水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖繪制技術(shù)研究

水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖繪制技術(shù)研究

1水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖的基本背景水資源系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康運(yùn)行的基礎(chǔ)。通過(guò)合理配置水資源，可以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)使用，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。水資源配置的基礎(chǔ)工作之一是繪制水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖(以下簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖),即對(duì)復(fù)雜的水資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象,以節(jié)點(diǎn)、水傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)狀圖形反映三大系統(tǒng)間內(nèi)在的邏輯關(guān)系,利用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行水資源合理配置。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的資料檢索,專(zhuān)門(mén)探討系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖的文章并不多見(jiàn),大多在水資源配置模型的文章中有少量論述。國(guó)內(nèi)早期水資源配置以供需平衡分析為主,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖的節(jié)點(diǎn)為計(jì)算單元、水庫(kù)、引提水樞紐、輸水交匯點(diǎn)、湖泊、濕地、水匯等,不專(zhuān)門(mén)設(shè)置行政區(qū)斷面、水資源分區(qū)(如三級(jí)區(qū)、四級(jí)區(qū)等)斷面,在直觀上難以區(qū)分行政區(qū)、水資源分區(qū),地理位置也不清晰;水傳輸系統(tǒng)為供水系統(tǒng)和棄水系統(tǒng),不區(qū)分人工渠系和天然河道,將河道輸水和計(jì)算單元排水作為棄水系統(tǒng),沒(méi)有體現(xiàn)河道、計(jì)算單元地表生態(tài)環(huán)境用水理念。相對(duì)而言,國(guó)外在水資源模擬軟件產(chǎn)品上處于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),模擬的基礎(chǔ)也是水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。如丹麥水利與環(huán)境研究所(DHI)研制的MIKEBASIN,以河流水系為主干,工程、用戶以及分匯點(diǎn)等為節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)的水力連線構(gòu)建流域系統(tǒng)圖。其它軟件,如美國(guó)楊百翰與陸軍工程師兵團(tuán)共同開(kāi)發(fā)的WMS、奧地利環(huán)境軟件與服務(wù)公司開(kāi)發(fā)的Waterware、美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)開(kāi)發(fā)的Aquarius等軟件都采用類(lèi)似的方法構(gòu)建水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。從水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖基本要素構(gòu)成來(lái)看,國(guó)內(nèi)外無(wú)本質(zhì)區(qū)別,國(guó)外的比較簡(jiǎn)潔,多用于水量豐富地區(qū),側(cè)重于水資源供需分析,對(duì)流域耗水分析顯得不足。我國(guó)水資源短缺、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出,迫切需要適合我國(guó)國(guó)情的水資源配置方法,緩解經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的用水矛盾。隨著水資源二元循環(huán)模式的提出,目前水資源配置將水資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境三大系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體,進(jìn)行供需平衡分析和耗水平衡分析,相應(yīng)地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖是水資源配置的基礎(chǔ)。本文提出的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖以水資源天然和人工側(cè)支循環(huán)演化的二元模式為基礎(chǔ),由供需平衡分析系統(tǒng)和耗水平衡分析系統(tǒng)組成。