南水北调东线江苏段库群水资源优化调度方法研究

《南水北调东线一期工程水量调度方案（试行）》一、页《南水北调东线一期工程水量调度方案（试行）》二、目录1.页2.目录3.摘要4.背景和现状分析4.1南水北调东线一期工程概述4.2当前水资源分配情况4.3现有调度方案的局限性5.项目目标5.1优化水资源分配5.2提高水资源利用效率5.3确保水资源的可持续性6.7.三、摘要本方案针对南水北调东线一期工程的水量调度进行详细规划，旨在解决现有水资源分配不均、利用效率低下等问题。

通过优化调度策略，提高水资源利用效率，确保水资源的可持续性，为区域经济发展和生态环境保护提供有力支持。

四、背景和现状分析4.1南水北调东线一期工程概述南水北调东线一期工程是我国为解决北方地区水资源短缺问题而实施的大型水利工程。

工程起点位于江苏扬州，终点在天津，全长约1,200公里。

工程自2013年通水以来，对缓解北方地区的水资源紧张状况起到了重要作用。

4.2当前水资源分配情况目前，南水北调东线一期工程的水量分配主要依据行政区域需求和季节性变化进行。

然而，这种分配方式存在一定的不合理性，导致部分区域水资源过剩，而其他区域则面临水资源短缺的问题。

4.3现有调度方案的局限性现有的水量调度方案主要依赖于人工经验和历史数据进行决策，缺乏科学性和精确性。

调度方案未能充分考虑生态环境保护和区域经济发展的需求，导致水资源利用效率低下，对生态环境造成一定影响。

五、项目目标5.1优化水资源分配通过引入先进的水资源管理技术和方法，建立科学的水量调度模型，实现水资源的合理分配。

确保各区域在满足基本生活需求的同时，兼顾工业和农业用水的需求。

5.2提高水资源利用效率通过实施精细化管理，提高水资源的利用效率。

通过监测和数据分析，及时调整水量分配策略，减少水资源的浪费。

5.3确保水资源的可持续性在水量调度过程中，充分考虑生态环境保护和区域经济发展的需求，确保水资源的可持续利用。

通过科学合理的水量调度，促进区域经济的可持续发展，同时保护和改善生态环境。

南水北调东线徐州市尾水资源化利用及导流工程运行管理研究南水北调东线工程是中国我国历史上建设的一项重大水利工程，该工程实现了华北地区的水资源调剂，为缓解干旱、缺水，保障当地发展所需水资源作出了重要贡献。

其中，徐州市作为南水北调东线工程的尾水出口城市，对于尾水的处理利用具有非常重要的意义。

为探究南水北调东线徐州市尾水资源化利用及导流工程的运行管理，我们开展了一项相关研究。

一、徐州市尾水资源化利用南水北调东线徐州市尾水资源化利用的主要途径有两种：一种是将尾水回灌至渠道，进行蓄水，保证渠道稳定供水；另一种是将尾水通过处理后流入自来水厂，作为循环水或工业用水。

对于按比例回灌尾水利用的渠道，针对不同的谷雨、汛期和旱季，灌溉面积、灌水时间和水量要进行合理调配。

通过对灌溉面积的调整和流量控制等方式，使得尾水的水质和数量能够达到环保合格标准，最终实现节约水资源和环保减排的双重目的。

对于向自来水厂输送的尾水，则需要采用先进的技术手段对其进行处理，以达到清洁、安全、可靠的水源要求。

目前，尾水处理主要依靠物理、生化、化学等方法进行处理，去除其中的悬浮物、溶解物、微生物等因素，使其水质达到国家标准，可以作为工业用水或循环水使用。

二、导流工程运行管理研究南水北调东线徐州市尾水的导流工程运行管理，是确保工程稳定运行并能够持续发挥效益的重要因素。

为此，我们将导流工程运行管理主要分为以下3个方面：1、水量和水质监测南水北调东线徐州市尾水的导流工程需要进行水量和水质的监测，以确保每天的尾水流量和水质均符合国家相关标准。

