式變?yōu)楫敠?j,i,t)確定后,在(1)式或(2)式中,只有WQ(j,i,t)是未知量,可通過水庫群調節(jié)與水量分配仿真模型聯(lián)合確定.從(1)式或(2)式可以看出,目標函數的含義為流域內行政區(qū)多年平均取水量對應的資源水量與初始水權的偏差和與其偏差的方差之積的最小化,它體現了流域水資源優(yōu)化調控對象與初始水權的銜接關系,體現了初始水權對區(qū)域取水的“總量控制”作用.1.1.2模型設計變量非負約束i)水庫庫容約束式中,VDOWNm(t),VUPm(t),Vm(t)分別為m水庫t時段允許下限庫容(一般為死庫容)、上限庫容(汛期為汛限水位對應庫容、非汛期為興利庫容)、m水庫t時段庫容(決策變量).ii)水庫供水能力約束式中,WSKGSm(i,t)為河道外從m水庫i年t時段的取水量(104m3),WSKGSNLm(t)為m水庫t時段供水能力.iii)水庫水量平衡約束式中,mV(t+1),Vm(t),WINm(t)和WOUTm(t)分別為m水庫t時段末、初的庫容,時段t入庫、出庫水量.iv)河道內用水約束除河道內生態(tài)環(huán)境用水外,河道內生產用水,例如航運、發(fā)電等,與河道外用水是可以協(xié)調的.因此,這里只把河道內生態(tài)環(huán)境用水作為硬約束:式中,QHDl(i,t),QEEl(t)分別為l控制斷面i年內t時段流量、t時段生態(tài)環(huán)境需水量.v)河道引水能力約束式中WHDGS(i,j,t),WYTNL(j,t)分別為j計算單元i年t時段的河道取水量、j計算單元t時段的引提能力.vi)變量非負約束模型物理背景表明所有變量非負.1.2水資源系統(tǒng)水循環(huán)過程狀態(tài)轉移方程流域水量分配仿真模型是基于系統(tǒng)仿真原理,通過建立蓄、供、輸、耗、排等水循環(huán)過程的狀態(tài)轉移方程,再現天然水資源系統(tǒng)功能和運行過程的模擬分析工具.它包括水資源系統(tǒng)網絡結構、水量分配仿真規(guī)則以及模型參數率定等.1.2.1合并“大”水庫中國南方流域水資源系統(tǒng)具有水系復雜,水庫、湖泊、池塘、洼淀等蓄水工程密集,大型水庫調蓄能力不足等特點,這給水量分配仿真模型的建立提出了挑戰(zhàn):如何在水文資料與水資源系統(tǒng)的真實程度之間得以兼顧和權衡?本文提出了虛擬水庫、虛擬水庫入流與虛擬區(qū)間入流的概念及相應結構描述方法.所謂“虛擬水庫”是指,在流域水資源系統(tǒng)概化中,將距離相鄰且功能相近的小型水庫合并而成的“大”水庫;相應的水庫入流、河道區(qū)間入流也隨著合并,合并的水庫入流稱為“虛擬水庫入流”、區(qū)間入流稱為“虛擬區(qū)間入流”.在水庫合并過程中要注意與水功能區(qū)劃相結合,切不能把隸屬于不同功能區(qū)的水庫進行合并,否則將影響水功能區(qū)納污能力計算模型的嵌套.考慮到資料的可獲得性和系統(tǒng)仿真的實際需求,并兼顧水功能區(qū)劃特征,以縣級行政區(qū)套水功能區(qū)為基本計算單元,結合水系的具體特性對流域水資源系統(tǒng)進行概化.概化后的流域水資源系統(tǒng)變成由節(jié)點和線段等元件連接而成的網絡.其中,節(jié)點包括水庫、虛擬水庫、控制斷面、取水點、排水點等;線段是指連接這些節(jié)點的河道.建立網絡結構中所有元件的狀態(tài)轉移方程(水量平衡方程),并根據水力聯(lián)系將其連接起來,便構成了整個仿真模型的“狀態(tài)轉移”方程.i)水庫水量平衡方程ii)河段水量平衡方程iii)出境控制斷面水量平衡方程式中WCELL_OUTn(t)為計算單元n的出境流量,RWOUTn,K(t)為計算單元n最后計算河段K的出流量.iv)需水節(jié)點即用水節(jié)點的水量平衡方程式式中,CWj(t)為用戶j時段t的平均耗水量,其他符號意義同上.1.2.2水量分配算法確定流域水量分配仿真規(guī)則是規(guī)定水向何處流、用水戶如何取水的一組判斷準則,它需根據水量分配原則和流域用水現狀進行具體制訂.