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跨流域调水配置方法研究

【摘要】:同时,南水北调东中线一期工程等多个大型跨流域调水工程也在规划或者建设之中。以此为基础,邵东国和郭元裕等提出了以自优化模拟技术为核心的跨流域调水决策模型,并引入了大系统多层次分解协调和多维动态规划等技术方法,通过模型运行可以确定调水系统的工程布局及其运行调度过程,并以南水北调东线工程为例,计算了供水和航运在不同保证率目标和沿线渠道水流双向流动条件下的优化决策方案。

目前,国内已经兴建了“引滦入津”、“引黄济青”等多项跨流域调水工程。同时,南水北调东中线一期工程等多个大型跨流域调水工程也在规划或者建设之中。未来调水工程的运行调度将成为水资源管理部门乃至各级政府的重点。可以预见,对调水工程的研究必将逐渐扩展并深入,成为水资源领域以及相关学科的一个热点方向。

20世纪80年代,雷声隆(1989)等在常规模拟技术基础上,引入在线辨识、自适应补偿等机制,提出了多库联调的自优化模拟模型,对东线一期工程5个湖泊的联合调度效应进行了研究,以最小抽江水量为目标,考虑供水、航运、水库运行等多种约束,得出了低能耗满足系统用水需求的调水方案。以此为基础,邵东国和郭元裕等(1994)提出了以自优化模拟技术为核心的跨流域调水决策模型,并引入了大系统多层次分解协调和多维动态规划等技术方法,通过模型运行可以确定调水系统的工程布局及其运行调度过程,并以南水北调东线工程为例,计算了供水和航运在不同保证率目标和沿线渠道水流双向流动条件下的优化决策方案。自优化模拟技术对于调水工程运行的应用优势在于可以充分结合运行规则,同时便于操作者控制。仿真系统构建也是研究跨流域调水系统的重要手段。王劲峰等(1997)提出了区际调水时空优化配置理论模型,该模型通过设定调水工程最优运行的目标和相关约束,实现对水资源进行时间、空间和部门3个维度上的分配,为区域调水的可行性和水量分配方案提供决策支持。赵勇等(2003)在对南水北调东线工程进行系统概化的基础上,用系统仿真理论建立了该工程的水量调配仿真系统和调度模型,并采用模糊数学的理论将多目标函数转化为单一目标函数求解,进行了水量调配计算。孟文杰(2002)和刘建林(2003)等也分别对南水北调的中线和东线系统建立了联合调水仿真模型。

近年来,随着调水工程和系统水资源调配重要性的凸现,一些比较新的思路方法也得到了应用。王慧敏等(2004)提出基于供应链管理的南水北调水资源配置与调度方法,并分析了南水北调东线水资源配置与调度供应链的概念模型和运作模式。于陶等(2006)分析了南水北调东线工程的建设与运行机制,将新型金融工具——期权理论引入到水权转让中,建立南水北调东线工程虚拟“水银行”,指出该方法在规避水源用户相应的自然和市场风险的同时,有利于重塑节水与效益的关系,是实现水资源优化配置的一种有效途径。