同时，还需要对发现的异常情况给出科学合理的处理措施，从而保障工程的正常运行。

2、设备维护和管理南水北调东线徐州市尾水的导流工程需要维护和管理一定数量的设备和设施，确保工程设备的稳定性和正常运行。

对于每一个设备，需要制定相应的保养和维修计划，及时更换使用过期的零部件，从而确保设备的长期使用价值。

3、人员管理和培训南水北调东线徐州市尾水的导流工程需要配备适量、适岗和经过专业培训的管理人员。

南水北调东线工程江苏段中长期优化调度研究
闻昕;李精艺;谭乔凤;茆云泽;丁紫玉;王浩
【期刊名称】《水力发电学报》
【年(卷),期】2022(41)6
【摘要】在南水北调东线工程主要水源中长期来水预报精度不高且预见期有限的情况下,对调水系统进行科学调度和滚动决策是江苏段综合效益能否充分发挥的关键。

本文提出了基于余留期调度成本函数的两阶段随机优化调度方法,在考虑预报不确定性条件下实现工程的中长期滚动调度决策。

首先分析各工程单元调度运行规则,基于水量平衡原理提出系统调水成本计算方法;然后分析主要水源历史来水规律,建立余留期成本函数定量表示余留期调水成本;最后针对不同来水条件分别建立两阶段决策模型,滚动生成中长期水量调度方案。