供需平衡分析以計(jì)算單元及相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)、水傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ),耗水平衡分析以流域單元(水資源分區(qū))及其水傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)。2流域或區(qū)域水資源循環(huán)演化的生態(tài)文明水資源配置的主要內(nèi)容是區(qū)域間水資源的合理調(diào)配,保障經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)水資源需求不斷增大,天然生態(tài)平衡被打破,流域(或區(qū)域)水資源循環(huán)演化在不同程度上也發(fā)生了變化。因此,掌握水資源配置的主要特征,理順經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、水資源系統(tǒng)間的關(guān)系,才能達(dá)到人與自然和諧,維持區(qū)域水資源可持續(xù)利用。2.1水資源配置的主要特點(diǎn)2.1.1自適應(yīng)恢復(fù)困難經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是人類(lèi)文明的產(chǎn)物,它打破了原始天然生態(tài)平衡。人類(lèi)文明產(chǎn)生以前,水資源系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和諧發(fā)展著。隨著人類(lèi)文明的產(chǎn)生,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)不斷壯大,人類(lèi)對(duì)水資源需求急劇增加,三大系統(tǒng)間的“平衡-不平衡-平衡”自適應(yīng)恢復(fù)過(guò)程愈加困難。當(dāng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)水資源需求超過(guò)自然界自適應(yīng)恢復(fù)平衡臨界點(diǎn)時(shí),三大系統(tǒng)難以維持平衡狀態(tài),造成水資源減少、生態(tài)環(huán)境急劇惡化,對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)造成不可挽回的巨大傷害。如果任其發(fā)展,最終會(huì)嚴(yán)重?fù)p毀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。目前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源需求正處于急劇上升期,造成了部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化。如果不抑制水資源的過(guò)度需求,三大系統(tǒng)不可能和諧發(fā)展,會(huì)失去平衡,造成不可逆轉(zhuǎn)的災(zāi)難。因此,水資源配置要維持三大系統(tǒng)的和諧與平衡,既要在較大程度上滿足經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)水資源的需求,又要有利于生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。2.1.2水資源循環(huán)演化模式經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)改變了流域水資源循環(huán)演化模式。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)規(guī)模較小時(shí),人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水資源系統(tǒng)的影響很小,表現(xiàn)在水利工程少,開(kāi)發(fā)利用程度低,水資源天然時(shí)空分布改變較小。隨著水資源開(kāi)發(fā)利用程度的提高,特別是干旱、半干旱地區(qū),為滿足經(jīng)濟(jì)需水,水利工程改變了原來(lái)水資源的時(shí)空分布,形成了天然和人工側(cè)支二元水資源循環(huán)演化模式。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),無(wú)論是濕潤(rùn)地區(qū)還是干旱地區(qū),經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的出現(xiàn)都會(huì)在不同程度上改變流域水資源循環(huán)演化模式,只是二元結(jié)構(gòu)所占比重不同。在解決水資源問(wèn)題時(shí),是否將其作為主要影響因素,反應(yīng)在系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和抽象上。2.1.3研究對(duì)象的選取復(fù)雜的水問(wèn)題產(chǎn)生了大量決策問(wèn)題。由于水問(wèn)題影響因素眾多,需求預(yù)測(cè)、水文系列等的不確定性和隨機(jī)性,大量半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題需要決策者判斷和抉擇,決策者的偏好會(huì)影響水資源配置格局。