引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行與調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究

楊 寧

（陜西省引漢濟(jì)渭工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室 陜西 西安 710004）

1 項(xiàng)目概況

引漢濟(jì)渭工程是一個(gè)非常復(fù)雜的水資源配置系統(tǒng)工程，工程難度極大，牽涉面廣，影響因素多。在促進(jìn)關(guān)中和陜西的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，要統(tǒng)一考慮黃河水量配置、陜北榆林和延安的水資源配置、渭河上下游分水等，將涉及全陜西省陜南、關(guān)中、陜北，涉及國家南水北調(diào)中線，涉及陜西和湖北在漢江上的上下游的關(guān)系，涉及電力、水利及中央、地方等利益等，因此必須詳細(xì)規(guī)劃，以保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境要協(xié)調(diào)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)布局和水資源布局協(xié)調(diào)發(fā)展。

工程建成后，引水線路上的兩個(gè)重要調(diào)蓄水庫——黃金峽水庫和三河口水庫，位于秦嶺南坡的暴雨集中區(qū)，其防洪調(diào)度和水資源調(diào)度任務(wù)交叉耦合，調(diào)度系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)時(shí)性要求高。此外，15億m3漢江水翻越秦嶺后，關(guān)中地區(qū)現(xiàn)狀55億m3的供水系統(tǒng)格局將面臨重大調(diào)整，水資源的優(yōu)化配置問題是工程效益能否充分發(fā)揮的關(guān)鍵。由此可見，引漢濟(jì)渭工程的運(yùn)行調(diào)度涉及面廣、技術(shù)復(fù)雜，因此，對(duì)引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究是非常必要的，也是工程能否充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的關(guān)鍵。

2 研究的重點(diǎn)和方向

2.1 引漢濟(jì)渭工程調(diào)度數(shù)據(jù)資源整合與集成

引漢濟(jì)渭工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，工程的運(yùn)行調(diào)度涉及的信息量巨大。各方數(shù)據(jù)包括：水文觀測信息、水文整編信息、水利工程信息、水利空間信息、遙感信息、水資源信息、水能信息、水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和水利行政管理信息等。因?yàn)閿?shù)據(jù)資源是分布式的，同時(shí)數(shù)據(jù)需要分級(jí)分部門進(jìn)行更新和維護(hù)，所以在重視各測站點(diǎn)信息采集同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)遙感等空間面上信息的采集。為了更好地對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理以及構(gòu)建應(yīng)用，需要對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。即針對(duì)不同數(shù)據(jù)源，通過數(shù)據(jù)倉庫及數(shù)據(jù)集成中間件，數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效處理和管理，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)的集成環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一集成。

2.2 引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度可視化仿真系統(tǒng)

采用數(shù)字地球、全景再造、Flex仿真作為關(guān)鍵技術(shù)，將 GIS、RS、GPS予以集成，并在瓦片金字塔上完成空間信息的存儲(chǔ)與方案，建立空間視域模型、地形訪問環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)，為地形剖面繪制、現(xiàn)場圖像投影、三維實(shí)景仿真、三維Flex模擬、重點(diǎn)工程檢測等建立訪問接口和互操作服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于數(shù)字地球的引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度可視化仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程運(yùn)行調(diào)度的可視化仿真和情景再現(xiàn)。

2.3 引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度綜合集成服務(wù)模式及平臺(tái)

要突破傳統(tǒng)的按功能應(yīng)用的模式，在信息、計(jì)算、決策、智能等方面由平臺(tái)提供服務(wù)（應(yīng)用支撐），快速組織出新的有適應(yīng)性的應(yīng)用。通過建立業(yè)務(wù)應(yīng)用組件庫（解決問題的方法組件化）、主題服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)庫（由事件驅(qū)動(dòng)，形成應(yīng)用主題）、應(yīng)用知識(shí)圖庫（解決問題的過程或方法、信息融合、知識(shí)形成等的圖形化），提出基于平臺(tái)、組件、主題、可視化的應(yīng)用模式，即：平臺(tái)支持下的應(yīng)用；由組件、主題、知識(shí)圖快速組織的應(yīng)用；豐富的多元信息可視化表現(xiàn)的直觀應(yīng)用；由構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)來提供應(yīng)用服務(wù)。

