试论南水北调工程受水区多水源水价模型

南水北调工程是缓解我国北方地区水资源短缺状况,促进水资源优化配置的重要工程.工程通水后,将形成受水区当地地表水、地下水、工程水和南水北调工程外调水多种水源供水格局.通过建立受水区多水源水价模型,适当调整受水区综合水价,引导人们调整用水行为,可以实现南水北调工程的良性运行和受水区水资源的优化配置,达到人与自然的和谐共处.     

河南省南水北调受水区水资源优化配置研究

南水北调中线工程实施后，河南省受水区将形成一个由南水北调水、当地地表水和地下水、城市中水等多种水源的联合供水系统。针对南水北调来水过程不均，受水区水缺乏必要的调蓄工程等特点，分析制定了水资源配置原则，建立了多水源、多目标联合调算的水资源配置模型，通过长系列供需平衡计算，合理确定了不同受水区域和不同部门间的供需水量，并提出了如何充分利用南水北调水和当地水资源的建议和措施。为保障受水区水资源可持续利用、水环境得到恢复和改善、促进经济社会可持续发展提供了科学依据。     

南水北调山东段水资源优化配置研究

针对南水北调沿线受水区水资源供需矛盾十分突出的问题,以东线山东段为研究对象,研究南水北调受水区水资源供需平衡问题。受水区水资源配置是一个涉及多水源,多用途,不同区域的复杂问题。本文运用大系统分解协调原理,建立水资源优化调度模型,运用优化技术对模型进行求解,给出了优化决策算法的程序框架图,合理解决了多水源、多目标、多用户、多保证率的水资源配置问题,研究结果可为同类问题提供依据。     

调蓄水库调度指标的分步逐次迭代优化

南水北调中线工程供水是受水区的补充水源,需与当地其它水源共同供水满足受水区的需水要求。受水区的调蓄水库分布在不同流域,各地水资源特性差别较大,因此,探索南水北调中线北调水和受水区当地水联合调度运用中调蓄水库的最优运行方式,对中线工程建成之后的合理调度水资源具有指导意义。借助已有的水资源联合调度模拟模型,结合分步逐次迭代优化法,对受水区的调蓄水库的调度指标进行优化,分别采用优化前后的调度指标,进行受水区供用水模拟计算,并对模拟计算结果进行了比较分析。     

南水北调东、中线一期工程水源置换效应情景分析

通过构建外调水-当地水联合调配模型和对水源置换流程的解析,以南水北调东、中线一期工程海河流域受水区为研究范围,分析了通水后受水区地下水调控与生态环境修复状态下的水量配置情景,定量评价了受水区的水源置换效应。结果表明东、中线一期工程来水中约1/3用于支撑城镇新增需水,2/3用于置换现有不合理用水并返还农业和生态。通过城镇水源置换能够使受水区的生态环境得到改善,但是一期工程通水条件下现有水资源短缺和生态恶化的矛盾尚不能根本解决,还必须采取强化节水、治污、控制地下水超采和多水源合理配置等多种措施,唯此才能充分发挥南水北调工程效益。     

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。     

南水北调河北省受水区污水资源化利用

根据南水北调河北省受水区城市用水与排水、受水区水资源的现状分布及开发利用情况,利用BP人工神经网络方法建立受水城市的污水排放预测模型,提出基于水质分级的受水区污水利用规划,为受水区当地地表水、地下水、外调水、污水、微咸水等多种水源的联合配置提供科学依据。     

南水北调受水区多种水源合理调配模式探讨

在受水区水资源供需分析（以县级行政区为单元）、受水区县级行政区内分区、分用水行业地下水压采目标分解的基础上,统一考虑水量与水质,分析探讨南水北调工程建成通水后各类水源（地表水、地下水、其他水源）在受水区县级行政区内分区、分用水行业间的合理调配模式。     

南水北调供水区水资源优化配置研究

为了充分发挥南水北调工程效益,提高城市供水保证率和整个受水区总体供水效益,通过对当地地表水、地下水、城市污水与南水北调中线来水的优化配置研究,提出各种水资源优化配置方案以及不同水情、工情下的水资源调度原则,为河北省南水北调工程实施后的管理调度提供科学依据.     

邹平市区域综合水价改革需求分析

邹平市南水北调续建配套一期工程建成后,面临当地地表水、地下水、黄河水、长江水、非常规水等多水源联合供水的格局。针对水资源开发利用中存在的问题,邹平市进行了开展区域综合水价改革的需求性分析,对促进南水北调工程的良性运行和受水区水资源的优化配,保障区域供水安全以及经济社会持续健康发展具有重要意义。     

基于水量水质双控的缺水地区水资源优化配置

开展水量水质双控约束下水资源优化配置研究是落实新时期"节水优先"方针、保障区域水安全和促进水资源可持续利用的基础支撑。针对我国北方地区资源型缺水、工程型缺水并存的问题,以山东省昌乐县为例,结合WEAP模型与传统水资源配置理论方法,根据区域用水需求与总量控制及水功能区限制纳污管控要求,统筹协调生活、生产、生态用水,建立基于水量水质双控的区域水资源优化配置模型,采用AHP法、熵权法、AHP-熵权耦合法计算不同情景方案的配置效益并优选配置方案。结果表明:规划水平年农业、城市供水保证率分别为50%、95%时,基于用水总量控制的跨流域调水、强化行业节水和水污染治理以及加大再生水回用相结合的配置方案(B4方案)综合效益最大,各行业用水需求均能得到满足,GDP较现状水平年增加709.01亿元,再生水利用率提高至25%。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

