《引汉济渭跨流域复杂水库群联合调配研究》以引汉济渭工程为中心,开展了引汉济渭跨流域复杂水库群联合调度研究。全书主要内容包括:引汉济渭工程概况;分析了汉江与渭河的径流特征,揭示了引汉济渭工程调水区汉江流域与受水区渭河流域径流的丰枯遭遇规律;构建了工程调水区水库群联合调度模拟模型、单目标调度模型和多目标调度模型,制定了引汉济渭工程联合运行的调度图和调度函数,阐明了多年调节水库三河口年末水位的消落规律;通过受水区经济发展指标预测与水资源供需平衡分析,构建了受水区水资源配置方案,建立了单水源、多水源不同方案下的水资源配置模型,获得了引汉济渭工程受水区水资源配置成果;建立了多种方案的评价模型,评价了水库群调度方案、水资源配置方案和工程调度方案的风险。
《引汉济渭跨流域复杂水库群联合调配研究》供从事跨流域调水工程的规划设计与运行管理、水库群联合调度、水资源优化配置等相关专业的科研、设计和运行管理人员参考,也供大专院校水利类相关专业的师生参考。
陕西省是一个水资源短缺且分布不均衡的省份,全省71%的水资源分布在长江流域的陕南地区,而土地面积、人口、经济总量分别占全省65%、77%和90%的关中、陕北地区,水资源量只占全省的29%,缺水成为制约陕西省经济社会发展和生态环境改善的重要因素。为了更好地解决关中、陕北地区的水资源短缺问题,实现水资源的优化配置,促进陕南、关中、陕北三大区域协调发展,陕西省决定从长江的最大支流汉江流域调水到黄河最大支流渭河流域的关中地区,兴建统筹三大区域、联通南北两大水系的引汉济渭水利枢纽工程(以下简称“引汉济渭工程”)。陕西省引汉济渭工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一。工程建设过程中不仅要首次穿越世界十大山脉之一的秦岭,还要攻克世界第一深埋的超长隧洞施工等诸多技术难题,更要同步解决工程生态环保及移民等诸多问题。因此,引汉济渭工程是陕西省历史上规模最大、影响最为深远的战略性、基础性和全局性水资源配置工程。引汉济渭工程跨黄河、长江两大流域,横穿秦岭,年均调水规模15亿rr13。竣工后,汉江水将通过秦岭输水隧洞调入关中各受水区,用以满足西安、咸阳等城市及沿线6个工业园区用水,惠及2700万人.可补充500万亩耕地的农业用水,是缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题的根本性措施。
引汉济渭工程分为一期工程(调水工程)和二期工程(输水工程)。调水工程包括黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和98.3km的秦岭输水隧洞。汉江水通过秦岭输水隧洞调入关中后进入输配水工程,通过南干线和北干线输配到关中各受水区。目前,引汉济渭一期工程中三河口水利枢纽已下闸蓄水,正在进行表孔浇筑作业;黄金峡水利枢纽电站工程进行首仓混凝土浇筑;秦岭输水隧洞已掘进93.5km,剩余4.8km;顺利召开了引汉济渭二期工程可研报告评估会,为二期工程奠定了坚实的前期基础。随着引汉济渭工程实践工作的不断推进,为尽快发挥跨流域工程效益,亟须开展引汉济渭跨流域复杂水库群联合调度研究。
2012年,西安理工大学水资源调控团队承担了陕西省水利科技计划项目《陕西省引汉济渭工程水资源合理利用和调配的关键技术研究》(项目编号:2012slkj-02)。2015年,水利部将《引汉济渭跨流域复杂水库群联合调度研究》(2015-2017年)批准列为最后一批水利公益性行业科研专项经费项目(项目编号:201501058),西安理工大学作为项目承担单位,会同陕西省引汉济渭工程建设有限公司、珠江水利委员会珠江水利科学研究院两家协作单位,历时3载共同开展了引汉济渭工程的复杂水库群联合调度和水资源配置的攻关研究工作。2019年11月,水利部国际合作与科技司组织有关技术专家,对《引汉济渭跨流域复杂水库群联合调度研究》进行了验收。经项目验收专家评估,项目综合评价7A,按期全面完成任务,项目取得突出进展,顺利通过验收。本书正是将近几年针对陕西省引汉济渭工程水资源利用与配置、水库群联合调度等研究所积累的科研成果,通过系统地总结和凝练撰写完成的,取得的研究成果,可为引汉济渭工程的调度和管理提供科学依据和技术支撑,将产生显著的经济效益、社会效益和生态效益。
