流域精细化水资源优化配置模型及应用

精细化水资源优化配置是水资源可持续利用的重要手段，精准描述水资源系统高度的空间复杂性和用水供水要素时变特征是建立精细化水资源优化配置模型亟待解决的重难点，目前仍没有得到很好解决。针对此难点，建立时空双向尺度上的流域精细化水资源优化配置模型，兼顾考虑水库的蓄水要求、蒸发渗漏损失、用水节点和供水节点间的退水关系因素对模型精度和适用性的影响。将流域内供水单元、用水单元进行分类，并针对不同类型单元建立约束条件，以缺水量最小为优化准则，建立流域精细化水资源优化配置模型，并采用线性规划进行求解。在南盘江流域的实际应用结论如下：(1)流域内农村用水、城镇用水满足率均为100%，农业用水满足率为97.7%，工业用水满足率为82.4%，考虑到年末水库蓄水要求以及管道限制，部分农业用水节点和工业用水节点存在缺水现象，总体上实现了时间空间双向尺度上的精细化配置；(2)黑滩河水库总蒸发损失量占到了起始库容的6.6%，白浪灌片农业用水中各月总退水流量在实际用水流量的占比达到了25%，说明水库蒸发渗漏损失、退水流量等因素对水资源优化配置具有不可忽视的影响；(3)本模型精准描述了水资源系统内各节点间的复杂联系，可为...     

分解协调技术在水资源大系统优化

根据云南滇池地区周边地区水资源系统及规划实施的跨流域调水工程特点，采用大系统分解协调的原理，分层次建立了水资源优化配置模型。结合流域分区及各区运行调度规则，采用DP-DP分解协调技术对模型进行求解，得出不同方案下的水资源优化配置成果，并分析了解决滇池地区周边地区缺水问题所需要的跨流域调水工程的合理规模。     

滇中洱海流域水资源配置初步研究

根据云南滇中水资源系统特点，采用四层网络的滇中水资源大系统优化配置结构，建立了以缺水量最小为目标的水资源配置模型。结合水资源系统分区及各区运行调度规则，以洱海流域片区为例，采用常规模拟技术对模型进行求解，得出了洱海片区各计算单元四个水平年水资源供需平衡结果及各区的调水方案等水资源配置初步成果，分析了解决缺水的可能途径。     

基于MIKE BASIN的汕尾市水资源优化配置

在对汕尾市水文水资源情况调查分析基础上,基于MIKE BASIN数字平台构建了汕尾市水资源优化配置模拟模型。采用四级流域套县为计算单元,以河流、水库和山塘为供水水源,对基准年与规划水平年(2020年)在不同保证率下、不同需水推荐方案和供水推荐方案情况下,分别进行水资源供需平衡分析,从而使得城镇生活用水、农村生活用水、工业用水和农业灌溉用水及生态用水获得优化配置,以满足汕尾市规划水平年各类需水要求。     

基于生态需水的威海市水资源配置研究

对威海市在水资源配置时需要考虑的生态需水进行了界定，然后建立了考虑生态需水的威海市水资源优化配置模型，并生成不同的合理配置方案。并建立了基于模糊优选理论的威海市水资源配置评价模型对威海市多种水资源配置方案进行了优选，推荐提出了基于生态需水的威海市水资源配置结果。     

生态清洁型小流域建设供需水量研究

水资源优化配置是建设生态清洁型小流域的重要措施之一。以栖龙湾小流域为例,在水资源一次供需平衡的基础上,利用PHABS IM模型和彭曼公式计算生态需水量,将生态需水量纳入二次平衡计算中,得出生态清洁型小流域目标下的水资源供需关系。针对当地农业现状,以詹森模型和土壤湿润层水量平衡方程为基础建立了农业灌溉优化模型,推求出了优化灌溉方案,经再次平衡分析表明该方案能大大降低缺水率,可以为栖龙湾清洁型小流域建设提供水源保障。     

基于组合权重方法对蒲河流域水资源承载能力模糊综合评价

以往采用模糊综合评价方法对研究区进行评价时往往采用层次分析法确定权重,确定的权重值较为主观,为了克服层次分析法定权的主观性,采用熵权法和层次分析法确定了组合权重,对研究区水资源承载力进行评价。以蒲河流域为研究对象,建立符合蒲河流域自身特点的水资源承载能力综合评价指标体系,评价指标选取了单位面积水资源量、人均水资源可利用量、耕地灌溉率、人口密度、年人均GDP、万元GDP用水量、生态需水满足率、污水排放处理达标率等8个指标,运用组合权重计算各指标权重,对蒲河流域现状年水资源承载能力进行模糊综合评价。评价结果表明,蒲河流域水资源承载力总体水平处于适载与超载的临界状态,提升空间有限。     

