缺水型大城市多水源调配管理技术体系与方法研究

针对缺水型大城市多水源供水系统日益庞杂带来的规范化和精细化调配管理问题,通过强化最严格水资源管理制度对城市多水源统一调配和管理的指导作用,从前期调配评估、调配系统构建、调度规程制定、调配方案编制四方面,探讨了缺水型大城市多水源调配管理技术体系,提出了城市水源-工程-单位-用户四层供水系统网络拓扑结构、城市供用耗排水量流转关系、水资源调配工程与管理体系、水资源日常调度规程、多水源联合调度模型等关键技术问题的解决思路与方法。将该技术体系应用于北京市水资源统一调配管理,结果表明:北京市供水系统可划分为4类水源-11类供水工程-4大水管系统-5大用户的网络拓扑结构。在此基础上,可构建由36家机关单位组成的水资源三级调度管理体系,按照调度会商-决策-实施-调整为核心的调度流程,依据统筹用水管控、水源配置、水量调度原则编制的水量调配方案开展日常水量调度工作。研究成果可为水行政主管部门推进水资源精细化调配管理工作提供技术支撑。     

南水北调来水条件下北京市多水源联合调度模型研究

2014年南水北调中线工程引水进京后,北京将形成外调水、当地地表水和地下水多水源联合供水的格局,其中外调水是由南水北调中线工程整体调度后确定的,其水量和水质对北京市供水调度有重要影响。本文以北京市多水源供水环路为研究区域,以充分保证供水和弃水量最小为调度目标,建立多水源联合调度模型,采用南水北调中线多年设计来水系列对供水系统进行调度,给出北京市以日为尺度水资源调度结果,环路各处流量、水压等动态变化情况及各个水厂的水资源配置情况。结果表明,通过优化方法确定的调度规则可以使模型达到不弃水不缺水的调度目标;在平水年即南水北调来水量为11.9亿m3时,2014年需水水平下反向调入密云水库约1.65亿m3。不同典型年下,供水环路南水北调来水和本地水源同时供水时间达1~100 d。供水环路中南干渠沿线水厂和九厂发生南北水源同时供水天数较多,需要防范水源混合可能带来的水质风险。     

基于“三条红线”约束的滨海区多水源联合调度模型

为实现多水源联合调度,在最严格水资源管理思想的指导下,研究探讨"三条红线"控制指标,即用水总量控制指标、用水效率控制指标和水功能区限制纳污控制指标的确定方法,并在充分考虑地表水、地下水、外调水、雨水等不同水源供水潜力和未来需水情况的基础上,构建基于"三条红线"约束的滨海区多水源联合调控模型。将该模型应用于莱州市,确定了莱州市不同规划水平年的"三条红线"控制指标,提出了多水源联合调度方案,该方案各项供水指标满足"三条红线"要求。     

保定市南水北调中线供水区水资源优化配置

通过对供水区水资源优化配置和联合调度,针对南水北调中线一期工程实施后供水区内多种水源联合运用的局面,提出了优先利用引江水,合理配置地表水,充分回用中水,逐步改善生态用水,控制开采地下水,强化全民节约用水的调配思路和措施建议,并对南水北调工程实施后的水资源联合调度提供指导.     

赵山渡引水工程引水区间水资源分配和调整

浙江省赵山渡引水工程是根据需水流量通过输水渠系引入飞云江河口两岸平源，以满足供水区内生活、工业、农业灌溉和其他用水，并结合发电，以达到综合利用水资源的目的，工程供水区水量调配的原则是：根据供水灌溉区内不同的水源和对水质要求不高的用水部门，按先用本流域水，后用外流域水，优质水源用于生活，保证确保用水户的用水要求等原则，进行优化调度，引水规模最终确定为设计引用流量36m∧3/s，用水部门可达P=95%的用水标准，并对水量的分配进行了调整。     

南水北调东线北延进京工程规划研究

北京市水资源严重短缺,在考虑南水北调中线扩能增加供水量的条件下,到2030年水资源供求缺口仍有9~14亿m~3。南水北调东线外调水源可靠、水量充足、水质达标,向北延伸具有可行性。通过水资源供需平衡计算,确定2030年东线北延进京工程调水规模10亿m~3。基于低碳发展理念,探索在河北省文安县新建文安洼水库(库容4.2亿m~3)将汛期不调水调节为全年连续输水进京。北京境内工程布局以优水优用、一水多用为目标,现有一环输水线路(107 km)水源为优质中线水,供城市生活为主;规划二环输水线路(140 km)水源为东线北延水,供生态环境为主。以此,促进形成一环、二环分质供水,相对独立,调度灵活,运行安全及备用可靠的工程体系。     