调水工程投资费用分摊与两部制水价测算方法

投资费用分摊对于分清调水工程各受益地区之间、部门之间的经济责任大小以及水价测算和定价等工作具有重要作用。提出基于过程和产生机制的调水工程投资费用分摊与两部制水价测算方法,旨在在分摊时反映水价要素的变化过程以及费用产生机制。在阐述投资分摊和费用分摊的原则、方法和具体步骤的同时,分析了两部制水价与单一制水价之间的关系以及供水量、还贷等要素变化过程对水价的影响。最后以产芝水库调水工程为例,研究了向多地区供水的、具有多种费用产生机制和要素变化过程的调水工程投资费用分摊与两部制水价测算方法。     

京津冀地区适水发展问题与战略对策

阐述了适水发展理论的产生背景、内涵及对象与任务。适水发展是依靠科技进步,开发利用广义水资源、提高用水效率,根据水资源条件转变用水模式、优化用水结构和水资源配置,拓展水资源开发利用新空间,实现水资源可持续利用。从适水发展的角度,系统分析了京津冀发展面临的严峻的水资源问题,主要有水资源极度短缺、用水压力大、生态持续恶化和非常规资源资源利用程度低等问题,严重制约京津冀协同与可持续发展。针对存在的主要问题,提出了京津冀走适水发展道路的战略对策,实行水资源开发利用的多方面战略性转变,重塑京津冀适水型产业体系,构建适水型现代工业,发展适水型现代农业,建设适水型城市,实现京津冀地区社会-经济-生态健康永续发展。     

南水北调中线输水水质标准研究

《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)是当前南水北调中线水质监测评价的主要依据,但是该标准中部分指标与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《城市供水水质标准》(CJ/T 206-2005)不衔接,导致供水和用水双方的水质信息无法充分共享。通过对比3部标准中水质指标和浓度限值的异同,结合南水北调中线水质特征,从水质标准衔接和水质从严管控的角度,初步拟定了南水北调中线输水水质标准,即以《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)为基础,提出将氨氮和粪大肠菌群等21项指标浓度限值调低,继续保留pH等87项指标的浓度限值,明确基本项目中总氮指标的浓度限值为2mg/L,增加浑浊度、叶绿素a和藻密度3项指标。     

汛期降雨对南水北调中线干线 京石段工程渠道水位影响

为了给南水北调中线工程实现全线通水后的汛期调度提供技术支撑和经验借鉴,基于2008年-2013年底南水北调中线干线京石段工程已经完成的四次向北京输水任务的相关资料,分析了通水过程中降雨对渠道水位的影响,结果表明在试运行期间汛期降雨多以小雨为主,渠道内水位普遍上涨20~30mm,当渠道内发生中到大雨时,渠道内的水位一般上涨80~100mm;结果表明4次通水过程由于没有特大暴雨,水位上涨幅度较小,对渠道安全没有影响;并基于河北省中小流域设计暴雨洪水图集,探讨了不同重现期暴雨对渠道水位的影响规律,给出了不同重新重现期条件下的控制水位。     

再生水补给条件下河流水质及河岸渗滤水质演变试验

由于人类活动影响加剧,永定河呈现水量锐减以及水环境持续恶化的趋势,生态环境遭到严重破坏。在此背景下,永定河生态重建工程亟待开展,生态补水方式急需确定。为探究多水源生态补水方式对河流水质及河岸渗滤水质演变的影响,开展模拟试验,探究流速、温度和土壤渗滤对再生水补水水质的影响。研究结果表明:流速增加有利于污染物降解;与高温相比,低温条件下的污染物降解能力明显优于高温,表明低温在一定程度上有利于再生水补水水质的改善;河岸渗滤水某些水质指标有一定程度的好转,但由于河底沉积物的聚集吸附作用使得通过土壤的水体轻微富营养化。最终结果表明,流速对于再生水补水水质指标影响最大。     

基于组件模型的地表水资源配置系统设计

传统地表水资源配置系统往往针对特定的流域,缺乏扩展性和灵活性。将流域、水库、需水点、输水连接等水利要素分别抽象为组件,对河流采用Horton编码分级,使用拓扑排序和河流同步的方式解决水系网络的水力联系,以组件连接模式灵活地进行地表水资源模拟和优化配置,通用性高,扩展性强。新开发的系统可为水资源管理部门对生活用水、工业生产、农业灌溉、生态建设等规划、设计以及管理提供技术支撑。     

国外跨流域调水工程的运营管理对我国的启示

通过分析国外重大跨流域调水工程的管理与运营过程中涉及的技术、环境、法律以及经济等多学科的问题,从立法、水权、水价、水资源统一管理、工程建设的投资管理以及跨流域调水的运营管理模式等"软环境"方面,总结了国外跨流域调水工程运营管理的成功经验,为我国跨流域调水工程的实施提供参考。     

长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤防护措施

运用水锤理论和特征线法,结合工程实例,对采用缓闭式蝶阀、空气阀和单向调压塔等防护措施的长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤进行计算和分析,得到了管道沿程的水头包络线以及泵端性能参数相对值的变化曲线。计算结果表明,无防护措施下最小水锤水头较低,泵端性能参数变化较大;泵端蝶阀防护可以有效地控制泵端性能参数流量和转速变化幅度,但水头的变化出现了振荡,最小水锤水头值降低;采用空气阀+泵端蝶阀防护可以有效地增加最小水锤水头值,只在管道局部出现负压,但与泵端蝶阀防护相比性能参数变化有所增大;单向调压塔+泵端蝶阀对停泵水锤防护效果最为明显。为了减小单向调压塔数目,最终选择单向调压塔+空气阀+泵端蝶阀的组合作为最终的防护措施,与无防护措施相比,组合防护下整个管道不出现负压,泵端水头虽出现了振荡,但幅度不大,流量最大变化幅度下降0.15,转速最大变化幅度下降0.7,转矩振荡时间变短。