本文根據中國南方流域的水資源特點和開發(fā)利用現狀,確定了水量分配的原則:i)在保障河道內生態(tài)環(huán)境用水安全的前提下,合理分配河道外用水;ii)水庫功能發(fā)電服從供水,電調服從水調.根據上述原則,確定了水源供水和用戶取水的優(yōu)先順序:i)水源地供水的先后順序為:水庫棄水—>河道—>水庫放水;ii)用戶取水的優(yōu)先順序為:基本用水(生活與河道外生態(tài)環(huán)境用水之和)—>生產用水(一產、二產和三產用水之和).依據水量分配原則以及水源供水和用戶取水的優(yōu)先順序,制訂了流域水量分配的具體規(guī)則.規(guī)則1.以需水量作為系統(tǒng)初始缺水量,首先用水庫來水充蓄水庫,判斷是否庫滿并有棄水產生,如有棄水則計算棄水量并運行規(guī)則2;否則運行規(guī)則3:規(guī)則2.計算水庫棄水量、缺水量、水庫供水能力三者最小值,并以此作為水庫的第一部分供水量,此時缺水量為原缺水量減去水庫供水量;如果缺水量大于零,運行規(guī)則3,否則結束程序.規(guī)則3.計算河道引提水能力、缺水量二者最小值,并以此作為河道供水量,此時缺水量為原缺水量減去河道供水量;如果缺水量大于零,運行規(guī)則4,否則結束程序.規(guī)則4.計算水庫可供水量、缺水量、水庫供水能力三者最小值,以此作為水庫第二部分供水量;判斷系統(tǒng)是否缺水.1.2.3率定模型的建立水量分配仿真模型中存在基本用水回歸水系數ηi(i=1,2,,N)、生產用水回歸水系數μi(i=1,2,,N)(N為計算單元數目)、計算單元之間的分水系數βi等待定參數.i)率定模型的建立采用具有逐月實測來水和用水資料的年份,以控制斷面實測流量與模型計算流量偏差平方和最小為目標函數,按照從上游到下游,逐單元率定模型參數;對于沒有控制斷面的計算單元,要與下游有水文控制站的計算單元合在一起進行率定.ii)優(yōu)化方法的選擇由率定模型建立過程可知,自上而下建立的目標函數因其控制的計算單元數目不同,致使率定模型所需優(yōu)化的變量數目存在倍數上的差異,這要求優(yōu)化方法具有對變量數目自適應、計算精度和求解效率較高等處理復雜問題的優(yōu)點.故本文選擇模擬生物進化原理的串并聯(lián)復合結構格雷碼加速遺傳算法(SS-GAGA)作為參數率定的優(yōu)化方法.1.3污染物總量及排放濃度水體污染成分眾多,窮盡所有的水質指標進行納污能力計算既無可能也沒必要.識別出流域代表性污染物,并據此建立水功能區(qū)納污能力計算模型具有現實意義.流域代表性污染物是指能反映流域污染現狀特性和變化情勢的水質指標.本文采用對應分析和模糊聚類相耦合的智能識別模型(CorrespondencefactoranalysisbasedonfuzzyC-meansclustering,CFA-FCM)對流域代表性污染進行識別.CFA-FCM能同時獲取最佳聚類數目、聚類中心以及樣本和變量載荷點隸屬各聚類中心的隸屬度.CFA-FCM借助對應因子分析的解釋原理,根據最佳聚類數目下的樣本載荷點與變量載荷點聚集情況,可直觀確定流域代表性污染物.(i)水功能區(qū)納污能力計算模型設水功能區(qū)由N個河段組成,假定區(qū)域所有污染物在河段中間以點源形式集中排污,如圖1所示.圖1中,河段i的首斷面流量為Qi-1(m3/s),qi(i=12,,N)為入河的總排污量(g/s);Ci*(i=1,2,,N)為末斷面污染物控制濃度;河段i的長度為Li(m).假設污水量與河道流量相比可以忽略,反演污染物濃度場一維控制方程得到河段i的納污能力式中,ui為流量Qi下河道斷面平均流速(m/s).將qi(i=1,2,,N)累加起來,即為整個河道的納污能力.當河段較長時,河段首尾流量可能相差較大,從而影響河段納污能力的計算精度,為此對(12)式進行修正,得到河段i的納污能力計算公式為:(ii)納污能力計算模型參數確定從(13)式可以看出,納污能力計算模型中存在6個參數,具體確定如下.a)綜合衰減系數K.K的確定通常有兩種途徑,一是分析借用已有的研究成果,二是實測法.b)水功能區(qū)目標濃度值iC*.