一般來(lái)講,水資源優(yōu)化配置難以做到,它是各相關(guān)利益方博弈妥協(xié)的結(jié)果。2.1.4區(qū)域水管理的特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水資源系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了分層次進(jìn)行水資源配置。水資源配置屬于水戰(zhàn)略研究范疇,各級(jí)水行政管理部門(mén)關(guān)注水問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同,具有復(fù)雜性、層次性、主觀性的特點(diǎn)。高層次管理部門(mén)主要關(guān)注區(qū)域水戰(zhàn)略問(wèn)題、水資源配置格局等,低層次級(jí)管理部門(mén)關(guān)注水問(wèn)題的范圍較小。由于關(guān)心的側(cè)重點(diǎn)不同,需要按不同層次對(duì)復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水資源系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象。層次不同,概化精度、解決問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)也不同。同時(shí),要充分考慮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可獲得性、可靠性,調(diào)整配置技術(shù)方法充分利用已有數(shù)據(jù),體現(xiàn)數(shù)據(jù)決定方法的理念。2.2水資源配置系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖的基礎(chǔ)水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖是水資源配置模型建立的基礎(chǔ),模型結(jié)果是否合理與系統(tǒng)簡(jiǎn)化和抽象密切相關(guān)。2.2.1城市河道水生態(tài)環(huán)境水系統(tǒng)的運(yùn)行在于節(jié)點(diǎn)和水傳輸系統(tǒng)之間的平衡流域是具有層次結(jié)構(gòu)和整體功能的復(fù)合系統(tǒng),水資源配置需要對(duì)復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水資源系統(tǒng)簡(jiǎn)化和抽象為能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理的節(jié)點(diǎn)和水傳輸系統(tǒng),構(gòu)建它們之間的邏輯關(guān)系。節(jié)點(diǎn)和水傳輸系統(tǒng)要遵循水量平衡原理和約束條件。經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水在供水上有較大的區(qū)別。經(jīng)濟(jì)供水表現(xiàn)為水利工程的直接或間接供給,其退水可供生態(tài)環(huán)境使用。生態(tài)環(huán)境用水在河道上表現(xiàn)為維持一定的流量,到下一個(gè)斷面供國(guó)民經(jīng)濟(jì)使用和維持本斷面的生態(tài)環(huán)境用水;河道尾閭或湖泊表現(xiàn)為維持一定的水面,消耗一定的水量。經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境用水方式不同,在水資源配置時(shí)應(yīng)以流域耗水平衡為基礎(chǔ),合理調(diào)配生態(tài)環(huán)境用水和經(jīng)濟(jì)用水。2.2.2流域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)惡化水利工程的興建改變了流域天然水循環(huán),特別是干旱、半干旱地區(qū)河道的人工渠系化,流域下墊面發(fā)生較大的變化,改變了流域水循環(huán)的轉(zhuǎn)化方式,造成了下游河道尾閭或湖泊萎縮、消失,引發(fā)了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的惡化。在水資源配置系統(tǒng)概化時(shí),應(yīng)區(qū)分河流和人工渠系,遵循天然河道與人工側(cè)支水循環(huán)的各自規(guī)律,客觀地對(duì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、水資源系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象,重視計(jì)算單元、農(nóng)業(yè)退水的去向。2.2.3水、污水處理回用經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水是多水源的,一般分為當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、跨流域調(diào)水、污水處理回用水、微咸水、雨水、海水等。在水資源配置系統(tǒng)概化時(shí),需要對(duì)多種水源進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象,處理好多種水源之間的轉(zhuǎn)化、傳輸關(guān)系,使其滿足經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境用水的要求。