流域水量调度技术与黄河水量调度

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1、流域水量调度技术与黄河水量调度［摘要］木文从技术上比较了国内外建立流域水暈调度管理模型的优化和模拟两种主要方法的优缺点和适应范围，介绍了目前美国、荷兰和国内典型模型的类型和特点。对黄河水量调度现状进行了分析，提出了建立黄河水量调度模型的指导思想和应该追寻的目标，并对建立黄河水量调度模型需要考虑的因素和适宜的模型方法提出了建议。［关键词］水量调度模型黄河1流域水量调度分配技术水资源科学配置与水量统一调度是合理开发利用全流域水资源的关键措施之一。在世界上水资源短缺的流域，水量分配制度已经历了几百年，甚至上千年的发展与完善，相应的调度分配技术也一直在不断发展与进步。目前，在发达国家，水量调度分配注重

2、的是生态、经济、坏境和社会的可持续发展。但历史上形成的水量分配模式多数是以水权为基础的，这种分配模式并不是戢理想的模式,但从可操作的角度看，却比基于生态和经济分析的方式容易接受和实施。随着科学技术的进步和水资源i体化管理的认识的普及，流域水量调度分配技术得到了迅速提高，尤其是现代软件技术的发展，使得许多先进调度分配算法得到了实现，形成了许多流域水量调度分配的计算方法和数学模型。1.1优化方法优化方法是在一些约束条件下推导出单个优化解的线性或动态非线性优化方法。这种方法在实际应用屮有许多限制。首先，描述实际问题的方程通常是奇界方稈，因此问题的解多数是奇异解，有时甚至没有解，因此优化算法通常比其他

3、算法复杂而且十分脆弱。优化模型的优点是问题的数学概化比其他模型简单。这种方法只适用于目标明确且容易暈化的问题。所以对流域规划考虑最大经济目标问题是非常有效的。而对涉及一些不易量化成线性或半线性方程为目标的水量分配问题是困难的。1.2模拟方法也叫仿真方法，是一种把流域的诸多因素概化成数学问题的变数，从某个假设初始状态出发，按照一定的规则以零维、一维、二维或三维的方法反复推演流域的用水过程的方法。模拟方法最大的优点是程序设计比优化方法简单，各种因子可以在模拟过程中得到考虑，但概化过程相对比较复杂。该方法几乎对任何情形都可以推导出至少1个可接受（不一定是最优）方案。它对流域规划和水量分配都是有效的方

4、法。2国内外典型的流域水量分配模型2.1优化模型AQUARIUSAQUARIUS是由美国科罗拉多州立大学土木工程系开发的一个基于优化算法的计算模型。它是一个致力于流域内用户间水量的时间和空间分配非常成熟的计算模型。该模型依靠经济效益指标对河道流量反复分配直到所有用八的用水增皐的边际净效益增量相等。这只有利用非线性优化技术，通过对重新分配未用水的可行性分析，比较保留或使用存储水量于不同可选用水目的边际价值后实现。由于水系统的构成要素可以用流网的对象表示，模型把水系统的所有构成要素看作流网的等效结点或程序环境的结构。该模型利用面向对彖的程序语言开发（C++）.2.2模拟模型RIBASIMRIBAS

5、IM是由荷兰德尔夫特水力学研究所开发的用于流域管理的流域模拟模型。RIBASIM以模拟算法为基础，通过对流域用水过程在各种假定条件下的模拟，提供水量调度分配的可接受方案、水利工程或用水工程的规模比选方案，为流域提供一个水资源管理的可持续发展规划。评价标准是社会经济预测和污染负荷。根据对规划的资源平衡和相应的社会经济预期状况评价，通过调整目标需求和/或改变规划内容或选择不同的水管理模式来优化预期的社会经济状况。该模型采用FORTRAN语言和VisualBasic混合开发。2.3混合模型PROCSPROCS是水利部黄委信息中心为新疆三屯河流域管理局开发的集作物种植规划、地下水地表水统一调度计费的灌

6、区信息管理系统。PROCS可以根据长期来水预报、库容约束和初始库容、作物效益和面积约束利用优化模型提出作物种植方案。结合全流域（灌区）的雨量水位遥测系统，PROCS可以实施逐口水量平衡分配方案（充分考虑水权因素）。PROCS的特点是充分挖掘水资源潜力，增加水资源的社会经济效益，地下水地表水统一调度合理计费。PROCS分别采用了优化和模拟两种算法。在规划阶段PROCS利用线性规划方法给出优化的种植结构备选方案，规划的目标是全流域的经济效益最大，时间步长是旬。规划时以每种作物的种植面枳、每时间步长的引水和提水量作为变量，约束条件是累积来水量，使用的水量和剩余库容及提水能力。在调度分配阶段，PROC

7、S根据作物种植面积分布、机井分布和能力、作物需水情况，在给定的规则下模拟迭代计算各渠口的把提水任务分配到每眼机井上。PROCS采用面向对象编程工具（Powerbuilder和C++）和关系型数据库（MicrosoftSQLServer6.5）及地理信息系统（ArcView3.0）混合开发。3黄河水量分配调度现状黄河作为我国西北、华北地区的重要水源，担负着流域内及下游沿黄地区约1.4亿人口、2.5亿