全书共16章。西安理工大学李瑛、黄强撰写了第1章;陕西省引汉济渭工程建设有限公司杜小洲、陕西省水利电力勘测设计研究院马永胜撰写了第2章;珠江水利委员会珠江水利科学研究院刘晋撰写了第3、4章;西安理工大学白涛、刘登峰撰写了第5章;西安理工大学李瑛撰写了第6、9章;西安理工大学李瑛、白涛撰写了第7、8、11、12章;西安理工大学李瑛、黄河勘测规划设计有限公司张永永撰写了第10章;西安理工大学白涛,陕西省引汉济渭工程建设有限公司张中东、宋晓峰、肖瑜、徐国鑫撰写了第13章;西安理工大学白涛撰写了第14、15章;西安理工大学黄强、李瑛,陕西省引汉济渭工程建设有限公司杜小洲撰写了第16章。本书由西安理工大学白涛统稿,黄强教授审稿。
本书的出版得到了水利部国科司、陕西省水利厅、陕西省引汉济渭工程建设有限公司、珠江水利委员会珠江水利科学研究院等单位的大力支持,陕西省水利厅孙平安教高、陕西省引汉济渭工程建设有限公司苏岩教高、长安大学张洪波教授、西北大学蒋晓辉教授、西安理工大学王义民教授、畅建霞教授等专家、同行给予了长期指导和帮助,在此表示衷心的感谢。武连洲博士在全书修改、修订中付出了辛劳,在此一并表示感谢。
本书受到国家重点研发计划项目(2017YFC0405900)、水利部公益性行业科研专项经费项目(201501058)、陕西省自然科学基础研究计划一联合基金项目(2018JQ5145)、陕西省水利科技计划项目(2017slkj-16、2017slkj-27)和中国博士后科学基金项目(2017M623332XB、2019T120933)的资助,在此表示感谢。
限于作者的能力和水平,书中难免存在错误和纰漏,恳请读者斧正,可将有关意见和建议发送至电子邮箱:wasr973@gmail.com。
前言
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究进展
1.3 研究内容
1.4 技术路线
2 研究区域概况
2.1 流域概况
2.2 工程概况
2.3 本章小结
3 径流特征分析
3.1 径流特征分析方法
3.2 调水区径流特征分析
3.3 受水区径流量特征分析
3.4 本章小结
4 丰枯遭遇分析
4.1 丰枯遭遇分析方法
4.2 调水区水库间来水丰枯遭遇
4.3 受水区代表性站点间丰枯遭遇
4.4 调水区与受水区丰枯遭遇
4.5 本章小结
5 典型年选择
5.1 典型年选择方法
5.2 典型年的选取
5.3 推荐典型年
5.4 本章小结
6 引汉济渭水源区水库群联合调度模拟模型
6.1 水源区调度节点图
6.2 方案集设定
6.3 模拟调度模型的建立
6.4 模型求解方法——自迭代模拟算法
6.5 结果分析
6.6 本章小结
7 引汉济渭复杂水库群跨流域调水单目标模型
7.1 方案集设置
7.2 梯级电站多年平均发电量最大模型
7.3 梯级泵站多年平均耗能最小模型
7.4 约束条件
7.5 模型求解方法
7.6 结果分析
7.7 本章小结
8 引汉济渭跨流域复杂水库群多目标调度模型
8.1 问题描述
8.2 模型建立
8.3 求解方法
8.4 结果分析
8.5 本章小结
9 调水工程联合调度运行方式以及消落水位规律分析
9.1 调度图编制
9.2 水库联合调度函数
9.3 三河口年末消落水位规律
9.4 本章小结
10 引汉济渭工程受水区经济发展指标预测与水资源供需平衡分析
10.1 经济发展指标预测
10.2 供需水预测
10.3 供需平衡分析
10.4 受水单元水价制定
10.5 本章小结
11 引汉济渭工程受水区水资源配置方案及关键技术研究
11.1 水资源配置思路
11.2 水资源配置原则及蓄供水方式
11.3 引汉济渭工程受水区水资源系统网络节点图制定
11.4 引汉济渭受水区水资源合理配置方案设置
11.5 引汉济渭受水区水资源合理配置模型建立及求解
11.6 本章小结
12 引汉济渭受水区水资源合理配置成果分析
12.1 单水源方案下的水资源配置成果分析
12.2 多水源方案下的水资源配置成果分析
12.3 典型年调配成果分析
12.4 引汉济渭受水区“虚拟库容”的探讨与分析
12.5 本章小结
13 方案评价方法选取及模型建立
13.1 模糊优选法
13.2 基于非负矩阵分解原理的方案优选方法
13.3 投影寻踪法
13.4 多方法评价结果一致性分析
13.5 本章小结
14 引汉济渭水库群调度方案评价
14.1 评价准则及思路
14.2 评价指标体系构建
14.3 调度方案评价
14.4 本章小结
15 引汉济渭受水区水资源配置方案评价
15.1 评价准则及思路
15.2 评价指标体系构建
15.3 受水区水资源配置方案的评价
15.4 本章小结
16 引汉济渭工程调度方案风险评价
16.1 引汉济渭工程风险因子识别
16.2 水库调度方案风险评价
16.3 方案综合评价
16.4 本章小结
参考文献