蓄水工程引調(diào)水限制線簡(jiǎn)便計(jì)算方法

劉明崗，王青梅，吳明官

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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蓄水工程引調(diào)水限制線簡(jiǎn)便計(jì)算方法

劉明崗，王青梅，吳明官

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

經(jīng)過(guò)近5a的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，黑龍江水利科技2011年第3期上發(fā)表的《引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用》一文中介紹的引調(diào)水限制線計(jì)算方法，在實(shí)際的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用中，繪制引調(diào)水限制線的任意性較大，而且試算的工作量也大，因此初次應(yīng)用者不易掌握。為了克服上述方法的不足，本次特提出改進(jìn)后的引調(diào)水限制線的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。

水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度；引調(diào)水限制線；經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)；正態(tài)分布隸屬函數(shù)

0　前　言

黑龍江水利科技2011年第3期上發(fā)表的《引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用》一文中介紹的引調(diào)水限制線計(jì)算方法，經(jīng)過(guò)5a來(lái)的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于初次應(yīng)用者而言較難掌握，為了克服上述方法的不足，特提出改進(jìn)后的引調(diào)水限制線的簡(jiǎn)便計(jì)算方法，以便推廣應(yīng)用，并達(dá)到提高供水效益，節(jié)省年運(yùn)行費(fèi)用等目的。

1　初擬引調(diào)水限制線

為了便于比較下面簡(jiǎn)單介紹上述論文中推薦的引調(diào)水限制線的計(jì)算方法。

1.1引調(diào)水限制線下降段節(jié)點(diǎn)水位H1t

先計(jì)算各月(旬)凈來(lái)水量△W1=最大來(lái)水量W1t-設(shè)計(jì)用水量E1t-水庫(kù)損失量S1t，若凈來(lái)水量△W1<0，則△W1取零即可。然后，計(jì)算累積凈來(lái)水量∑△W1，若∑△W1>9—10月(共61d)實(shí)際可引調(diào)水量W引，則∑△W1取W引即可，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)庫(kù)容V1t=V興(興利庫(kù)容又稱調(diào)節(jié)庫(kù)容)-∑△W1+V死(死庫(kù)容)，查得相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)水位H1t。

1.2引調(diào)水限制線上升段節(jié)點(diǎn)水位H2t

引調(diào)水限制線下降段最低水位Hmin作為拐點(diǎn)(8月中旬左右)，右側(cè)部分為上升段，該段的終點(diǎn)(10月15日左右)節(jié)點(diǎn)水位為正常蓄水位H興，其他的節(jié)點(diǎn)水位H2t的計(jì)算方法如下：

其他各月(旬)凈來(lái)水量△W2=最小來(lái)水量W2t-設(shè)計(jì)用水量E2t-水庫(kù)損失量S2t，若凈來(lái)水量△W2<0，則△W2取零即可。然后，計(jì)算累積凈來(lái)水量∑△W2，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)庫(kù)容V2t=V拐(拐點(diǎn)處相應(yīng)庫(kù)容)+∑△W2，若V2t>正常蓄水位相應(yīng)庫(kù)容V正，則V2t取V正后，查得相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)水位H2t。

1.3繪制初始引調(diào)水限制線Ht

根據(jù)上述的引調(diào)水限制線下降段節(jié)點(diǎn)水位H1t和上升段節(jié)點(diǎn)水位H2t，采用光滑的曲線連接后，可求得初始的引調(diào)水限制線Ht。

2　改進(jìn)后計(jì)算方法

2.1統(tǒng)計(jì)分析洪水特征值

先統(tǒng)計(jì)分析本水庫(kù)歷年的最大1、3、7 d洪量特征值(一般情況下直接采用已有的歷年洪水特征值統(tǒng)計(jì)成果即可)，然后計(jì)算相應(yīng)的最大1、3、7 d洪量的模比系數(shù)，用公式表示如下：

K1(t)=W1(t)/W1，W1=(∑W1(t))/n

K3(t)=W3(t)/W3，W3=(∑W3(t))/n

K7(t)=W7(t)/W7，W7=(∑W7(t))/n

(1)

式中：t=1、2、3、4、5……n；n為洪水特征值的系列長(zhǎng)度。

2.2繪制洪水特征值散點(diǎn)圖

以橫坐標(biāo)為洪水特征值出現(xiàn)時(shí)間T，縱坐標(biāo)為洪水特征值模比系數(shù)Kj(t)，點(diǎn)繪歷年K1(t)、K3(t)、K7(t)～T散點(diǎn)圖。其中：洪水特征值出現(xiàn)時(shí)間T的具體位置，建議取該洪量時(shí)段的中點(diǎn)，即點(diǎn)繪最大1 d洪量時(shí)，相應(yīng)的橫坐標(biāo)取T=T0(起始時(shí)間)+1/2d；最大3 d洪量時(shí)，相應(yīng)的橫坐標(biāo)取T=T0(起始時(shí)間)+3/2d；最大7d洪量時(shí)，相應(yīng)的橫坐標(biāo)取T=T0(起始時(shí)間)+7/2d，并且最大1、3、7d洪量特征值模比系數(shù)Kj(t)，分別采用不同的符號(hào)為好。