水功能區(qū)劃分的目的在于不同的水域執(zhí)行不同的地表水環(huán)境質量等級標準,本文以水功能區(qū)對應的水質標準等級的上限值作為其目標濃度值.c)污染物濃度本底值C0.C0的確定是一件復雜的事情,目前尚未達成共識,但從(13)式可以看出,該值的選擇只對計算邊界河段的納污能力有影響,因此本文選擇邊界斷面的現狀污染物濃度值與相應水功能區(qū)水質標準對應污染物濃度的較小者作為C0.d)河段初斷面流量Qi-1.河段既是用水戶的取水水源又是污水排放場所,同時也會有區(qū)間入流匯入,Qi-1要根據水量分配仿真模型計算單元與水功能區(qū)的耦合關系具體確定,是取水與排污統(tǒng)一分配模型建立的關鍵之一.e)河段流速ui.首先建立流量-流速關系曲線,然后通過流量在該曲線上查找流速ui,這也是水量分配仿真模型與水功能區(qū)納污能力計算模型的耦合原理之一.f)河段長度Li.河段長度Li的確定要兼顧水功能區(qū)的整體性,以及與水量分配仿真模型計算單元的匹配關系.體現了流域水量分配仿真模型與水功能區(qū)納污能力計算模型的耦合關系.1.4納污能力計算模型的建立通常,水域納污能力是指在設定的水文條件下,例如以90%保證率最枯月平均流量或近10年最枯月平均流量作為設計流量計算得到的穩(wěn)定值,其優(yōu)點在于納污能力相對穩(wěn)定,便于分配和監(jiān)督管理;但是不能反映水文條件的動態(tài)變化以及與用水和排水的制約關系.為此本文建立與來水、用水和排水完全融合的水功能區(qū)納污能力計算模型,其中,水量分配仿真模型與水功能區(qū)納污能力計算模型的耦合關系是問題的關鍵,其耦合原則如下:1)對于多個水功能分區(qū)完全處于水量分配仿真模型一個基本計算單元的,按照不同水功能區(qū)的集水面積分配水量,換算成相應水功能區(qū)的流量,然后查詢該控制站或幾個控制點組合的流量與流速關系曲線,計算納污能力;2)對于水功能分區(qū)跨越不同計算單元的,首先計算處于不同計算單元的水功能區(qū)的長度,然后按照集水面積比分配水量,將水量換算成相應控制斷面(水文站)的流量后,查詢流量與流速關系,計算納污能力.1.5統(tǒng)一分配模型(1)~(7)式組成了一個以水庫群為調節(jié)手段的大系統(tǒng)復雜優(yōu)化問題,單純利用優(yōu)化方法即使能求出最優(yōu)解,也會因解的脆弱性,導致在實際應用價值上的爭議.本文采用系統(tǒng)仿真與優(yōu)化技術相結合的途徑進行求解.仿真技術的引入,既能保證水量分配方案的可行性,也能消除部分約束條件,降低優(yōu)化問題的難度.從水量分配仿真模型規(guī)則的制訂過程可以看出,約束條件(2),(3),(5),(6)已經隱含在規(guī)則中予以滿足了.因此,在優(yōu)化過程中只需再滿足約束條件(1)和(4)即可.約束條件(1)是m水庫的優(yōu)化空間在決策變量(可視為水庫“調度圖”)生成時要首先予以滿足,故只剩下約束條件(4)了.這樣,基于初始水權的水資源優(yōu)化調控就演變成河道內用水與河道外用水滿足程度之間的權衡問題.盡管如此,由于水庫數目較多,水庫群的優(yōu)化調控仍然非常復雜,這里采用輪庫迭代與并行遺傳算法從宏觀與微觀兩個層面進行優(yōu)化求解.在宏觀層面,采用輪庫迭代技術按照水流方向自上而下輪流迭代逐個水庫,在對某水庫進行優(yōu)化時,其他水庫的“調度圖”保持不變;在微觀層面,利用遺傳算法的并行計算功能,將流域內所有待優(yōu)化水庫的“調度圖”合并成一個染色體,當某水庫被優(yōu)化時,不同染色體間的算子(選擇、交叉與變異)操作,只能在該水庫對應的“染色體段”間進行,不能跨段活動.實踐表明這種分層次的優(yōu)化技術,由于發(fā)揮了各自的優(yōu)勢,使得求解效率和計算精度大為提高.