结果表明,两阶段决策模型能够克服中长期预报不确定性对调度决策的不利影响,通过多水源互济互调、水源和线路选择有效降低调水成本。

【总页数】13页(P65-77)
【作者】闻昕;李精艺;谭乔凤;茆云泽;丁紫玉;王浩
【作者单位】河海大学水利水电学院;中国水利水电科学研究院水资源研究所【正文语种】中文
【中图分类】TV213.9
【相关文献】
1.南水北调东线工程江苏段水量优化调度研究
2.改进的多目标量子遗传算法在南水北调东线工程江苏段水资源优化调度中的应用
3.南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究
4.南水北调东线江苏段水资源优化调度与配置研究新探
5.基于改进多目标粒子群算法的南水北调东线江苏段工程联合优化调度研究
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第34卷第5期2023年9月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCEVol.34,No.5Sep.2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.05.012考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度方国华1,钟华昱1,闻㊀昕1,李智超1,罗煜宁2(1.河海大学水利水电学院,江苏南京㊀210098;2.河海大学水文与水资源学院,江苏南京㊀210098)摘要:为进一步提升江苏省南水北调工程的综合运行效益,在湖泊单向运行方式基础上,提出了湖泊互济互调运行方式,以受水区综合缺水率最小和泵站总能耗最小为优化目标,构建了2种湖泊运行方式下 湖泊-闸泵群 联合优化调度模型,并基于9种湖泊来水情景全面分析了湖泊互济互调运行方式的有效性㊂结果表明:相较于湖泊单向运行方式,在受水区综合缺水率相同时,湖泊互济互调运行方式有效减少了泵站抽水总能耗;湖泊互济互调运行方式提升了骆马湖水资源调配能力和水资源利用效率,在骆马湖丰水年而洪泽湖丰水㊁平水㊁枯水年情景下,骆马湖水资源利用量分别提高了28.6%㊁36.1%和30.0%,弃水量分别下降了47.2%㊁42.4%和65.9%;湖泊互济互调运行方式有效减少了洪泽湖和骆马湖区间泵站的抽水量,通过充分利用沿线湖泊的调蓄能力,保障了两湖水位的安全合理运行㊂研究成果可为江苏省南水北调工程科学调度运行提供决策参考㊂关键词:跨流域调水;梯级泵站群;水资源调度;互济互调;南水北调工程中图分类号:TV697㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)05-0776-12收稿日期:2023-04-03;网络出版日期:2023-10-07网络出版地址:https :ʊ /urlid /32.1309.P.20231007.0907.002基金项目:国家自然科学基金资助项目(52179012);江苏省水利科技项目(2020005)作者简介:方国华(1964 ),女,安徽定远人,教授,博士,主要从事水利水电系统规划与优化调度研究㊂E-mail:hhufgh@跨流域调水工程采取 开源 调水方式将丰水区水资源调引至缺水区,已被世界各国广泛用于解决流域或区域的水资源短缺问题,开展跨流域调水工程优化调度研究对于经济社会和生态环境的可持续发展具有重要意义[1-3]㊂近年来,相关学者围绕跨流域调水工程的优化调度开展了一些研究㊂如万芳等[4]以滦河下游跨流域水库群为例,基于博弈论和3层规划模型制定了包含供水㊁引水和调水的跨流域水库群联合优化调度规则;Ma 等[5]定义了一种双重跨流域调水型式,即原始供水水库可同时作为供水和受水水库,并推导了 调-供-配 一体化的双重跨流域调水优化调度规则;康艳等[6]认为供水水库群联合优化调度规则应包括水库群蓄供水次序和水库调度图,提出了一种供水水库群蓄供水次序与调度图双层优化方法,制定了宝鸡峡灌区6库混联供水系统的供水规则;王超等[7]充分挖掘引江济淮工程的沿线湖泊调蓄能力,制定了考虑湖泊调蓄的梯级泵站群跨流域调水系统旬水量调度方案㊂南水北调工程是目前世界上规模最大的跨流域调水工程,也是促进中国水资源优化配置的重大战略性基础设施,工程规划包括东㊁中㊁西3条调水线路,跨越长江㊁淮河㊁黄河和海河等重大流域,是 四横三纵 