同时，南水北调东中线一期工程等多个大型跨流域调水工程也在规划或者建设之中。以此为基础，邵东国和郭元裕等提出了以自优化模拟技术为核心的跨流域调水决策模型，并引入了大系统多层次分解协调和多维动态规划等技术方法，通过模型运行可以确定调水系统的工程布局及其运行调度过程，并以南水北调东线工程为例，计算了供水和航运在不同保证率目标和沿线渠道水流双向流动条件下的优化决策方案。......
2023-06-24
跨流域调水可调水量分析结果
【摘要】：跨流域可调水量分析可按以下步骤进行：流域水资源量及分布特征。各水平年耗水量可通过灌溉面积、工业、人口、牲畜的增长及其定额的预测，间接推求水库以上流域不同保证率需水量及耗水量。表4.3汉江丹江口水库以上流域2010年水平年耗水量预测表有相当多河道外用水不直接从河道取水，而是利用支流区间水资源，而区间来水有一部分就地被消耗，另一部分汇入河道加大河道的过境水资源量。
跨流域可调水量应是在满足本流域各部门需用水量和本流域基本生态环境用水后的余水。随着国民经济的高速发展，各地水资源消耗量不断增加，缺水地区逐渐增多，需要从水资源丰富的地区向缺水地区调水，跨流域调水工程正是解决水资源地区分配不均匀的有效途径。
跨流域调水工程涉及的方面较多，首先应弄清楚本流域的水资源现状，分析预测未来流域的需用水及生态用水，在不影响本流域经济社会可持续发展的基础上，将流域余水调往缺水地区。跨流域可调水量分析可按以下步骤进行：
（1）流域水资源量及分布特征。分析调出流域各不同地区的降水、径流、蒸发量等水文要素年内、年际分布特征，对流域不同区域的水资源进行评价，确定现状条件下的地表水资源量、地下水资源量及水资源总量。其中地表水资源量又包括降水量、地表水资源量及出境水量。
（2）调水断面天然水量及其代表性分析。为提高调水保证率，调水渠首一般设在大中型水库，弄清水库的天然入库水量则是计算可调水量的关键所在。
一般水库的坝下游均设水文站实测径流，水库的天然入库水量可以在坝下实测径流的基础上逐项还原而得，对于上游有其他水库或受水利化影响的因素，亦应进行还原计算。还原计算方法可参见第2章。对于还原的天然入库水量，可通过本站或相邻站长短系列的比较，分析天然径流系列的代表性，并开展设计径流、设计枯水分析。有条件时，可选择资料条件较好的时期作为代表段，供长系列操作使用。代表段的均值与统计参数应与长系列基本一致，系列中丰、中、枯水年份宜分布均匀，并包括数个较为完整的丰枯水循环周期。
（3）水库上游各水平年耗水量分析。随着社会经济的发展、人口数量的增加，水库以上的耗水量不断增加，使得进入水库的水量不断减少。在分析各地区发展计划和预测结果，以及国家有关政策的基础上，对水库以上流域不同水平年的各项指标进行预测，对耗水量进行分析估算，是开展可调水量计算的必要条件。
各水平年耗水量可通过灌溉面积、工业、人口、牲畜的增长及其定额的预测，间接推求水库以上流域不同保证率需水量及耗水量。如汉江丹江口水库以上流域2010年水平年耗水量预测见表4.3。
采用水库的天然入库水量，扣除不同水平年的上游耗水量，即可得出不同水平年的净入库水量。
（4）水库下游需水量预测。作为水量调出流域，无论水库的上游或下游，均存在用水需求。所不同的是水库下游除需预测灌溉用水、工业用水、生活用水等河道外用水外，还需开展下游河道环境生态用水、航运用水等河道内用水预测，以及支流及区间来水、回归水等的预测。
河道外用水预测与水库上游的预测方式一致。河道内用水预测其中生态环境基流的计算已在前面进行了叙述。对于通航河流，其航运用水应按照航道等级的要求，分别确定不同水平年不同保证率下的最小流量，以维持必要的航深和航宽要求。考虑到航运与生态环境用水是重复水量，故在确保河流最小流量时应选取两者之间的大值。
表4.3 汉江丹江口水库以上流域2010年水平年耗水量预测表
有相当多河道外用水不直接从河道取水，而是利用支流区间水资源，而区间来水有一部分就地被消耗，另一部分汇入河道加大河道的过境水资源量。区间来水及区间耗水预测方式与水库上游基本相同。区间来水还应包括对调水的补偿工程增加的河道水量。
河道外的取用水量除耗掉的外，有相当部分通过地表及地下水的形式回归到下游河道内，可调水计算中应考虑工业、城镇、农业的回归水。回归水的计算可通过调查回归系数的方式获取。
（5）水库补偿下泄过程设计。根据流域不同的工程条件及不同的水平年、保证率预测的需用水要求，通过干流水量平衡计算得出水库补偿下泄的水量要求及流量过程，以此作为水库调度的依据。
补偿下泄过程采用的流量平衡式为：
式中：Qw为河道外需水；Qn为河道内需水；Qs为河道外需水取水位对应的流量，Qs＝f（QW）；Q支为支流及区间来水；Q回为回归利用水；i，j分别为计算时段数（i＝1，2，…，n）和计算断面数（j＝1，2，…，n）。
即以各河段要求的最小河道内用水流量，加上河道外用水要求流量（部分因引水能力的限制，其用水要求不能得到满足，其河道用水要求只能按用水要求的水位相应流量计算）为各河段干流需保持的流量，分河段扣除支流来水及回归水，自下而上推算水库补偿下泄过程。
（6）可调水量分析。影响水库可调水量的主要因素为：水库入库径流、水库的工程规模及运用原则、水库下游的需水对水库下泄流量的要求、输水规模等。具体作可调水量分析计算时主要根据不同水平年水库上游的来水，考虑水库的规模及调度原则，水库下游相应的需水要求，输水工程规模等因素，选择设计代表年或者代表系列，按某一时段（月、旬、日）计算，满足各类需水要求调度原则后剩余的水量即为水库的可调水量，其计算过程可参见图4.2。
图4.2 水库可调水量计算过程图
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