深圳市宝安区水资源配置研究

根据深圳市宝安区铁岗水库的水资源状况,系统地分析了该区沙井和松岗两个片区的用水量和天然来水量情况。采用灰色GM(1,1)模型对该区域的需水量进行了模拟,计算得到2012年的需水总量。利用自回归模型预测了铁岗水库的来水量。最后针对需水量和供水量,以区域供水系统相对缺水率最小为目标函数,建立了适当的优化配置模型,并采用动态规划方法,得到了两个片区时间上较为合理的配置方案,具有一定的实际应用价值。     

玛纳斯河流域水姿源优化配置研究

以玛纳斯河(玛河)流域为研究对象,基于玛河流域可持续发展的思路及流域水资源系统特征,引入多目标水资源配置模型,并采用基于欧氏距离的交互式模型求解方法,计算了各水平年规划年的水资源优化配置结果,并根据目标满意度及目标总体协调度对配置结果进行了评价.计算结果可为玛纳斯河流域水资源配置提供决策参考,以提高流域的水资源利用率.     

淠史杭灌区干旱推演及抗旱预案调控研究

水资源干旱是限制灌区可持续发展的关键因素。为提高灌区的干旱防治能力,使其更好的发挥其在节水、减灾方面的作用,以淠史杭灌区为研究区,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,构建区域General Water Allocation and Simulation Model(GWAS)模型;以2022年为现状基准年,与2023规划年组合,分为连续干旱与不连续干旱两大类,基于灌区水资源“应急干旱三次平衡”调控思想,分析灌区水资源在不同干旱情景下缺水的基础上,展开水资源抗旱配置研究,推演分析不同抗旱方案下水资源供需平衡情况。结果表明：连续干旱年中,灌区2023规划年在情景Ⅰ（P=90%）、情景Ⅱ（P=80%）来水频率下,各乡镇配置单元均存在不同程度的缺水情况,区域总缺水率分别为35.1%、20.8%;不连续干旱年中,2023规划年在情景Ⅲ（P=50%）来水频率下,模型基准配置水量基本可以满足区域各乡镇水量需求,区域总缺水率为5.9%。经不同抗旱方案尾部泵站补水、调整作...     

干旱区水资源供需平衡分析方法研究——以新疆哈密市伊州区为例

水资源是限制干旱区可持续发展的关键因素。为缓解干旱区因社会经济需水增加引起的水资源供需矛盾，以哈密市伊州区为例，以2021年为基准年、2030为近景规划水平年、2040为远景规划水平年，在分析水资源系统中供、用、耗、排的基础上，展开水资源合理配置研究，分析不同规划情景下水资源供需平衡情况。结果表明，随着社会经济快速发展，哈密市伊州区的需水将会显著增加，由现状水平年的37 502万m³增加至2030水平年的39 717万m³与2040水平年的48 756万m³，水资源供需矛盾日益凸显。水资源配置能够通过水库运行调度，有效缓解因水资源时空分布不均导致的缺水，有效保障各个部门的用水过程，使得哈密市伊州区现状与2030水平年的总体缺水率保持在较低水平，分别为2.78%与4.20%，维持了社会经济的稳定发展。但随着需水的持续增长，需水逐渐超过当地水资源系统承载能力，2040水平年的哈密市伊州区总体缺水率大幅增加至15.46%，其中生态、工业与农业部门的缺水率分别达到了8.37%、9.98%与22.15%，扰动了水生态稳定，限制了社...     

洱海流域及周边地区水资源的可持续利用

针对洱海流域及周边地区水资源开发利用中存在的工程性缺水和资源性缺水问题，指出治水思路要由“工程水利”向“资源水利”转变，并提出了实现该区水资源可持续利用的对策和措施，包括：工业节水和农业节水，水资源的生态保护，对该区的水资源进行优化配置。     

区域多水源多用户水资源优化配置研究

针对多水源、多用户的区域供水、需水特点,从经济效益、社会效益等角度出发构建区域多水源多用户水资源优化配置模型。以济宁市为研究实例,优化计算得出规划水平年2020年济宁市水资源优化配置不同保证率(P=50%,P=75%)的优化配置结果,根据优化配置结果对规划水平年2020年各用水户的不同保证率的供需水进行平衡分析。以期在充分利用水资源,满足需水要求下,寻求多水源与多用户之间最优的配水方案,实现区域综合效益最大化,促进区域可持续发展。     

纵向岭谷区农业水管理调控措施

为实现纵向岭谷区农业水管理调控,宏观上以流域水资源综合规划为基础,从需求入手,采取强化节水措施,提高水的利用效率,抑制需水的不合理增长,到2030年农田有效灌溉程度达到32%,灌溉水利用系数提高到0.581,农业灌溉需水总量控制在89.8亿m3,需水年均增长率仅0.52%,以MKIE BASIN模型的配置结果显示,各规划水平年能达到水资源供需平衡;微观上应建立数字流域工程,提高对流域雨水工情的实时监测.推行农业高效节水灌溉制度,建立和完善包括实时灌溉预报、渠系动态配水、实时信息采集和预报修正、灌区空间信息管理等内容的流域单元农业灌溉用水及水资源的实时调度系统,利用水资源配置成果与短期实时调度相结合,实现流域单元的农业高效用水调控.     