2.4 引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度的業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐庫

在傳統(tǒng)工程運(yùn)行調(diào)度的理論、模型、方法研究的基礎(chǔ)上，以新模式要求，建立主題庫、知識(shí)圖庫、組件庫。以運(yùn)行調(diào)度主題、業(yè)務(wù)處理流程、業(yè)務(wù)處理計(jì)算單元等為設(shè)計(jì)主線，研究與建立應(yīng)用支撐庫。具體包括：研究建立引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度中預(yù)報(bào)模型組件庫；研究建立引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度模型組件庫；研究建立引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度的方法庫；研究建立引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度的知識(shí)圖庫。

2.5 引漢濟(jì)渭水源區(qū)水庫、電站、泵站聯(lián)合調(diào)度方案

以引漢濟(jì)渭水源區(qū)水庫、電站、泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度為目標(biāo)，研究建立引漢濟(jì)渭水源區(qū)徑流預(yù)測模型，開展引漢濟(jì)渭水源區(qū)長期、中期、短期及實(shí)時(shí)徑流預(yù)測。構(gòu)建黃金峽水庫水電站、三河口水庫水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，研究基于進(jìn)化計(jì)算的多目標(biāo)優(yōu)化算法，制訂黃金峽水庫和三河口水庫的防洪、供水、發(fā)電調(diào)度方案及調(diào)度規(guī)則。以引漢濟(jì)渭水源區(qū)多年平均供水量最大、枯水年供水量最大、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低等為調(diào)度目標(biāo)，建立黃金峽、三河口水庫的聯(lián)合調(diào)度模型，研究制定黃金峽、三河口水庫聯(lián)合調(diào)度規(guī)則和調(diào)度方案。構(gòu)建引漢濟(jì)渭水源區(qū)一維水動(dòng)力學(xué)模擬模型，對(duì)引漢濟(jì)渭水源區(qū)聯(lián)合調(diào)度方案進(jìn)行水文、水動(dòng)力學(xué)模擬評(píng)價(jià)。為引漢濟(jì)渭水源區(qū)水庫、電站、泵站科學(xué)運(yùn)行和合理調(diào)度提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。

2.6 引漢濟(jì)渭工程受水區(qū)水量調(diào)度研究

以引漢濟(jì)渭工程受水區(qū)水量調(diào)度為目標(biāo)，建立受水區(qū)長期、中期、短期及實(shí)時(shí)徑流預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)受水區(qū)來水預(yù)報(bào)；以二元水循環(huán)模擬模型為基礎(chǔ)，建立受水區(qū)需水預(yù)測模型及方法，實(shí)現(xiàn)引漢濟(jì)渭受水區(qū)年度、季度和月度需水預(yù)測；綜合考慮外調(diào)水和當(dāng)?shù)厮膮f(xié)調(diào)，提出適應(yīng)于引漢濟(jì)渭外調(diào)水過程的最優(yōu)調(diào)度方式，建立受水區(qū)水資源綜合利用效益最大模型，優(yōu)化水資源分配方案，實(shí)現(xiàn)受水區(qū)水量的科學(xué)、合理調(diào)度。

3 具體實(shí)施方案

為有效緩解關(guān)中地區(qū)水資源供需矛盾，引漢濟(jì)渭工程采用整體一次立項(xiàng)建設(shè)，分期配水。工程2020水平年由漢江向陜西關(guān)中地區(qū)調(diào)水10億m3左右，2030水平年在實(shí)施南水北調(diào)中線后期水源工程建設(shè)后調(diào)水規(guī)?？蛇_(dá)到多年平均15億m3。

