南水北调中线水源区补水工程(精)
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南水北调工程三种方案讲解中线工程方案的优势在于能够充分利用长江丰富的水资源,为黄河流域带来丰沛的水源,解决其干涸、污染和土壤退化等问题。
同时,中线工程引水起点和终点之间距离较长,可以实现多地区的跨流域调水,提高水资源的均衡利用。
另外,中线工程经过的城市众多,水资源的调剂也将为这些城市的工业、农业和生活用水带来实质性改善。
由此可见,中线工程方案在改善中国南北水资源悬殊和促进流域生态保护方面具有显著的优势。
东线工程方案是南水北调工程的第二期工程,主要任务是将长江水源引入到山东、天津、北京等地区,解决这些地区因水资源短缺而导致的生产、生活和环境问题。
具体而言,东线工程从江苏城陵矶引水,经过苏北、山东、天津等地,最终排入渤海。
东线工程方案与中线工程方案相比,其特点是引水距离相对较远,涉及的地区也相对单一。
然而,东线工程仍然具有其独特的优势。
首先,东线工程将解决山东、天津、北京等地区的水资源短缺问题,提高其水资源利用率,并为其发展经济和改善环境带来利好。
其次,东线工程的实施将有助于推动京津冀协同发展,缓解这一地区的水资源压力,促进区域经济一体化进程。
此外,东线工程的实施也将为沿线城市带来更加稳定和充足的生活用水,改善居民生活品质。
因此,东线工程方案在解决华北地区水资源短缺和促进区域协同发展方面具有实际的意义和巨大的潜力。
西线工程方案是南水北调工程的第三期工程,主要任务是将长江水源引入新疆、甘肃、青海等西部地区,解决这些地区因水资源匮乏而导致的干旱、荒漠化和生态失衡问题。
具体而言,西线工程从四川阿坝县引水,经过甘肃、宁夏、青海等地,最终排入干旱的新疆地区。
西线工程方案在南水北调工程中具有独特而重要的地位。
首先,西线工程的实施将为干旱的西部地区带来丰富的水资源,改善其生态环境和农业生产条件,促进地区发展。
其次,西线工程也将实现多地区的跨流域调水,提高水资源的均衡利用,促进区域协同发展。
另外,西线工程的实施也将为沿线城市和农村带来更加稳定和充足的生活用水,改善居民生活品质。
南水北调工程三线方案南水北调工程是中国规模最大、最复杂的水利工程之一,目的是解决华北地区长期缺水问题,促进区域经济社会发展。
南水北调工程将长江水利资源向黄淮海平原输送,为解决北方水资源短缺问题提供了可行性。
而南水北调工程三线方案作为南水北调工程的重要组成部分,将实现南水北调工程的全面规划和建设,为解决北方水资源问题提供了可行性方案。
南水北调工程三线方案是指从长江以南三条水利干渠分别引水北上,其中东线、中线和西线分别走向不同的方向。
三线方案将不同区域的水资源整合和调配,实现南北水资源的互补和统一利用。
下面将详细介绍南水北调工程三线方案的规划和建设。
一、东线南水北调工程东线起自长江中游,终至北京市,是南水北调工程的重要组成部分。
东线自武汉开始向北引水,途经安徽、江苏、河南等省市,最终抵达北京。
东线是南水北调工程的主要干线之一,其引水能力和输水距离都是最大的。
东线工程全长约1400公里,预计总投资超过400亿元。
东线工程将解决京津冀地区缺水问题,提高区域的水资源利用效率。
东线工程的建设主要包括引水渠道、输水管线、调蓄工程等。
引水渠道主要沿江而建,考虑地质条件和水文环境,以确保水质和水量的安全输送。
输水管线主要是将长江水送至需要的地区,为城市和农田提供优质水资源。
调蓄工程主要是在输水过程中设置调节设施,确保整个工程的灵活性和可控性。
二、中线南水北调工程中线起自长江中下游,终至山西、河北等省市,是南水北调工程的重要组成部分。
中线自湖北开始向北引水,途经湖南、河南等省市,最终抵达山西、河北等地区。
中线工程全长约850公里,预计总投资超过300亿元。
中线工程将解决华北地区缺水问题,提高区域的水资源利用效率。
中线工程的建设主要包括引水渠道、输水管线、调蓄工程等。
引水渠道主要沿江而建,考虑地质条件和水文环境,以确保水质和水量的安全输送。
输水管线主要是将长江水送至需要的地区,为城市和农田提供优质水资源。