2.2.4水資源合理調(diào)配大多數(shù)流域水資源時(shí)空分布不均,要滿足經(jīng)濟(jì)用水、保障生態(tài)環(huán)境健康,區(qū)域間水資源調(diào)配是常用的手段。水資源配置系統(tǒng)概化時(shí),要設(shè)置控制斷面,增加約束條件,從流域或區(qū)域上控制經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)環(huán)境用水的比例,保障兩者用水和諧,維持區(qū)域水資源可持續(xù)利用。3水資源配置系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化圖原理3.1流域單元水傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖要體現(xiàn)水資源天然和人工側(cè)支循環(huán)演化二元模式,能進(jìn)行水資源供需平衡分析和耗水平衡分析,是構(gòu)建水資源配置模型的基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水資源系統(tǒng)之間關(guān)系復(fù)雜、影響因素眾多,必須對(duì)三大系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象,建立主要影響因素之間的關(guān)系,利用現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)建水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。從供需水方面看,經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是需求方,水資源系統(tǒng)是供給方,供需雙方通過(guò)水利工程和河道的水傳輸才能達(dá)到平衡。為簡(jiǎn)化計(jì)算,將流域劃分為供分析計(jì)算的單元,假定計(jì)算單元均勻、同性。計(jì)算單元、經(jīng)濟(jì)用水戶、水電站、湖泊、濕地等簡(jiǎn)化和抽象為需(用)水節(jié)點(diǎn);水庫(kù)、引水樞紐、提水泵站、地下水管井等構(gòu)成了供水(或水源)節(jié)點(diǎn);河流、渠系的交叉點(diǎn),行政區(qū)間斷面、水資源分區(qū)間斷面等構(gòu)成了輸水節(jié)點(diǎn)。計(jì)算單元地表水供水系統(tǒng)、地下水管井供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等,以及河流系統(tǒng)組成了計(jì)算單元水傳輸系統(tǒng),它們按照系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在邏輯關(guān)系與各類(lèi)節(jié)點(diǎn)連接,構(gòu)成了以計(jì)算單元為基礎(chǔ)的水資源供需平衡分析系統(tǒng)。通過(guò)水資源分區(qū)斷面將水資源分區(qū)連接起來(lái),構(gòu)成了流域單元水傳輸系統(tǒng),它是流域耗水平衡分析的基礎(chǔ)。這樣,三大系統(tǒng)簡(jiǎn)化和抽象為節(jié)點(diǎn)、計(jì)算單元水傳輸系統(tǒng)、流域單元水傳輸系統(tǒng)三類(lèi)元素,共同構(gòu)成了水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖遵循水量平衡原理,從流域上游到下游水傳輸系統(tǒng)不能間斷,終點(diǎn)為水匯,反映了三大系統(tǒng)間內(nèi)在的邏輯關(guān)系和水資源供用耗排關(guān)系。水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖的定義:以節(jié)點(diǎn)、計(jì)算單元水傳輸系統(tǒng)、流域單元水傳輸系統(tǒng)三類(lèi)元素描述經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水資源系統(tǒng),以水量平衡原理、二元水循環(huán)模式作為制圖依據(jù),各節(jié)點(diǎn)通過(guò)若干條有向弧線表示的水傳輸關(guān)系構(gòu)成的網(wǎng)狀圖形稱(chēng)為水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。3.2圖像系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖主要由節(jié)點(diǎn)(點(diǎn))、計(jì)算單元水傳輸系統(tǒng)(線)、流域單元水傳輸系統(tǒng)(面)三類(lèi)元素組成。3.2.1節(jié)點(diǎn)分為三個(gè)類(lèi)型：水源節(jié)點(diǎn)、必要水節(jié)點(diǎn)和供水節(jié)點(diǎn)(1)概化的虛擬節(jié)點(diǎn)水庫(kù)、引水樞紐、提水泵站、地下水管井、污水處理廠均為供水水源節(jié)點(diǎn)。