引漢濟(jì)渭工程的具體方案是在漢江干流石泉水電站庫尾洋縣境內(nèi)修建黃金峽水庫壅高水位，通過位于黃金峽水庫庫區(qū)左岸的良心河泵站和連接兩庫（黃金峽水庫、三河口水庫）的黃（黃金峽水庫）三(三河口水利樞紐)輸水隧洞，將漢江干流水引入到在漢江一級(jí)支流子午河上，佛坪縣與寧陜縣交界處的三河口水利樞紐，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后以長隧洞穿過秦嶺自流送入渭河一級(jí)支流黑河金盆水利樞紐庫內(nèi)，最后經(jīng)金盆水庫增建工程的放水設(shè)施向關(guān)中地區(qū)各用戶供水。通過理論研究、技術(shù)攻關(guān)，解決引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度中的關(guān)鍵技術(shù)問題；建立引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行調(diào)度綜合集成服務(wù)平臺(tái)，為工程的運(yùn)行調(diào)度提供信息服務(wù)、計(jì)算服務(wù)和決策服務(wù)，為工程的運(yùn)行調(diào)度提供技術(shù)支撐。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)最新的研究成果表明，我國水資源短缺量在不同豐枯年份差異懸殊，平均在300億m3/年，直接造成的經(jīng)濟(jì)損失每年約1800億元左右，其中工業(yè)經(jīng)濟(jì)損失約1500億元左右，農(nóng)業(yè)損失300億元左右。通過技術(shù)攻關(guān)，并以信息化手段提高水資源管理水平，提高水資源利用效率，減少資源短缺量10%～20%，其直接經(jīng)濟(jì)效益就是180億元/年～360億元/年。本項(xiàng)目作為國家“十二五”的重點(diǎn)工程，直接經(jīng)濟(jì)效益重大。

4.2 社會(huì)效益

除具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益外，研究還具有一定的社會(huì)效益。首先，通過科學(xué)的運(yùn)行調(diào)度，促進(jìn)了水資源節(jié)約型和水環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)。本項(xiàng)目的實(shí)施，為引漢濟(jì)渭工程的科學(xué)運(yùn)行、合理調(diào)度奠定基礎(chǔ)，經(jīng)過科學(xué)的運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了水資源蓄豐補(bǔ)枯、優(yōu)化調(diào)度，保證了流域生產(chǎn)、生活用水，大大提高了水資源利用效率和水環(huán)境質(zhì)量，發(fā)揮了水庫等作為水資源配置工程的價(jià)值和意義，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障糧食安全做出貢獻(xiàn)。其次，可以進(jìn)一步將加強(qiáng)水資源的調(diào)控能力和調(diào)度管理水平，為工程的運(yùn)行調(diào)度提供科學(xué)、合理的方案。

5 結(jié)論

引漢濟(jì)渭工程作為陜西省最重要的水資源戰(zhàn)略性配置工程，對(duì)陜西省的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，對(duì)關(guān)中經(jīng)濟(jì)區(qū)，乃至整個(gè)西北經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，都有著舉足輕重的作用。引漢濟(jì)渭工程不僅可以解決關(guān)中地區(qū)的缺水問題和改善渭河下游的水環(huán)境狀況，還可聯(lián)通漢江、黃河，成為組成國家大水網(wǎng)的一部分，十分有利于長江和黃河的水資源優(yōu)化配置，也有利于黃河上、中、下游水資源配置和統(tǒng)一調(diào)度。

進(jìn)行引漢濟(jì)渭工程運(yùn)行與調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究，不僅對(duì)該工程的建設(shè)和運(yùn)行期管理提供重要的指導(dǎo)意義，也為其它工程的運(yùn)行調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究提供借鑒，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值，確保引漢濟(jì)渭工程的順利實(shí)施和安全運(yùn)行。