调蓄工程主要是在输水过程中设置调节设施,确保整个工程的灵活性和可控性。
南水北调工程的50多种方案一、调水路线选择方案1.内调北线:该方案主要依托京杭运河以及它的支渠,将长江流域、淮河流域以及其他华东地区的水资源引入华北地区。
2.中线调水:该方案主要是将长江水资源引入华北地区,通过建设一条长江干线水利工程实现。
3.以江引淮:该方案主要是依托长江淮河两大水系相通衔接,引江入淮,然后通过淮河将水资源引入华北地区。
4.西线调水:该方案主要是将西南地区的水资源通过引黄入渭的方式引入华北地区。
5.京杭泰调:该方案主要是以京杭运河和泰湖为基础,将长江和东南沿海河流的水资源引入华北地区。
二、输水工程方案1.开挖渠道:该方案主要是通过开挖渠道,将水资源从水源地输送到目的地。
2.建设隧道:该方案主要是通过建设隧道,将长距离的水资源输送到目的地。
3.建设引水坝:该方案主要是通过建设引水坝,利用地势高低差,将水资源输送到目的地。
4.修建水库:该方案主要是通过修建水库,储备水资源后再进行输送。
5.开发地下水资源:该方案主要是通过地下水的开采和利用,将地下水资源输送到目的地。
三、水质改善方案1.建设净化设施:该方案主要是在水源地和输水工程的途中,建设净化设施,对水资源进行净化处理。
2.水质防护设施:该方案主要是在输水工程沿线,设置水质监测点和防护设施,对水质进行保护和管控。
3.开展水质监测:该方案主要是建立水质监测体系,对输送的水质进行实时监测和控制。
4.提升水质标准:该方案主要是通过技术手段,提升水质标准,确保输送的水资源符合相关标准。
四、生态环境保护方案1.生态恢复工程:该方案主要是在水源地和输水工程途中,开展生态恢复工程,修复受损生态环境。
2.生态调度方案:该方案主要是通过水资源的调度和管理,保护生态环境,确保输送水资源对生态环境影响较小。
3.生态补偿政策:该方案主要是建立生态补偿政策,对受损生态环境进行合理补偿,维护生态平衡。
4.生态修复工程:该方案主要是在输送水资源的目的地,进行生态修复工程,修复受损的地方生态环境。
南水北调工程的中线方案南水北调工程分为东线、中线和西线三个部分。
其中,南水北调中线是最主要的一条水源调运通道,它起于济源市,止于北京市,北延至天津市、唐山市等地,南延至深圳、冀北、山东、河南、河北、北京等地。
南水北调中线的设计和规划经历了多个阶段和方案的调整与优化。
本文将重点分析南水北调中线工程的方案设计和实施情况,旨在深入了解其在解决水资源短缺、促进区域经济发展等方面的作用和意义。
一、南水北调中线工程的规划和设计南水北调中线工程规划设计的初衷是从黄河水系引水,通过人工运输的方式,将丰富的长江水资源调拨到干旱的黄河水系流域,解决华北地区水资源短缺的问题。
南水北调中线工程的规划和设计经历了多次修改和调整,其主要涉及以下几个环节:1. 水资源勘测和论证:南水北调中线工程的规划设计,首先需要进行大规模的水资源分布调研和勘测,明确黄河水系和长江水系的水资源分布情况。
此外,需要论证南水北调中线工程对人工引水和区域水资源调度的影响,包括生态环境、水生态系统、土地利用等方面的影响。
2. 转移工程的方案设计:南水北调中线工程的转移工程主要包括水源地取水、输水渠道和水库设计等方面。
在方案设计中,需要充分考虑地形地貌、气候条件、水资源质量等因素,提出合理的转移工程设计方案。
3. 环保、生态保护措施的设计:南水北调中线工程的建设对区域生态环境的影响是巨大的,需要提出一系列的环保和生态保护措施,确保工程建设和运行过程中能够最大限度地减少对生态环境的影响。
4. 工程实施管理方案的设计:南水北调中线工程的实施需要制定详细的工程管理方案,包括工程建设的组织实施、技术规范执行、质量安全监督等方面的内容。
在南水北调中线工程的规划设计过程中,政府部门、专家学者、企事业单位等各方积极参与,形成了研究规划设计方案的明确结论和建议,为工程的实施提供了有力的支持。
二、南水北调中线工程的实施情况南水北调中线工程自2002年正式动工以来,已经取得了一系列的成绩,主要表现在以下几个方面:1. 工程建设进展顺利:南水北调中线工程的建设进度较快,相关的转移工程和水资源配置工程已经陆续完成,有效改善了华北地区的水资源供应紧张局面。