上述介紹了統(tǒng)一分配模型各組成部分的建立過程和求解算法,其工作關系如圖2所示,具體包括如下3個模塊.1)數據輸入模塊模型的輸入資料包括:初始水權分配方案;水庫入流、區(qū)間入流等徑流還原長系列資料;不同需水情景(包括不同水平年、不同節(jié)水措施等)下計算單元需水系列(生活需水,河道外生態(tài)環(huán)境需水,一產、二產和三產需水);主要控制斷面流量~流速關系曲線、生態(tài)環(huán)境需水過程線、河道內需水過程線;水庫有關資料:特征庫容、特征水位、供水能力過程等;與水環(huán)境容量計算相關數據:水功能區(qū)河段長度、綜合衰減系數、水環(huán)境容量背景值等.2)模型計算模塊i)“需水方案”產生.選擇需水情景并以此為基礎在其周圍(±10%)隨機變動,生成新的需水系列.這是本模型與常規(guī)水資源配置方法具有顯著區(qū)別的一個方面,即不是完全按照需水預測結果作為水資源配置逼近的目標.ii)用“輪庫法”優(yōu)化水庫群.利用遺傳算法的并行計算功能,將每個水庫的“調度圖”分別設置等長的“染色體段”,按照給定規(guī)則將所有“染色體段”串聯(lián)起來,構成一條完整的染色體.假設一個水庫對應“染色體段”的長度為GNUM,則一條完整染色體的長度為m×GNUM.染色體在進行選擇、雜交、變異等操作時,只能對相應染色體段進行,不能跨段操作;水庫之間采用輪庫方法.對于任意一條“染色體”要運行以下步驟:iii)運行水量分配仿真模型.由統(tǒng)一分配模型的建立過程知,統(tǒng)一分配模型在接受需水系列、徑流還原系列、水庫基本參數,以及ii)提供的水庫調度圖后,即可給出各計算單元各時段不同用戶取水量等系列數據.與此同時,運行步驟iv).iv)運行水功能區(qū)納污能力計算模型.統(tǒng)一分配模型中水功能區(qū)納污能力計算模型與水量分配仿真模型是完全耦合的,只要取水、排水活動發(fā)生變化納污能力也隨之發(fā)生變化.另外,流域代表性污染物智能識別模型是“離線“工作的.v)以滿足給定精度閾值或遺傳算法運行一定次數,作為此輪計算的終止條件,記錄對應適應度值最大的運行結果.如果滿足精度要求,運行模塊3),結束總程序;否則,返回模塊2),重復上述過程.3)結果輸出模塊從運行結果中,選擇適應度值最大者,輸出其分配結果,主要包括:不同年型計算單元允許取水過程、允許排污過程、水庫優(yōu)化調度圖、主要控制斷面流量過程等.2北江流域水權分配現狀北江是中國珠江水系的一級子流域,水量相對豐富,但水環(huán)境資源已日趨稀缺,工程調控能力低具有中國南方流域水資源開發(fā)利用的典型特點.北江流域多年平均地表水資源量和水資源可利用量分別為521×108m3和144×108m3,2005年河道外用水60×108m3,2030年河道外需水80×108m3;北江流域面積46710km2,地跨廣東、湖南、江西和廣西四省,其中,99.8%的流域面積位于湖南和廣東兩省境內.湖南的郴州、廣東的韶關、清遠、佛山、廣州和肇慶等6個地級市占流域總面積的99%以上.區(qū)域分布見圖3.近幾年,隨著經濟社會的高速發(fā)展,流域河道外用水量和入河排污量增加趨勢明顯,枯水年份季節(jié)性缺水現象突出.作為珠江水系的組成部分,北江還擔負著三角洲地區(qū)秋冬季節(jié)的壓咸任務.因此,制定北江流域初始水權分配方案,并以此為總量控制目標進行水資源統(tǒng)一調度意義重大且任務緊迫.文獻以水資源可利用量的一部分70×108m3作為水權客體、以地級行政區(qū)位水權主體開展了初始水權分配研究,分配方案如表1所示.本文將以表1給出的初始水權分配方案作為統(tǒng)一分配模型的允許取水量總量控制目標進行流域允許取水量與允許排污量的統(tǒng)一分配研究.筆者以1997年北江流域的一次全面監(jiān)測水質數據(包括CODMn,DO,Cr,Hg,Cd和揮發(fā)酚等6項指標)為背景,利用CFA-FCM識別出了北江流域的代表性污染物為CODMn(詳見文獻).本文以此作為水功能區(qū)納污能力計算的指標.控制斷面流量-流速關系是水功能區(qū)納污能力計算的重要內容,利用歷史實測水文數據建立起北江流域所有水文站的流量~流速關系(共22個水文站點),其中部分水文站的流量~流速關系曲線如圖4所示.從點子分布看,這些水文站點的流量~流速關系良好.2.1模型計算2.1.1中小型水庫運行調度北江流域有小(二)型以上水庫1050座,總庫容65×108m3,其中大型水庫8座、庫容44×108m3,中型水庫50余座、庫容15×108m3.