国家水网的主骨架和大动脉[1,8]㊂江苏省南水北调工程作为东线工程起始段,通过大规模闸泵群连接洪泽湖和骆马湖等大型调蓄湖泊,为苏北地区和省外部分地区的多元化用水需求提供了水源保障[9-11]㊂随着南水北调东线一期工程正式通水运行,相关学者围绕江苏省南水北调工程优化调度也开展了一些研究㊂如郭玉雪等[12]将江苏省南水北调工程的水资源空间格局概化为 两线-三湖-四水源-六区间 ,采用改进蛙跳算法制定了同时考虑5个互斥目标的优化调度方案;闻昕等[13]提出了面向多工程㊁多主体㊁多目标的江苏省南水北调工程统一调度和联合运行方式,得到了不同典型年的 水源-线路-湖泊-枢纽 联合优化调度方案;方国华等[14]针对江苏省南水北调工程沿线受水区供水时空不均衡问题,建立了考虑供水时空均衡性的 湖泊-闸泵群 联合优化调度模型,并采用NSGA-Ⅲ算法制定了考虑供水时空均衡性的多目标优化调度方案㊂然而,㊀第5期方国华,等:考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度777㊀以往的江苏省南水北调工程优化调度研究仅考虑了湖泊间单向调水运行方式,未考虑湖泊间双向互济互调运行方式,一定程度上弱化了该工程的水资源调控能力,影响了工程综合运行效益的发挥㊂江苏省南水北调工程作为典型的以多级湖泊为调蓄节点的大型跨流域调水工程,充分挖掘其沿线调蓄湖泊的水量互济能力十分重要,如何在已有研究的基础上,进一步探索江苏省南水北调工程沿线调蓄湖泊高效运行方式,抓住引㊁调㊁蓄㊁放水时机,通过复杂闸泵群系统的联合运行,科学配置长江㊁淮河㊁沂沭泗等不同流域的水资源,在满足沿线受水区用水需求的同时进一步提高工程综合运行效益,对于推动南水北调工程后续高质量发展意义重大㊂本文通过分析江苏省南水北调工程各水利单元间的复杂水力联系,在湖泊单向运行方式的基础上,提出洪泽湖和骆马湖双向调度的湖泊互济互调运行方式,以期进一步提高该工程综合运行效益,为江苏省南水北调工程水资源调度运行提供技术参考和科学支撑㊂1㊀研究区域概况和系统概化1.1㊀研究区域概况江苏省南水北调工程涉及扬州㊁淮安㊁盐城㊁宿迁㊁连云港和徐州6市,输水干线的总长度超过400km,包括2个大型调蓄湖泊(洪泽湖和骆马湖)㊁2条输水线路(运河线和运西线)和9组梯级泵站(表1)㊂泵站和闸门的特征参数如表1所示,2个湖泊的特征参数见表2㊂表1㊀江苏省南水北调工程水泵和闸门特征参数Table1Characteristic parameters of pumps and sluices of the Jiangsu Province section ofthe South-to-North Water Diversion Project1.2㊀系统概化江苏省南水北调工程位于苏北平原地区,区域内河网发达㊁水系密布,输水干线不仅串联多个大型调蓄湖泊,沿途还与新沂河㊁淮沭河㊁新通扬运河等骨干河道相互贯通,在进行优化调度模型建立时,需要对系统进行合理概化,既要凸显水源㊁线路㊁泵站㊁闸门等工程单元的位置和功能,又需真实反映系统运行特点㊂为此,本文通过分析江苏省南水北调工程中各工程单元特性,根据不同工程单元之间的水力联系,以长江㊁洪泽湖㊁骆马湖和南四湖为节点,将该工程划分为长江 洪泽湖㊁洪泽湖 骆马湖㊁骆马湖 南四湖3个主要区间,并根据泵站和水系空间关系划分16个省内受水区,如图1所示㊂778㊀水科学进展第34卷㊀表2㊀江苏省南水北调工程主要调蓄湖泊特征参数Table2Characteristic parameters of the lakes of the Jiangsu Province section ofthe South-to-North Water Diversion Project湖泊死水位/m汛限水位/m正常蓄水位/m调蓄库容/亿m3汛期非汛期洪泽湖11.3012.5013.5015.3031.35骆马湖21.0022.5023.00 4.30 5.90图1㊀江苏省南水北调工程概化Fig.1Schematic diagram of the Jiangsu Province section of the South-to-North Water Diversion