健全生态保护补偿机制促进南水北调中线工程核心水源区高质量发展作者:陈新年安淑新来源:《中国经贸导刊》2021年第30期一、南水北调中线工程核心水源区战略地位及其巨大贡献南水北调工程是实现我国水资源优化配置,解决北方地区水资源短缺,促进经济社会可持续发展,保障和改善民生的国家重大战略性工程,规划区涉及人口4.38亿人,分东线、中线和西线三条调水线路。
(一)南水北调中线工程保障了京津冀豫四省市居民饮水安全南水北调中线工程的供水目标是为京津冀豫4个省市沿线20多座大中城市提供生活和生产用水,并兼顾沿线地区的生态环境和农业用水。
中线工程起点在丹江口水库,2003年12月31日开工,2014年12月12日通水。
通水后,从根本上改善了沿线地区居民饮水质量,京津冀豫四省市近6700万人受益,远期将超过1.2亿以上北方居民受益。
有效解决了北方一些地区地下水因自然原因造成的水质问题,如高氟水、苦咸水和其他含有对人体不利的有害物质的水源问题,干旱年份一些城市也不再出现“水荒”现象,为京津冀协同发展战略实施提供了坚实的水资源支撑。
据统计,南水北调中线工程通水六年来,截至2020年11月1日,丹江口水库不间断累计安全调水340亿立方米,其中北京市受水55亿立方米,北京市超七成自来水来自丹江口水库。
(二)南水北调中线工程核心水源区为保障水质安全做出巨大贡献核心水源区包括湖北省十堰市三区一县一市和河南省南阳市三县一市。
十堰市所辖三区四县一市,均为南水北调中线工程水源区,其中,茅箭区、张湾区、郧阳区,郧西县和丹江口市(含武当山特区)为核心水源区。
丹江口水库在十堰境内的水域面积占水库水域总面积的60%,汇入丹江口水库的12条主要支流中,有10条在十堰境内,其中,汉江流经十堰5个县市区,占全库年均汇入总量的90%,丹江口水库在十堰境内的库岸线长度占水库库岸线的76.4%。
为确保水质安全,十堰市做出了艰苦卓绝的努力,在移民安置和水质保护等方面都做出了巨大贡献。
南水北调工程中线方案南水北调工程是中国在20世纪90年代提出的一项重大水利工程,目的是通过调水北送,解决中国北方地区严重缺水的问题,改善水资源配置不均衡的局面。
其中,中线工程是南水北调工程的重要组成部分,负责将长江水资源引入黄河流域,为河南、山东等地区提供支持。
本文将对南水北调工程中线方案进行详细分析,探讨其设计思路、技术特点和对当地水资源带来的影响。
一、中线工程的设计思路中线工程是南水北调工程的重要组成部分,总长约1278公里,旨在通过引水将长江水源引入黄河流域,为黄河流域地区提供水资源支持。
中线工程设计思路主要包括以下几个方面:1. 调水源:中线工程的调水源主要是从长江干流的汉江、赵水段引水,通过引水渠将水资源输送到黄河流域地区。
2. 项目规模:中线工程项目规模较大,涉及建设引水渠、涵闸、泵站等设施,需要耗费大量人力、物力和财力。
3. 工程路线:中线工程所选路线经过的地理环境复杂,需要克服山川河流等自然地理条件的阻碍,同时考虑到工程建设对当地生态环境的影响。
4. 生态保护:在工程建设过程中要考虑到生态环境的保护,减少对当地生态环境的影响,同时通过相关措施保护当地的生态系统。
二、中线工程的技术特点中线工程作为南水北调工程的重要组成部分,具有以下几个突出的技术特点:1. 大规模引水:中线工程采用大规模引水方式,通过引水渠将长江水资源引入黄河流域,解决当地地区的严重缺水问题。
2. 复杂地形克服:中线工程所经过的地形复杂,包括山川河流等自然地理条件的阻碍,需要采取相应的技术措施来克服。
3. 工程运行稳定:中线工程的建设需要保证工程的运行稳定性,特别是在繁忙运行时期,以确保水资源的持续供给。
4. 生态环境保护:中线工程在工程建设过程中要保护当地的生态环境,减少对当地生态系统的影响,通过相关技术措施加强对生态环境的保护。
5. 经济运行效益:中线工程的建设需要保证工程的经济运行效益,让地区的水资源得到合理利用,以达到长期可持续发展的目的。
南水北调工程是我国迄今为止最大规模的跨流域水资源调配工程,旨在优化我国水资源分布,解决北方地区水资源短缺问题。