基于河湖水系连通的高原湖泊水资源优化模拟

基于对滇池流域及下游螳螂川区间的现状水资源开发利用、生态用水调查,结合区域社会经济发展、生态景观等的水资源需求,考虑牛栏江-滇池补水工程、滇中引水工程等不同层次的河湖水系连通工程,优化配置宝象河、柴河等当地水库、当地引提水工程及城市再生水跨区域利用工程,建立MIKE BASIN水资源优化模拟模型,设置不同的水系连通工程供水方案组合,采用公平性最优和供水缺水率最小作为水资源优化配置的目标函数,对模拟结果进行评价。结果表明,2030年本区河湖水系连通工程加入后缺水率由51.63%降到48.6%,滇中引水工程加入后,缺水率进一步减小至0.8%,随着河湖水系连通工程的逐步完善,区域供水保障程度越来越高,区域间的供水公平性越来越好,河湖水系连通工程对减小区域缺水率、实现区域间及行业间的供水公平、保障河湖生态起到了重要作用。     

跨流域调水工程支线调蓄水库对沿线受水区水资源配置的影响分析

分析了有支线调蓄水库的跨流域调水工程水资源系统的结构和特点,定性分析了支线调蓄水库对跨流域调水工程沿线受水区水资源配置的影响。将数学规划与模拟技术结合,建立了由受水区水资源优化配置和干线调水协调模拟模型组成的跨流域调水工程水资源优化配置模型。采用大系统分解协调原理进行模型求解,通过有无支线水库水资源配置效果的对比分析,量化了支线调蓄水库对受水区水资源配置的影响。以南水北调中线工程河南段为例进行了应用研究,结果表明,模型和方法合理可行。     

云南水资源与发展节水农业存在的问题及对策探讨

在水资源永续利用基础上,针对云南省水资源利用现状,分析了节水农业面临干旱缺水、节水灌溉技术总体水平低、没有形成高效节水机制、工业化与城市化对农业水资源的冲击较大等四大问题,并提出了加强流域水资源的统一规划、开发和管理,时农业用水进行优化配置的对策、措施.     

考虑城市生态环境供水的灌区水资源配置

随着灌区水资源用途的多元化,各用水户用水量的不断增加,进行适宜的灌区水资源配置具有很强的现实意义。本次研究考虑灌区农业、工业、生活以及城市生态环境的用水,以灌区内各用水户缺水率最小为目标,建立了灌区水资源配置模型并采用权重法进行求解,制定了不同降水年的灌区水资源配置方案。通过年尺度与用水高峰月份的配置结果表明:灌区的缺水情况受降水影响大;在等权重的分配方案中,水量缺口集中于农业;灌区工程性缺水问题与资源性缺水问题并存。提高用水效率、推行节水灌溉是解决灌区用水竞争激烈的有效途径。     

基于模糊几何加权模型的灌区水资源优化配置

针对农业水资源优化配置中多目标赋权的不确定性问题,以黑龙江省绰尔屯灌区为研究区域,构建了基于模糊几何加权法的灌区水资源优化配置模型,把多目标规划问题转化为单目标非线性问题,得到了不同权重下不同生育期的灌区水资源最佳配置方案,并通过灌区综合能力评价体系进行比选.结果表明:通过与线性多目标模糊规划模型的对比,模糊几何加权模型可以根据实际情况对不同目标的权重进行调整,得出该条件下的灌区水资源最佳配置方案;当灌水量权重为0.3和经济权重为0.7时为最优方案,水稻产值为8 245万元,分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期的灌水量分别为1 154.56万、779.12万、539.45万、336.57万m³.验证了模糊几何加权法在灌区水资源优化配置的可行性应用,为灌区农业水资源高效利用提供参考方案和决策支持.     

基于循环经济的城市污水多目标优

依据循环经济发展模式进行城市污水资源的综合利用，核心在于环境与经济的协调发展。在对城市水资源综合利用系统分析的基础上，采用经济和水量双目标层次分析方法，建立城市污水多目标优化配置模型，运用MatLab工具软件，进行模型的优化结果分析。以天津市2004年的水资源统计数据为基础，进行实例研究，在污水回用量约束下，依据污水资源化利用率最大和产业用水经济效益最大的目标，建立模型并求解，获得污水优化配置方案。