Project㊀第5期方国华,等:考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度779㊀1.3㊀需水资料本文以2018年10月至2020年9月的逐旬沿线供水计划资料作为模型需水资料㊂由于历年计划供水量相近(年需水量为225.43亿m3),为此在模型中以各受水区的年平均供水计划作为其需水量㊂此外,南水北调东线一期工程向山东省的供水时间自2016年起基本维持在12月至次年5月,且不同年份的供水量差异不大,因此以其年平均供水量作为山东省受水区的需水量㊂2㊀江苏省南水北调工程多目标优化调度模型2.1㊀湖泊单向运行方式利用湖泊单向运行方式指导调蓄湖泊优化调度时,洪泽湖通过运西线的梯级泵站群从长江抽水补充其库容,骆马湖利用运河线和运西线的梯级泵站群从长江或洪泽湖抽水补充其库容;在供给受水区时,骆马湖周边受水区和不牢河 微山湖受水区可同时接受长江㊁洪泽湖和骆马湖的水量补给,而洪泽湖 骆马湖区间的灌溉总渠㊁废黄河㊁盐河㊁淮沭河㊁泗阳 皂河㊁泗洪 睢宁和睢宁 邳州受水区只能接受洪泽湖和长江的水量补给㊂2.2㊀湖泊互济互调运行方式洪泽湖和骆马湖的合理利用是提升江苏省南水北调工程综合运行效益的关键,洪泽湖的来水量多且蓄水能力强,被同时作为长江的受水水库和骆马湖的水源水库;而骆马湖来水量小且蓄水能力弱,以往研究仅将其作为洪泽湖和长江的受水水库㊂然而,骆马湖和洪泽湖的丰枯遭遇并不总是同步的,洪泽湖和骆马湖之间存在水量互济互调的现实需求㊂为进一步提升江苏省南水北调工程的综合运行效益,在湖泊单向运行方式的基础上,提出了湖泊互济互调运行方式,即洪泽湖中的蓄水可由梯级泵站群逐级提至骆马湖,而骆马湖的蓄水量也可经由相应控制工程沿原输水通道下泄,以此供给洪泽湖或洪泽湖 骆马湖区间的受水区,湖泊互济互调运行方式示意如图2所示㊂图2㊀湖泊互济互调运行方式示意Fig.2Schematic diagram of the bi-directional water replenishment from lakes780㊀水科学进展第34卷㊀2.3㊀优化调度模型的建立与求解2.3.1㊀目标函数与其他的大型跨流域调水工程类似,江苏省南水北调工程也需要解决沿线受水区的水资源短缺问题,因此,受水区综合缺水率应作为衡量优化效果的一个重要指标㊂其次,作为一项长距离跨流域调水工程,抽水产生的运行费用是影响工程调度效益的主要因素,应当以尽量经济的方式满足工程沿线供水任务,因而将降低泵站总能耗也作为优化方向㊂为此,本研究建立了以受水区综合缺水率(f1)和泵站总能耗(f2)最小为目标函数的优化调度模型,模型的目标函数如下:f1=minðT t=1ðN i=1Q Q(i,t)Q X(i,t)(1)f2=minðT t=1ðJ j=1ρgQ B(j,t)H(j,t)ΔT(t)η(j)(2)式中:t为时段序号;T为时段总数;i为受水区序号;N为受水区总数;Q Q(i,t)为t时段i受水区的实际缺水量,亿m3;Q X(i,t)为t时段i受水区的需水量,亿m3;j为泵站序号;J为泵站总数;ρ为水的密度, kg/m3;g为重力加速度,m/s2;Q B(j,t)为t时段j泵站抽水流量,m3/s;H(j,t)为t时段j泵站的净扬程, m;ΔT(t)为t时段时长,s;η(j)为j泵站的运行效率㊂2.3.2㊀约束条件江苏省南水北调工程中每个工程单元都有特定的约束条件,同时工程中某些调度目标也会转化为相应的约束条件,在模型中具体约束如下所示:①湖泊水量平衡约束S(k,t+1)=S(k,t)+Q(k,t)+P R(k,t)+F R(k,t)-P C(k,t)-F C(k,t)-W(k,t)(3)②湖泊调蓄能力约束S min(k,t)ɤS(k,t)ɤS max(k,t)(4)③泵站工作能力约束P R(k,t)ɤP R,max(k,t)㊀㊀㊀P C(k,t)ɤP C,max(k,t)(5)④闸门最大过流能力约束F R(k,t)ɤF R,max(k,t)㊀㊀㊀F C(k,t)ɤF C,max(k,t)(6)⑤非负约束式中:k为湖泊编号;S(k,t)为t时段k湖泊的蓄水量;Q(k,t)为t时段k湖泊的自然来水量;P R(k,t)为t时段k湖泊的补湖水量;P C(k,t)为t时段k湖泊的由泵站抽出的水量;F R(k,t)为t时段闸门泄入k湖泊的水量;F C(k,t)为t时段k湖泊通过闸门泄出的水量;W(k,t)为t时段k湖泊供给周边受水区的需水量;S min(k,t)和S max(k,t)分别为t时段k湖泊的最小蓄水量和最大蓄水量;P R,max(k,t)和P C,max(k,t)分别为泵站入㊁出湖的最大抽水能力;F R,max(k,t)和F C,max(k,t)分别为闸门入㊁出湖的最大过流能力㊂2.3.3㊀模型求解本文采用模拟-优化方法建立江苏省南水北调工程多目标优化调度模型,并采用NSGA-Ⅱ算法求解 