工程主要包括东线、中线和西线三条输水线路,总长约4300公里。
本文将详细介绍南水北调工程施工内容。
一、东线工程东线工程起点位于江苏扬州,终点为天津,全长约1156公里。
主要施工内容包括:1. 输水管道铺设:在沿线地区铺设直径不一的输水管道,用于输送水资源。
2. 泵站建设:为了克服地形高差,东线工程设置了多座大型泵站,用于提高水资源的输送能力。
3. 交叉工程:东线工程穿越多条河流、铁路和公路,需进行相应的交叉工程设计和技术处理。
4. 生态保护:在施工过程中,注重沿线生态保护,采取有效措施减少对环境的影响。
二、中线工程中线工程起点位于汉江流域的丹江口水库,终点为北京,全长约1432公里。
主要施工内容包括:1. 输水隧道建设:中线工程主要采用隧洞方式输送水资源,隧道建设是工程的关键环节。
2. 交叉工程:中线工程穿越多条河流、铁路和公路,需进行相应的交叉工程设计和技术处理。
3. 泵站建设:为了克服地形高差,中线工程设置了多座大型泵站,用于提高水资源的输送能力。
4. 生态保护:在施工过程中,注重沿线生态保护,采取有效措施减少对环境的影响。
三、西线工程西线工程起点位于长江上游的岷江,终点为西北地区,全长约1190公里。
主要施工内容包括:1. 输水隧道建设:西线工程主要采用隧洞方式输送水资源,隧道建设是工程的关键环节。
2. 交叉工程:西线工程穿越多条河流、铁路和公路,需进行相应的交叉工程设计和技术处理。
3. 生态保护:在施工过程中,注重沿线生态保护,采取有效措施减少对环境的影响。
四、工程施工技术1. 隧道施工技术:南水北调工程中的输水隧道建设,采用了钻爆法、TBM法等多种隧道施工技术。
2. 管道铺设技术:输水管道铺设采用了钢管、球墨铸铁管等材料,采用沟槽式铺设技术。
3. 泵站建设技术:泵站建设采用了高效节能的泵站设备,提高了水资源的输送能力。
南水北调中线补水工程方案一、项目背景南水北调中线是中国大规模的水资源调配工程,其主要目的是将长江水源通过中线工程向北方地区输送水资源,以解决北方地区的水资源短缺问题。
然而,在实际运行过程中,发现中线工程所输送的水资源并不足以满足北方地区的需求,特别是在干旱季节,北方地区仍面临严重的水资源短缺问题。
为解决这一问题,南水北调中线补水工程成为亟待推进的重要项目。
二、工程地理条件南水北调中线补水工程主要涉及的地区为北京及周边地区、河北、天津等北方地区。
该地区地理条件复杂,水资源匮乏,土地广阔。
在南水北调中线输水到达北方地区后,需要将水资源进一步调配到各个城市和农田中,因此需要建立一套完善的输水系统。
三、工程目标南水北调中线补水工程的主要目标是解决北方地区的水资源短缺问题,确保城市居民和农业用水需求。
具体目标包括:1. 提高城市居民用水保障水平,确保城市居民的日常用水需求;2. 改善农田灌溉条件,提高农田灌溉水资源利用效率,提高农作物产量;3. 保护地下水资源,避免长期过度开采地下水资源带来的环境问题;4. 同时,要考虑到生态环境的保护和改善。
四、工程方案南水北调中线补水工程主要包括输水系统建设、水资源利用规划以及水资源保护方案。
具体方案如下:1. 输水系统建设南水北调中线补水工程需要建立一套完善的输水系统,以确保输水到达北方地区后,能够迅速、有效地分配到各个城市和农田中。
具体工程包括:(1)建设输水管道网络。
在北方地区建设输水管道,将南水北调中线输送的水资源输送到各个城市和农田中。
该管道需要覆盖城乡各个地区,以确保水资源能够迅速分配到各个用水点。
(2)建设水库和水塘。
在北方地区建设一定数量的水库和水塘,作为水资源的储存和分配中转站。
这些水库和水塘需要合理分布,以便迅速满足城市和农田的用水需求。
(3)建设水泵站。
在输水管道网络中建设一定数量的水泵站,以调节和控制水流量,确保水资源能够均匀分配到各个用水点。
我国主要的跨流域调水工程简介一.南水北调工程从五十年代提出“南水北调”的设想后,经过几十年研究,南水北调的总体布局确定为:分别从长江上、中、下游调水,以适应西北、华北各地的发展需要,即南水北调西线工程、南水北调中线工程和南水北调东线工程。