南水北调来水条件下北京市多水源联合配置和调度关键技术研究

南水北调来水条件下北京市多水源的合理配置和科学调度关系北京市水资源管理全局,涉及一系列复杂问题。为解决这一难题,北京市科委启动了"南水北调来水与当地水资源实时联合调度关键技术研究"课题,在分析计划、调度、政策层面所面临问题的基础上,研究得出了密云水库流域水资源演变规律、北京市用水需求分析、北京市水资源合理配置、环路供水工程布置优化方案、地下调度空间和地下水回灌模式、多水源实时联合调度分析和制度政策保障措施研究等主要成果,并进一步提出了相关建议,为北京市和类似南水北调受水区的水资源合理配置和科学调度提供借鉴。     

南水北调工程实施后保定市水资源联合调度的探讨

保定市是资源性缺水城市,随着城市的发展,城市用水量逐年增加,城市用水、农业用水和生态用水之间的矛盾日趋严重。除每年由西大洋水库供6000万m3地表水外,其余水源均采自地下。南水北调工程实施后,分配给保定市水量的多年平均值为5.51亿m3。针对南水北调工程实施后水资源和输供水网络的变化,提出水资源联合调度方案,以保障城市工业、生活、农业和生态各领域的用水,最大限度地实现水资源优化配置。     

区域性联合供水系统水量模拟调度模式研究

陕西省关中地区水资源总量不足，时空分布不均，供需矛盾突出，省会西安严重缺水，因此提出建设对西安城市供水为重点、以黑河引水工程为主体的区域性联合供水系统的构想，并开展了多水我工程联网模拟调度的研究与实践，根据对西安市城市供水系统的构成以及可利用水量及需水量的分析，按照以中近期为主、充分利用地表水、合理开采地下水、统一考虑生活、生产、生态用水及多方案调度的水量调配原则，采用多水源逐日模拟调度方式建立模     

南水北调中线京石段应急供水可调水量研究

南水北调中线工程全线贯通前,河北省岗南、黄壁庄、王快、西大洋和安格庄等5座水库承担着向北京应急供水的任务.综合分析了5座水库的来水情况,2012-2014年5座水库来水量按照平水年(P=50％)至偏枯年(P=75％)预测,5水库最大可调水量11.61亿～20.31亿m3,考虑京石段输水沿途损失后北京市可取用水量9.64亿～16.91亿m3.北京市2012-2014年累计缺水量14.90亿m3,若维持平水年来水状况,上述水库来水可填补北京市用水缺口,但如5座水源水库来水遇偏枯年,则无法填补北京市用水缺口,南水北调中线全线贯通前京石段应急供水形势严峻.     

南水北调中线一期工程生态效益评估−以北京市为例

以北京市为例,对南水北调中线一期工程产生的实际生态效益进行定量评估。确立南水北调已建工程生态 效益评估方法,分析北京市南水北调供水对生态效益的贡献比例,围绕林地、城市绿地、湿地、压采地下水和水域 生态效益 5 个方面,计算南水北调中线一期工程为北京市带来的生态效益价值。结果表明：中线一期工程通水后 的 4 年间（2015—2018 年）,北京市新增的林地、绿地、湿地、水域生态效益和补充地下水生态效益累计为 181.88 亿元,其中由中线一期工程供水累计新增的生态效益价值达到 67.31 亿元。进一步分析可知,在中线一期工程供 水产生的生态效益中：新增水域的生态效益最大,占比为 55.00%;压采地下水生态效益次之,占比为 34.85%;新增 林地和绿地生态效益占比分别为 6.91% 和 3.24%。研究结果可为北京市及其他南水北调受水区的生态用水、生态 环境修复与保护和资源高效利用等方面政策及措施的制定提供支撑。     

南水北调来水后北京的水资源优化配置

南水北调工程是缓解北京市水紧张局面的根本措施，该工程完成后，水量调蓄运行是水管理工作的关键问题，应及早筹度落实，利用西部永定河滞洪水库及周边建设水源井以调节来水，形成以密云水库和南水北调来水为主的供水系统，两个水源系统联合调节运行，是南水北调来水后调节运行的理想方案。     