湖泊-闸泵群 联合优化调度模型㊂NSGA-Ⅱ算法采用二元锦标赛选择㊁模拟二进制交叉和多项式变异的遗传操作方法,并利用非支配排序方法选择优良个体,能够有效保证种群分布的多样性和算法结果的收敛性,已被广泛用于解决多目标优化问题[15-17]㊂在本研究中,NSGA-Ⅱ算法的种群设置为300,迭代次数设置为20000,㊀第5期方国华,等:考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度781㊀交叉和变异概率分别设置为0.6和0.4㊂2.4㊀调度方案情景设置洪泽湖和骆马湖作为承接并利用淮水的调蓄湖泊,湖泊可供水量受水文年型影响很大,由于两湖存在丰枯异步现象,本文分别选取洪泽湖和骆马湖的丰水(P=25%)㊁平水(P=50%)㊁枯水(P=75%)3种典型年,共9种湖泊来水情景㊂以10月至次年9月为完整调度年,以旬为调度时段,设置湖泊单向运行与湖泊互济互调运行2种湖泊运行工况;以受水区综合缺水率最小和泵站总能耗最小为优化目标,构建2种湖泊运行方式下 湖泊-闸泵群 联合优化调度模型,运行情景设置情况如表3所示㊂表3㊀江苏省南水北调工程运行情景设置Table3Set the operation scenarios of the Jiangsu Province section of the South-to-North Water Diversion Project工况洪泽湖典型年骆马湖典型年丰水(P=25%)平水(P=50%)枯水(P=75%)单向运行丰水(P=25%)S1S2S3平水(P=50%)S4S5S6枯水(P=75%)S7S8S9互济互调丰水(P=25%)B1B2B3平水(P=50%)B4B5B6枯水(P=75%)B7B8B93㊀结果与讨论3.1㊀运行效益提升分析本文采用NSGA-Ⅱ算法求解了2种湖泊运行方式下的江苏省南水北调工程 湖泊-泵站群 联合优化调度模型,得到了9种湖泊来水情景下的受水区综合缺水率和泵站总能耗情况,如图3所示㊂由图3可知,泵站总能耗和受水区综合缺水率之间存在明显的竞争关系,随着受水区综合缺水率下降,泵站总能耗明显增加㊂为进一步评估湖泊互济互调运行方式对江苏省南水北调工程综合运行效益的提升能力,本文采用层次分析法[18-19]选取了B1㊁B4和B7情景下的最优 湖泊-泵站群 联合优化调度方案,并与S1㊁S4和S7情景下具有相同综合缺水率的水资源分配方案进行对比,各方案的运行效益指标如表4所示㊂由表4可知,湖泊互济互调运行方式对工程综合运行效益的提升作用随着洪泽湖来水量的减少而增加,B1㊁B4和B7情景下的泵站总能耗相较于S1㊁S4和S7情景分别下降了8.5%㊁15.1%和22.1%㊂综上所述,江苏省南水北调工程的运行效益受湖泊来水影响较大,在洪泽湖丰水年时,相同缺水率情况下的泵站总能耗明显小于枯水年㊂这是由于来自长江的供水量不受水文年型影响,而骆马湖的来水量又远小于洪泽湖,当洪泽湖来水量偏丰时,供水成本较低的淮水变多,降低了工程运行成本㊂相较于湖泊单向运行方式,在大部分湖泊来水情景下,考虑湖泊互济互调运行方式的综合运行效益都更优,且综合运行效益的提升幅度随着骆马湖来水量的增加而增加㊂这是由于湖泊互济互调运行方式有效提高了骆马湖的水资源利用效率,而骆马湖的供水成本远小于长江和洪泽湖,随着骆马湖来水量的增加,愈来愈多的骆马湖蓄水量被供给至洪泽湖或洪泽湖 骆马湖区间受水区㊂782㊀水科学进展第34卷㊀图3㊀不同湖泊运行方式下的江苏省南水北调工程优化调度非劣解集Fig.3Pareto solutions for the Jiangsu Province section of the South-to-North Water DiversionProject under different lake operation modes表4㊀典型湖泊来水情景下的江苏省南水北调工程运行效益指标Table4Operational indicators of the Jiangsu Province section of the South-to-North Water Diversion Projectunder typical lake inflow scenarios方案受水区综合缺水率/%泵站总能耗/(万kW㊃h)总能耗下降率/%S1 2.025717B1 2.0235238.5S4 5.120442B4 