本文將所有中型水庫概化為12座虛擬水庫,加上8座大型水庫,共20座水庫參與聯(lián)合調節(jié).限于篇幅,現只給出南水、飛來峽、潭嶺和錦江4座大型水庫的優(yōu)化調度圖,如圖5所示.從圖5可看出,前3個水庫多年平均意義下非汛期在高水位運行,反映了北江流域水量相對豐富的特點.2.1.2枯水年份水資源系統(tǒng)運行狀況統(tǒng)一分配模型能給出任意年型的允許取水量與允許排污量統(tǒng)一分配方案.經計算,北江流域多年平均允許取水量和允許排污量(CODMn)分別為70.032×108m3,22.245×104t.這里的允許排污量為相應納污能力的90%,另外10%用以應對突發(fā)污染事件.枯水年份水資源系統(tǒng)的運行狀況對豐水帶流域意義重大.表2是北江流域特枯年份(p=95%)允許取水與允許排污量分配方案,從表2可以看出全流域允許取水量80.218×108m3、相應允許排污量(CODMn)為16.140×104t.2.1.3市場內重要控制站及跨境斷面的流量過程模型能給出跨境及關鍵控制斷面的流量過程這對流域水資源系統(tǒng)的實際管理具有重要的參考價值.表3是特枯水年(p=95%)流域內重要控制站及跨境斷面的流量過程.對比分析同一水文控制站的模型計算、河道內生態(tài)環(huán)境需水和河道內需水過程,發(fā)現通過水庫群的聯(lián)合優(yōu)化調度,即使在特枯年份,也能滿足河道內生態(tài)環(huán)境需水的要求,如圖6(限于篇幅,未將所有水文站的相應結果列出).但是,存在某些時段模型計算流量低于河道內需水的情形,且隨著來水頻率的增加這種不滿足程度也越來越嚴峻.2.2初始水權分配與流域水資源優(yōu)化調控的關系運用統(tǒng)一分配模型計算得到的北江流域允許排污量與允許取水量的關系如圖7所示,其中橫坐標為北江流域天然水資源量相應年型的來水頻率,其值越大表示水資源越稀缺.從圖7可以看出,隨著流域來水頻率的增大,河道外允許取水量增多,但允許排污量減小,這一方面反映了水量相對豐沛流域水資源分配的特點,即河道外允許取水量與實際需水量基本吻合,而允許排污量受到明顯的限制,另一方面表明了計算成果和統(tǒng)一分配模型的合理性.從總體上來看,隨著來水頻率的增加,流域允許取水量呈增加趨勢,允許排污量呈減小趨勢,但是在某些局部也存在異?，F象,原因可能來自三個方面:1)流域來水頻率(橫坐標)是通過石角站1956~2000年的天然徑流量的計算得來的,然而不同年份的流域天然來水在空間分布上存在差異;2)由計算過程可知,允許取水量與需水預測結果有直接關系,需水預測通常是把來水頻率分為幾段進行計算的,在同一頻率段內,盡管來水有別,但需水則視為相同;3)可能與模型計算誤差有關.圖8是初始水權分配方案與多年平均允許取水量的關系,由圖8可以看出二者非常接近,這表明了統(tǒng)一分配模型實現了初始水權分配(水資源宏觀分配)與流域水資源優(yōu)化調控(微觀調控)的統(tǒng)一.圖9為北江流域石角站特枯水年的流量過程.從圖9可以看出,由于在統(tǒng)一分配模型中把生態(tài)環(huán)境需水過程作為約束條件,使得即使在枯水月份,模型計算出的流量過程也能滿足生態(tài)環(huán)境需水要求,而實際年份的枯水月份流量卻低于生態(tài)環(huán)境需水;并且,實際年份發(fā)生時的河道外用水量遠小于模型中的需水量(需水預測結果),這說明通過聯(lián)合優(yōu)化調控流域內水庫群,實現水庫從“以發(fā)電為主”到“發(fā)電服從供水”功能的轉變,對維護河流生態(tài)具有重要的意義.3問題提出和討論1)從流域水循環(huán)的角度分析了初始水權客體與取水量的關系,建立了以初始水權為允許取水量總量控制目標的流域水量分配模型目標函數,實現了初始水權分配與流域水資源優(yōu)化調控的統(tǒng)一;建立了基于總量控制的流域允許取水量與允許排污量統(tǒng)一分配模型,闡釋了統(tǒng)一分配模型各組成部分的構建