邯郸市南水北调供水区多水源联合调度研究

为了增加供水区水资源的承载能力,促进社会、经济、环境可持续发展,通过对邯郸市南水北调供水区的供水系统的分析,建立了供水系统优化调度的动态规划模型,经过调试计算,制定了外调水与当地水不同来水组合情况下的调度方式,为其他地市多水源联合调度提供借鉴。     

汉江流域水资源配置模拟模型研究

将已有的水资源配置模拟模型应用于南水北调中线水源区-汉江流域的水资源配置。将汉江流域水资源系统概化形成网络节点图;根据汉江流域的实际情况,拟定重要水库的供水调度规则;模拟计算流域水资源供需的各个方面,并简要分析南水北调中线取水对丹江口下游的水资源配置的影响,试图为汉江流域水资源的合理高效利用提供一种分析技术手段。     

基于信息技术的通用水资源联合调度系统开发及应用——以南水北调东线江苏段为例

水资源短缺引发的供需矛盾已逐渐成为制约我国社会经济发展的瓶颈。针对跨流域、多用水户、多水源等复杂水资源调度管理需求的特点,以建立一套完整的水资源联合调度信息系统为目的,结合水资源调配系统需求和目标,在C#环境中实施开发,融合SQL数据库和ArcGIS Engine技术,将系统划分为数据库模块、水文模拟子系统、水资源调度子系统、GIS可视化子系统等4部分,采用C/S模式架构了面向相关管理人员和用户的复杂水资源联合调度信息系统。选取南水北调东线江苏段为研究对象,以研究区2009年的数据作为输入条件进行分析计算。结果表明:系统运行结果合理有效,具有良好的可操作性和强鲁棒性,实现了复杂水资源系统下微观层面的水资源精细化调度,解决了水资源宏观配置与用水户的实际微观需求之间的矛盾,能够有效的指导实际的运行调度。     

不同运用方式下北京市多水源联合调度的泵水成本分析

应用北京市多水源联合调度模型,以弃水量和泵水成本为切入点,研究南水北调来水调入密云水库调蓄工程对供水系统的影响,以及考虑大宁水库防洪后系统调度结果的变化。研究发现,在南水北调多年来水条件下,若不启用南水北调来水调入密云水库调蓄工程,供水系统会发生大量弃水;启用该工程后,调蓄能力充足,系统不发生缺水或弃水事件,但会产生最高约每年5 000~7 000万元的泵水成本。考虑大宁水库防洪调度后,供水系统会产生每年几百到几千万方的弃水,反向调蓄成本和大宁补水成本也将增加,建议综合防洪和供水效益考虑大宁水库的调度运用方式。     

南水北调引水进京后北京水价改革研究

分析了北京市水价的现状及存在的问题,结合南水北调中线工程引水进京后供水结构的变化,深入探讨了引入水对北京现有水价体系的影响和推动作用,并提出了与当地水价平稳衔接的有关建议及北京市的水价改革设想.这对建设节水型社会、合理配置水资源以及南水北调通水后水价的平稳过渡具有一定的参考价值.     

基于GF_1卫星的丹江口水库水面面积-蓄水量-水位相关性研究

基于GF_1卫星16m分辨率多光谱遥感数据及水文观测数据,通过计算NDWI水体指数来提取丹江口水库水面面积,并研究水面面积、水位与蓄水量三者之间的相关性,实现动态分析水库蓄水量变化情况,以期为"南水北调"提供决策支撑。研究发现:(1)南水北调中线首个调度年前后丹江口水库水面面积-水位,水位-蓄水量以及水面面积-蓄水量之间均为显著相关关系,且三对变量依次呈现明显的1次、2次、3次曲线关系,拟合曲线方程的决定系数分别达到0.976、0.999和0.980,因此可以根据其中一个已知变量预测其他两个未知量;(2)水面面积自2014年10月5日至2016年5月5日最大变化幅度相差180km~2,是影响周边环境变化的重要因素;(3)同时蓄水量在首个调度年内,于2014年11月初达到最大值204.10亿m~3,可调水量在16.53~78.93亿m~3范围内浮动,且年内整体变化平缓稳定,保证了2015调度年内南水北调中线工程的供水需求。