5.11734615.1S716.036757B716.02864922.1㊀第5期方国华,等:考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度783㊀㊀㊀在相同综合供水率情况下,考虑湖泊互济互调运行后,骆马湖蓄水量可被供给至洪泽湖和洪泽湖 骆马湖区间受水区,由此增加了睢宁 邳州㊁泗洪 睢宁和泗阳 皂河受水区的供水量,减少了骆马湖 南四湖区间的不牢河 微山湖受水区的供水量,详见表5㊂表5㊀典型湖泊来水情景下的各受水区综合供水率Table5Water supply rates of receiving areas under typical lake inflow scenarios单位:%受水区S1B1S4B4S7B7山东100.00100.00100.00100.00100.00100.00不牢河 微山湖86.7884.4754.1939.1763.6835.65睢宁 邳州88.9195.9484.4480.3258.2367.04泗洪 睢宁78.2278.5873.2782.2749.1954.85泗阳 皂河99.5098.4393.9497.0167.5578.60骆马湖周边90.1092.4994.9993.5990.3679.35二河 淮阴99.7899.4099.4899.8096.3695.18淮沭河99.7899.4099.4899.8096.3695.18连云港99.7899.4099.4899.8096.3695.18盐河99.7899.4099.4899.8096.3695.18废黄河99.7899.4099.4899.8096.3695.18高良涧 淮安98.4298.9496.1698.8197.3598.88灌溉总渠98.4298.9496.1698.8197.3598.88洪泽湖周边95.6696.1799.8097.8584.7486.10三河90.3198.0778.9893.0469.3485.25金宝航道99.3798.75100.0099.5896.0099.44里运河99.3798.75100.0099.5896.0099.44 3.2㊀工程单元利用情况分析3.2.1㊀水源选择相较于湖泊单向运行方式,湖泊互济互调运行方式能够更加充分利用湖泊的水资源调配能力,在各典型湖泊来水情景下,供水成本较高的长江和洪泽湖的供水量呈现不同程度下降,供水成本较低的骆马湖的水资源利用量明显提高,且骆马湖的弃水量明显下降,详见表6㊂3.2.2㊀泵站利用本文分析了洪泽湖和骆马湖之间的泗洪㊁睢宁㊁邳州㊁泗阳㊁刘老涧和皂河泵站的抽水情况,如表7所示㊂由表7可知,湖泊互济互调运行方式下的泵站抽水量明显小于湖泊单向运行方式,且随着洪泽湖的来水量减小,所有泵站的抽水量都在明显下降,这是由于模型在迭代搜索过程中会倾向于优先供给洪泽湖周边㊁灌溉总渠㊁废黄河等供水成本较小的受水区,当洪泽湖来水量不足以满足较低供水成本受水区的需水量时,会减小供给上级区间用水户的供水量;相较于泗阳㊁刘老涧和皂河泵站,泗洪㊁睢宁和邳州泵站受洪泽湖来水影响更小,这是由于泗阳㊁刘老涧和皂河泵站的沿线供水量相对较小㊂3.2.3㊀湖泊运行图4是典型湖泊来水情景下湖泊水位运行情况,相较于湖泊单向运行方式,互济互调运行方式下的洪泽784㊀水科学进展第34卷㊀湖调度期末水位略高一些,但整体水位运行过程比较接近;2种运行方式下的骆马湖运行水位呈现较大区别,在大部分调度时段,湖泊互济互调运行方式下的骆马湖运行水位要明显高于湖泊单向运行方式㊂具体而言,在湖泊单向运行方式下,骆马湖蓄水量仅供给骆马湖 南四湖区间受水区,当湖泊来水量较大时,骆马湖优先将湖泊水量供给骆马湖 南四湖区间受水区,并减少从长江和洪泽湖抽水,以此减少湖泊弃水量;而在考虑湖泊互济互调运行后,骆马湖若因来水量过大而发生弃水,弃水量可供给至洪泽湖或洪泽湖 骆马湖区间受水区,因而湖泊互济互调运行下的骆马湖运行水位在大部分运行时段要明显高于湖泊单向运行方式㊂表6㊀典型湖泊来水情景下的水源利用情况对比Table6Comparison of water resource utilization of the different water sources under typical lake inflow scenarios单位:亿m3洪泽湖水文年型工况及对比水源利用长江洪泽湖骆马湖骆马湖弃水丰水年平水年枯水年单向运行(S1)36.65169.8229.5412.13互济互调(B1)35.63162.2638.00 