连通条件下大连市供水水库群联合调度研究

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1、万方数据大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论1．1选题背景和意义我国是一个严重缺水的国家，水资源短缺的问题可以概括为三点。一是水资源总体占有量多，但人均占有量少。虽然我国的水资源总量占全球总量的6％，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印尼，位于世界第六位。但因为人口众多，人均占有量仅为2400m3，只有世界人均占有量的1／4，排在世界百位以后。二是水资源在时间上分布不均，江河的径流量在年际间和年内均变化较大。年际的分布不均表现为枯水年或丰水年的连续出现，年内的分布不均表现为大部分地区年内的降水量都集中在夏季，可以占全年的7

2、0％以上，旱涝灾害频繁。三是水资源地区分布极为不均，水资源的分布与其他重要资源布局不相匹配。长江以南地区的土地面积仅占全国的36．5％，人口总量占全国的53．5％，但其水资源总量却占全国的81％；淮河以北地区的土地面积达到了全国的63．5％，人口占全国的46．5％，但其水资源总量却只有全国的19％。另外，一些省份同样存在小范围内的水资源分配不均现象。鉴于以上问题的存在，我国在解决水资源短缺的问题上面临着严峻的挑战，亟需各种工程及非工程措施来提高水资源的用水效率，改变水资源分布格局，保障人民群众的用水安全。水库作为调蓄的主要手

3、段，可以存留丰水期的水量，在枯水期加以利用，充分利用了本地水资源，调整水资源在时间上的不均匀分布。建国以来，我国兴建了大量水库，截止到2013年，我国已建成库容在10万m3以上的水库98000余座，其中大型水库有700余座。随着社会经济的发展，用水需求也在不断增加，已有的水库规模已不能满足用水需求，水库的调度方式也从单库调度逐步转化成水库群联合调度。目前我国在许多流域已经形成了水库群联合开发利用的总体布局，如以三峡为核心的长江流域大型水库群【¨，黄河干流上的龙羊峡、刘家峡、万家寨、--f7峡和小浪底等水库组成的梯级水库群【2

4、1，东北地区的辽河流域供水水库群31，第二松花江梯级水库群，华北地区的滦河中下游水库科4】等。为使流域水库群的整体效益最佳，科学合理地制定库群联合调度方案已经成为水资源优化配置的关键。水库的调蓄作用可以缓解水资源在时间上的分布不均，但是无法解决水资源的空间分布不均。对于某些水资源匮乏地区来说，仅靠挖掘该流域内的水资源潜力无法完全解决当地的水资源短缺问题，为了使水资源的空间分布更加合理，需要把水资源充裕地区的多余水量调入水资源匮乏地区。大规模的跨流域调水工程己成为我国重新分配水资源、缓解缺水地区供需矛盾的重要途径[51。据不完

5、全统计，国内已建重点调水工程20万方数据连通条件下大连市供水水库群联合调度研究余项，调水路线长2000多公里，调水总量170多亿m3。其中，最重要也是规模最大的跨流域调水工程就是南水北调工程，该工程分为东线、中线、西线三条调水线，将长江、黄河、淮河和海河四大江河连通起来，构成了我国“四横三纵”的巨型河湖连通体系【6]。目前东线和中线工程已经开始运行，而西线工程还处于可行性研究阶段。我国其他的重要跨流域调水工程还包括：天津引滦入津入唐工程【7】、山东引黄济青工程【81、辽宁东水西调工程【9]、山西引黄入晋工程[10]、广东东深

6、引水工型111、河北引黄入卫工程【121、江苏江水北调工程【13】等。这些跨流域调水工程不仅解决了我国重要城市的用水短缺危机，还有效改善了受水区的生态环境。随着已有和在建的跨流域调水工程的增加，工程建设后的运行管理将至关重要，既要做到充分利用外调水量，又避免外调水资源的浪费。这就亟需制定合理有效的跨流域调水规则，即合理地安排引水时间、引水量及引水量在受水区之间的分配。随着越来越多的流域开展库群联合调度及跨流域调水工程的不断建设，我国已形成了众多河库连通体系。如何使水库群和跨流域引水工程高效地发挥效益，合理地对水资源进行调控是

7、摆在每个水资源管理者面前的严峻考验。对于既有跨流域引水又有水库群联调的供水网络体系来说，其中各水库的连通方式往往包含三种：①河道内的串联并联水库之问所形成的自然连通体系；②基于跨流域引水工程所形成的人工连通体系；③当多个水库之间有共同的兴利目标时，便形成了一种间接连通体系【141。由于河库连通体系的复杂化，使连通条件下的库群联调与常规水库调度相比呈现出许多新的问题和难题：①研究对象更加复杂，组成要素众多，需要同时考虑不同流域的不同目标，调度图和调度规则更加复杂，优化变量的增多将导致“维数灾”问题更加突出【14]；②自然、人工

8、、间接多种连通方式相结合使得供水网络拓扑结构更加复杂，导致问题的建模更加困难；⑨对调度规则的适用性要求更高，规则需包含引水决策、供水决策和分水决策。综上所述，针对连通条件下水库群联合调度问题的特点，深入开展该项研究是非常有意义的。本文在前人的研究基础上，对跨流域引水条件下的水库群联合调度问