在大型流域(如松遼流域)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中,一般將大型水庫(kù)、重要的中型水庫(kù)作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn),中小型水庫(kù)、塘壩概化為一個(gè)或多個(gè)虛擬水庫(kù)節(jié)點(diǎn);大型引水樞紐、提水泵站作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn),中小型概化為一個(gè)或多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn);地下水管井和污水處理廠以計(jì)算單元為節(jié)點(diǎn),水源供本單元使用。中小型流域大多數(shù)水庫(kù)、引水樞紐、提水泵站作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn),概化的虛擬節(jié)點(diǎn)隨流域規(guī)模的減小逐漸減少;地下水管井和污水處理廠與大型流域的處理類(lèi)似。(2)用水節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、工業(yè)及三產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生態(tài)、農(nóng)村生態(tài)6個(gè)用水戶和水電站、湖泊、濕地等均為需(用)水節(jié)點(diǎn),其中6個(gè)用水戶以計(jì)算單元為節(jié)點(diǎn)。(3)河流水匯、地下水分區(qū)河流、隧洞、渠道及長(zhǎng)距離輸水管線的交匯點(diǎn)或分水點(diǎn),行政區(qū)間斷面、水資源分區(qū)間斷面、水匯等均為輸水節(jié)點(diǎn)。水匯是流域水循環(huán)最終水量的匯集處,流域內(nèi)可概化多個(gè)水匯,如河流尾閭湖泊、低洼地、沙漠、海洋等。計(jì)算單元為水資源分區(qū)套行政區(qū),一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元可以組成完整的行政區(qū)和水資源分區(qū)。計(jì)算單元節(jié)點(diǎn)包含了水源節(jié)點(diǎn)中的地下水管井和污水處理廠、需(用)水節(jié)點(diǎn)中的6個(gè)用水戶。3.2.2流域水循環(huán)劃分按照水資源利用分為地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng),按照流域水循環(huán)分為天然水循環(huán)系統(tǒng)和人工側(cè)支水循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖應(yīng)完整反映兩類(lèi)水傳輸系統(tǒng),配置結(jié)果要便于各類(lèi)統(tǒng)計(jì),符合水利行業(yè)的傳統(tǒng)習(xí)慣和用戶需求。(1)地表傳輸系統(tǒng)①地表水系統(tǒng):用水戶、水利樞紐(包括蓄、引、提等工程)、人工渠系、天然河道、天然或人工排水系統(tǒng)等相互連接構(gòu)成了地表水傳輸系統(tǒng)。②地下水系統(tǒng):為簡(jiǎn)化計(jì)算,水資源規(guī)劃常將計(jì)算單元內(nèi)的地下水簡(jiǎn)化為一個(gè)地下水庫(kù),不考慮地下水庫(kù)間的水力聯(lián)系,供水對(duì)象限定于所在單元,并假設(shè)水文地質(zhì)單元與計(jì)算單元閉合。(2)運(yùn)行系統(tǒng)①當(dāng)?shù)氐乇硭┧到y(tǒng):各水利樞紐通過(guò)渠道、管道直接或間接供給各計(jì)算單元用水戶的供水體系。②外調(diào)水供水系統(tǒng):本質(zhì)上與當(dāng)?shù)氐乇硭┧到y(tǒng)完全相同,但其水源具有相對(duì)特殊的意義,如水價(jià)較高、工程投資大、效益影響決策因素敏感等,需要單獨(dú)區(qū)別。③地下水供水系統(tǒng):將計(jì)算單元內(nèi)的地下水簡(jiǎn)化為一個(gè)地下水庫(kù),供本單元用水戶使用,隱含在計(jì)算單元內(nèi)。④污水處理回用系統(tǒng):污水排放主要是城鎮(zhèn)生活和工業(yè)產(chǎn)生的污水,農(nóng)村生活產(chǎn)生的污水量小、分散,假定全部消耗。受污水處理廠處理能力的限制,污水有兩個(gè)通道,一是直接入河道,二是進(jìn)入污水處理廠。處理后污水一部分回用,一部分進(jìn)入河道。該系統(tǒng)隱含在計(jì)算單元內(nèi)。⑤提水系統(tǒng):大多數(shù)流域不區(qū)分提水系統(tǒng)與地表水供水系統(tǒng),但流域地形坡度小,引水、提水渠系犬牙交錯(cuò),要單獨(dú)設(shè)置提水系統(tǒng),確定水流方向,如淮河流域中下游。⑥排水系統(tǒng):是指概化在計(jì)算單元上未利用的水資源、灌溉渠系和田間退水量、回用水未利用量、未處理污水排放量等通過(guò)下游河道傳輸至下游節(jié)點(diǎn)的水流傳輸系統(tǒng)。⑦河流系統(tǒng):是對(duì)實(shí)際河網(wǎng)系統(tǒng)的概化,它連接水利工程、接受計(jì)算單元的排水,反應(yīng)了河道內(nèi)生態(tài)用水狀況。當(dāng)?shù)氐乇硭┧到y(tǒng)、外調(diào)水供水系統(tǒng)、地下水供水系統(tǒng)、污水處理回用系統(tǒng)、提水系統(tǒng)屬于人工側(cè)支水循環(huán)系統(tǒng),河流系統(tǒng)屬于天然水循環(huán)系統(tǒng),排水系統(tǒng)屬于人工側(cè)支循環(huán)系統(tǒng)和天然水循環(huán)系統(tǒng)。