南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三条调水线路。
通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系,构成以“四横三纵”为主体的总体布局,以利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。
东线工程:利用江苏省已有的江水北调工程,逐步扩大调水规模并延长输水线路。
东线工程从长江下游扬州抽引长江水,利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送,并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。
出东平湖后分两路输水:一路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河;另一路向东,通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。
中线工程:从加坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口后,经黄淮海平原西部边缘,在郑州以嘴处穿过黄河,继续沿京广铁路西侧北上,可基本自流到北京、天津。
西线工程:在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞,调长江水入黄河上游。
西线工程的供水目标主要是解决涉及青、甘、宁、内蒙古、陕、晋等6省(自治区)黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。
结合兴建黄河干流上的骨干水利枢纽工程,还可以向邻近黄河流域的甘肃河西走廊地区供水,必要时也可相机向黄河下游补水。
规划的东线、中线和西线到2050年调水总规模为448亿立方米,其中东线148亿立方米,中线130亿立方米,西线170亿立方米。
整个工程将根据实际情况分期实施。
二.引滦入津工程水源短缺制约天津城市的建设发展,影响了市民的正常生活。
为了解决城市用水问题,国务院于1981年9月决定兴建引滦入津输水工程,跨流域从300多公里以外引滦河水。
南水北调中线水源区补水工程作者:阳书敏邵东国刘丙时间:2007-11-25 12:19:00摘要:引江济汉工程作为南水北调中线水源区最重要的补水工程之一,主要任务是改善汉江兴隆梯级以下河道的农业灌溉、城市供水、航运和生态环境用水条件,使供水区的生态环境质量状况得到合理的修复,以期实现“南北互利”。
引江济汉工程的渠道规模,是影响工程量、投资费用和工程效益的重要因素,科学合理确定引江济汉工程渠道规模,对实现南水北调中线受水区和水源区的经济、社会、生态环境协调发展具有重大意义。
本文应用系统工程、渠道设计、工程经济学的理论和方法,建立了以供水量最大、生态环境需水量缺水量最小和工程规模利用率最大为目标、以水资源优化配置为基础的渠道规模多目标优选模型,首次提出了不同频率组合控制流量的多目标边际优选法,对引江济汉工程渠道规模进行了实例研究,取得了满意成果。
关键词:渠道规模水资源优化配置多目标边际指标南水北调引江济汉1 前言南水北调中线工程从汉江丹江口水库引水,沿太行山东麓北上,经河南、河北,自流输水到严重缺水的京津华北地区,以解决干渠沿线北京、天津等20座大城市,100多个县市的用水问题。
南水北调中线工程,近期调水95亿m3,远景调水130亿m3,丹江口水库下泄水量减少,水位降低,势必会改变汉江中下游干流供水区的水资源供需关系和生态环境条件,加剧该地区日趋严重的水资源供需矛盾。
为了既有利于实现向北调水的任务,又无损失水源区的根本利益,必须采取相关补偿工程措施,消除调水带来的不利影响。
引江济汉工程(也称“两沙运河”)作为汉江中下游水源配套工程措施之一,是从长江荆江河段沙市附近取水补充汉江干流兴隆梯级以下地区的灌溉、航运、生态环境等方面的用水需求,以及东荆河地区的灌溉、生态环境用水需求,(如图1所示)。