6.40水量利用变化-1.02-7.568.46-5.73水量利用变化率/%-2.80-4.5028.60-47.20单向运行(S4)34.84166.1627.7913.74互济互调(B4)33.14157.7837.817.92水量利用变化-1.70-8.3810.02-5.82水量利用变化率/%-4.90-5.0036.10-42.40单向运行(S7)72.03102.4629.0812.60互济互调(B7)62.65102.9737.81 4.30水量利用变化-9.38-0.518.73-8.30水量利用变化率/%-13.00-0.5030.00-65.90表7㊀典型湖泊来水情景下的洪泽湖和骆马湖区间泵站抽水量对比Table7Comparison of pumping water between the Hongze Lake and Luoma Lake under typical lake inflow scenarios单位:亿m3泵站丰水年平水年枯水年单项运行互济互调单项运行互济互调单项运行互济互调皂河0.440.2300.0300刘老涧9.73 6.069.11 5.02 3.75 2.56泗阳19.0213.1218.2111.287.49 5.39邳州 5.81 6.32 1.98 3.05 2.40 2.96睢宁11.3211.387.217.18 4.85 4.98泗洪13.2612.969.118.95 5.79 6.19㊀第5期方国华,等:考虑湖泊互济互调运行的江苏省南水北调工程优化调度785㊀图4㊀典型湖泊来水情景下的湖泊运行水位Fig.4Lake operating water level under typical lake inflow scenarios4㊀结㊀㊀论为进一步提升江苏省南水北调工程的综合运行效益,在湖泊单向运行方式的基础上,提出了湖泊互济互调运行方式,并基于9种湖泊来水情景详细分析了湖泊互济互调运行方式的有效性㊂主要结论如下: (1)在不同湖泊来水条件下,泵站总能耗和受水区综合缺水率之间均存在明显的竞争关系,随着受水区综合缺水率下降,泵站总能耗明显增加;相较于湖泊单向运行方式,在相同受水区综合缺水率情况下,湖泊互济互调运行方式下的泵站抽水总能耗更小㊂(2)湖泊互济互调运行方式能够更加充分利用湖泊的水资源调配能力,有效减少了供水成本较高的长江㊁洪泽湖的供水量,增加了供水成本较低的骆马湖的水资源利用量,同时降低了骆马湖的弃水量㊂(3)湖泊互济互调运行方式有效减少了洪泽湖和骆马湖区间泗洪㊁睢宁㊁邳州㊁泗阳㊁刘老涧和皂河泵站的抽水量,通过充分利用沿线湖泊的调蓄能力,保障了两湖水位的安全合理运行㊂参考文献:[1]王煜,周翔南,彭少明,等.基于黄河流域水资源均衡调配的南水北调西线一期工程水量配置[J].水科学进展,2023, 34(3):336-348.(WANG Y,ZHOU X N,PENG S M,et al.Water allocation of the first phase of South-to-North Water Diver-sion Western Route Project based on balanced provisioning of water resources in the Yellow River basin[J].Advances in Water Sci-ence,2023,34(3):336-348.(in Chinese))[2]DOBBS G R,LIU N,CALDWELL P V,et al.Inter-basin surface water transfers database for public water supplies in contermi-nous United States,1986 2015[J].Scientific Data,2023,10:255.[3]MING B,ZHONG H Y,ZHANG W,et al.Deriving operating rules for inter-basin water transfer projects incorporating a scenario reduction strategy[J].Journal of 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