3.2.3流域單元間水傳輸系統(tǒng)流域單元為水資源分區(qū),如三級(jí)區(qū)、四級(jí)區(qū)等,由水資源分區(qū)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元組成。上游流域單元斷面的出境水量是下游流域單元的入境水量,通過(guò)流域單元斷面間水傳輸關(guān)系的連接,構(gòu)成了流域單元間水傳輸系統(tǒng)。它反映了水資源分區(qū)間出、入境水量,調(diào)入、調(diào)出水量,經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境耗水量,蓄水變量變化等關(guān)系,是流域水資源循環(huán)轉(zhuǎn)化耗水平衡計(jì)算的基礎(chǔ)。4水資源配置系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化圖紙的繪制4.1節(jié)點(diǎn)排水及排水傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖是指導(dǎo)水資源配置模型編制,確定各水源、用水戶、水利工程的相互關(guān)系,以及建立經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、水資源系統(tǒng)的供用耗排關(guān)系,維持三者和諧健康的基本依據(jù)。它基于水資源配置系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和抽象,按照系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念進(jìn)行繪制。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖繪制的主要依據(jù)是水量平衡原理,任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須滿足式(1):Qi?Qs?Ql?Qo=ΔQ(1)Qi-Qs-Ql-Qo=ΔQ(1)式中:Qi為節(jié)點(diǎn)上游來(lái)水量;Qs為節(jié)點(diǎn)供水量;Ql為節(jié)點(diǎn)耗損水量,包括蒸發(fā)和滲漏補(bǔ)給地下水;Qo為節(jié)點(diǎn)下游輸水量;ΔQ為節(jié)點(diǎn)蓄水變量。節(jié)點(diǎn)的上、下游連線:①計(jì)算單元上游連線:地表水供水渠道、外調(diào)水供水渠道;下游連線:計(jì)算單元排水。②水庫(kù)、引水樞紐、提水泵站、行政區(qū)斷面、河流、渠道的交匯點(diǎn)等上游連線:河道輸水、計(jì)算單元排水、地表水間接輸水渠道、外調(diào)水間接輸水渠道;下游連線:地表水供水渠道、外調(diào)水供水渠道、地表水間接輸水渠道(間接供水或輸水渠道為不直接與用水戶相連接的渠道)、外調(diào)水間接輸水渠道、河道輸水。③流域單元斷面上游連線:河道輸水、計(jì)算單元排水;下游連線:河道輸水。④湖泊、濕地、水匯上游連線:河道輸水、計(jì)算單元排水、地表水供水渠道、外調(diào)水供水渠道;下游連線:河道輸水或無(wú)連線。各節(jié)點(diǎn)按照其上、下游連線的實(shí)際對(duì)應(yīng)關(guān)系和邏輯關(guān)系,在任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間連接若干條有向弧線。渠道及管線由一組弧表示,反映地表水傳輸關(guān)系;河流由另一組弧表示,反映河流傳輸關(guān)系;跨流域調(diào)水及排水傳輸系統(tǒng)采用另外兩組弧表示。水源經(jīng)各類(lèi)節(jié)點(diǎn)的供水、排水、河道輸水后最終應(yīng)匯集到水匯,供水、輸水、排水線路的組合必須是連續(xù)的,不能出現(xiàn)間斷。這樣,就形成了水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。4.2系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)4.2.1流域單元間的水傳輸聯(lián)系(1)根據(jù)解決水問(wèn)題的層次,以接近項(xiàng)目區(qū)實(shí)際地理位置繪出河流系統(tǒng)(包括主干河流和概化河流);(2)在河流系統(tǒng)上確定和標(biāo)出流域單元斷面、行政區(qū)斷面、水庫(kù)、引提水樞紐、湖泊、濕地、水匯和計(jì)算單元;(3)以計(jì)算單元、水庫(kù)、引提水樞紐、湖泊、濕地等節(jié)點(diǎn)連接當(dāng)?shù)厮┧到y(tǒng)、外調(diào)水供水系統(tǒng);(4)將計(jì)算單元的下游排水連線與河流的節(jié)點(diǎn)連接,形成排水系統(tǒng),每個(gè)計(jì)算單元僅有一條排水連線;(5)勾繪出流域單元的界限,每個(gè)流域單元僅有一個(gè)斷面,通過(guò)流域單元斷面連接流域單元間的水傳輸連線,一般為河流連線;(6)檢查、修改系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖,直至滿足要求。4.2.2計(jì)算單元排水系統(tǒng)圖1為松遼流域渾太河水資源配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。圖中節(jié)點(diǎn)為:16個(gè)計(jì)算單元(四級(jí)區(qū)套地市)、4個(gè)流域單元(四級(jí)區(qū))、4座水庫(kù)、4個(gè)流域單元斷面、5個(gè)引水樞紐、1個(gè)水匯(海洋)。計(jì)算單元水