引江济汉工程的供水对象包括:(1)东荆河灌区、谢湾灌区、泽口灌区、沉湖灌区、汉川二站提水灌区和江尾提水灌区等六个灌区,现有耕地面积39.9万hm2,有效灌溉面积3.79万hm2,人口555.24万人;(2)武汉市城区、仙桃、潜江、汉川、孝感、东西湖、蔡甸等7个城市(区),供水人口333.7万人,工业总产值达534.75亿元;(3)汉江下游河道生态环境用水:针对20世纪90年代以来,汉江沙洋以下约300km的河段发生过5次“水华”事件,使汉江中下游河道维持一定的流量保证河道生态环境的稳定;(4)河道内航运用水:为保证航道条件需保持一定流量,以维持必要的航深和航宽。
对图1所示的水资源系统,各供水子区的各部门用水,首先由该供水子区内的各种当地水资源(包括地表水、地下水和过境水等)供给,如出现供水不足,则由引江济汉工程补充供水,所以,各供水子区的缺水量大小,是确定工程渠道规模的重要依据。
但是,供水区当地水资源不同的配置方式,其产生的缺水量在时间和空间的分布是不同的,从而也影响着分干渠和总干渠的规模。
渠道规模的优选实质上是水资源优化配置在工程侧面的体现,总的原则是在充分合理使用当地水资源的前提下,最大限度发挥工程的输水能力,尽量减少各种水源的弃水和渠道的闲置,提高供水保证率和水资源综合利用率。
2 渠道规模优选的数学模型根据水资源优化配置目标的度量识别,本次研究认为最优的渠道规模应该体现供水区社会、经济和生态环境综合效益最优[1,4],数学模型如下。
2.1 目标函数(1)总供水量最大,即式中,WG——总供水量;WGy(k,t)、WGh(k,t)、WGl(k,t)——第k供水片第t时段的引江济汉工程供水量、当地地表水和地下水供水量;M——长系列资料时段总数;N——供水片总数。
(2)总生态环境缺水量,即式中,WQe——总生态环境缺水量;Ue(k,t)——第k供水片第t时段供水区生态环境需水量;WGe(k,t)——第k供水片第t时段总供水量中可以提供的生态环境供水量;其它符号意义如前所述,下同从略。
(3)引江济汉工程渠道利用率最大,即式中,R——引江济汉工程利用率;Q(k,t)——第k渠段第t时段的流量;QSUP(k)——第k渠道的最大输水控制流量。
2.2 约束条件(1)汉江水量平衡方程约束:W(k+1,t)=W(k,t)+P(k,t)-P(k,t)-E(k,t)+G(k,t)+I(k,t)-WGh(k,t)+F(k,t) (4)式中,W(k,t)、W(k,t+1)——第t时段上游第k供水片的入、出境水量;P(k,t)、E(k,t)——第t时段第k河段的降水量、水面蒸发量;G(k,t)、I(k,t)——第t时段第k河段的地下水汇入量、河道区间水量;WGh(k,t)、F(k,t)——第t时段第k供水片的供水量、回归水量。
(2)供水区水量平衡方程约束:U(k,t)-WQ(k,t)-WGy(k,t)-WGh(k,t)-WGl(k,t)=0 (5)式中U(k,t)、WQ(k,t)——第k供水片第t时段的需水量、缺水量。
(3)引江济汉工程渠道输水能力上限约束:Q(k,t)<w(k)Qsup (6)Q(k+1,t)≤Q(k-1,t) (7)式中,w(k)——第k支渠从总干渠的设计分流比例。
(4)水源弃水量最小约束:式中,WL——水源的弃水总量目标值;Wl(k,t)——第k供水片第t时段的地表水源可供水量;T*——系列时候刻度单位,一般为旬、日、月等;公式中大括号内的三项分别为地表水源弃水量、地下水源弃水量和引江济汉工程虚拟弃水量。
(5)边界条件约束、变量非负约束等。
3 多目标边际优选法渠道规模的多目标边际优选法包括供水区水资源优化配置、控制六俩优选、设计流量和加大流量优选、灵敏度分析四步,其中水资源优化配置和控制流量优选是相互耦合并需要多次反复。
3.1 水资源优化配置各供水片对当地水源采取的配置方式会影响到分水口的亏水过程。
从水资源可持续利用的角度出发,必须对各分水口所含供水片的水资源进行优化配置,这样得到的各分水口亏水过程,才是确定引水渠道最优规模的直接依据。
不考虑引江济汉水源,采用渠道规模优选的数学模型(1)~(8)进行供水区的水资源优化配置(忽略目标(3)并使Qsup=0,即没有引江济汉工程)。
实际操作中使用了多目标模拟技术和大系统分解协调相结合的方法[2],得到各供水片的缺水过程。
3.2 控制流量优选接着需要优选确定最大限度满足各供水片用水需求的渠道控制输水流量即最优控制流量。
最优控制流量是反映系统总优化程度的一个指标[3]。
由上述所得各分水口的需分水流量,自干渠末端由下而上逐渠段累加(如图2所示),并考虑各渠段的输水损失,即可推得渠首输水流量过程。
将此过程按大小进行排序,并计算相应的频率,选取时段频率分别为50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%和98%时对应的渠首输水控制流量,在此流量系列为基础进行优选。
分别将上述控制流量作为渠道规模约束,对涉及到的水资源系统进行第二次优化配置计算。
这里要完整地使用渠道规模优选的数学模型(1)~(8),可得到相应水平年下各目标函数值与控制流量的关系,由于供水区的供需水状况随时间分布差异较大,为了保证各旬的控制流量优选不受其它时段的影响,故以旬为单位分别进行控制流量的优选。
各旬的三条输入~输出响应曲线分别为(参见图3):a.多年平均旬供水量~控制流量关系WGX=f(Q);b.供水区生态环境缺水量~控制流量关系PX=g(Q);c.工程旬利用率~控制流量R=h(Q)。
利用经济学方法对上述三种曲线进行分析,在这里我们引入了边际旬供水量WGXB、边际旬生态环境缺水量PXB和边际旬利用率RB三个量值,并以边际旬供水量WGXB为例作详细说明。
边际旬供水量是指增加单位流量而获得的供水量增加值,在Q0处的边际旬供水量定义为:边际旬供水量表征了在Q0的基础上增加单位流量对增加旬供水量的贡献程度。
经济学中的经济均衡的充分必要条件是边际收益等于零、边际收益的导数小于零。
由于受物理指标的限制,在具体论证工程规模时不可能完全照搬边际收益等于零的法则,与此相似,提出了以下分析确定方法:(1)将P=g(Q)和E=h(Q)两个关系曲线描绘在同一坐标系中(坐标刻度可能不同),以便于观察曲线某些相似的变化趋势;(2)对不能精确找到驻点(边际保证率等于零)的曲线,用曲线明显由陡变缓的坐标点代替,本文称为近似驻点。
实际操作证明这种简化是必须的,而且误差在可接受的范围内;(3)对近似驻点不满足供水保证率要求的实例,可考虑适当将其右移,即增加最优控制流量。
按照上述原则,选取合适的控制点作为各旬的最优控制流量,结果如表1所列。
3.3 设计流量和加大流量优选设计流量则是供水系统设计供水保证率要求的一个渠道设计指标。
加大流量是考虑到渠道建成后在管理运行中可能出现规划设计中未预料到的变化和短时加大输水等要求,为留有余地而拟定的一种流量。
本次采用类似于灌水率修正的方法优选渠道设计流量和加大流量。
将各旬最优控制流量绘成直方图,如图4,若以其中最大流量Qmax作为渠道的设计流量,势必偏大,是不经济的。
根据文献[5],渠道的设计流量,应从中选取延续时间较长(达到30天或以上)的最大平均流量,而不是短暂的高峰值,对短暂的大流量,可由渠道的加大流量去满足,而对大于加大流量的极短时间流量可以通过渠道的调度满足。
对于以远距离、多目标为显著特点的大型引水渠道,其输水流量较单纯灌溉渠道要均匀,且应考虑历年停水1至2个月的维修期,因此,可选取延续时间超过3个月的最大平均流量,即图4中的Qd,作为渠道设计流量。
加大流量是设计渠道高程的依据。
现有规范关于渠道加大流量的计算公式为:Qa=(1+α)Qd (10)式中,Qa、Qd——渠道的加大、设计流量;α——加大系数,由文献[5]可查。
需要指出,这一加大流量并非最后采用的结果,在确定加大流量时,还须考虑通过各种优化配置方案计算得到的最优控制输水流量约束。
因此,建议从式(10)算出的加大流量和最优控制流量中选择较大的数值,并适当取整,以此作为渠道加大流量值。
从图4可以看出,5、6、7月连续91天的最优控制流量在400m3/s为作为渠首设计流量值。
在根据式(10),选择加大流量系数5%进行计算,可得到渠首加大流量为420m3/s;并在此基础上,考虑到5月中上旬、6月中上旬、<。