2.3經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線

根據(jù)上述各時(shí)段洪量模比系數(shù)散點(diǎn)圖，采用較光滑的曲線取其外包線后，可以計(jì)算經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)值，用公式表示如下：

μ(i)=(K(i)-K0)/DKmax≤1，

i=1、2、3、4……m

(2)

式中：μ(i)為經(jīng)驗(yàn)隸屬度(≥0，≤1)；K(i)為各時(shí)段洪量模比系數(shù)散點(diǎn)圖外包線；K0為橫向截圖的洪量模比系數(shù)；DKmax=max((K(i)-K0))為最大差值；m為洪量模比系數(shù)散點(diǎn)圖外包線的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

2.4正態(tài)分布隸屬函數(shù)曲線

采用試算法優(yōu)化引調(diào)水限制線時(shí)，為了更廣泛的推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線，下面簡(jiǎn)單介紹更加靈活的正態(tài)分布隸屬函數(shù)曲線。

(3)

式中：μ(t)為正態(tài)分布隸屬函數(shù)(≥0，≤1)；a1、a2為μ(t)=1相應(yīng)的開(kāi)始、結(jié)束的時(shí)間，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線確定；b1、b2為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線計(jì)算求得，或優(yōu)化引調(diào)水限制線時(shí)隨時(shí)可以調(diào)整的參數(shù)；exp(-x)= e- xe為底的指數(shù)函數(shù)，e=2.718281828；t為汛前、主汛期、汛后的任意時(shí)間。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線計(jì)算b1、b2的具體方法如下：

因?yàn)?，μt= exp(-((a1-t)/b1)2)

Ln(μt)= - ( (a1-t)/b1)2= -(a1-t)2/b12

b12= -(a1-t)2/Ln(μt)

所以，b1=( -(a1-t)2/Ln(μt) )0.5

因?yàn)?，μt= exp(-((t- a2)/b2)2)

Ln(μt)= - ((t- a2)/b2)2= -( t- a2)2/b22

b22= -( t- a2)2/Ln(μt)

所以，b2=( -( t- a2)2/Ln(μt) )0.5

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線和上述的b1、b2計(jì)算公式，采用最小二乘法求解矛盾方程組后求得b1、b2經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，具體公式為：

b1=( -∑(a1-t)2/∑ Ln(μt) )0.5

b2=( -∑(t-a2)2/∑ Ln(μt) )0.5

(4)

2.5引調(diào)水限制線

在正常蓄水位H正的基礎(chǔ)上，先估算庫(kù)水位的最大下降值hmax(根據(jù)試算的需要可以假定合適的值即可)，然后采用經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線或正態(tài)分布隸屬函數(shù)曲線，計(jì)算相應(yīng)的庫(kù)水位后，繪制引調(diào)水限制線，具體計(jì)算公式為：

Ht=H正- hmax×μ(t)

(5)

式中：μ(t)為經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線或正態(tài)分布隸屬函數(shù)；hmax為正常蓄水位以下最大消落深度；Ht為庫(kù)水位(也就是引調(diào)水限制水位)；H正為水庫(kù)正常蓄水位。

3　水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用線繪制

3.1不考慮區(qū)外調(diào)水情況

某水庫(kù)只承擔(dān)現(xiàn)狀0.15 萬(wàn) hm2水田灌溉(采用實(shí)際灌溉定額)和城市年供水量1 800 萬(wàn) m3工程任務(wù)的情況下，先假定一個(gè)水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量過(guò)程Wx(t)后(采用不計(jì)入水庫(kù)損失的系列法興利調(diào)節(jié)計(jì)算后求得)，計(jì)算水量差DW(t)=W來(lái)(t)(水庫(kù)壩址以上歷年逐月(旬)來(lái)水量)-W供(t)(水田灌溉供水量、城市供水量)-Wx(t)，可求得某時(shí)刻t的庫(kù)容V(t)=V(t-1)+DW(t)和相應(yīng)的庫(kù)面積F(t)、庫(kù)水位H(t)，再根據(jù)庫(kù)面積F(t)和水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失深度S(t)，求得蒸發(fā)滲漏損失量Ws(t)=F(t)×S(t)，若∑ABS(Wx(t)- Ws(t))/∑Ws(t) <10-3，則計(jì)算總棄水量W棄后，試算結(jié)束，否則重新假定Wx(t)←(Wx(t)+ Ws(t))/2后，重復(fù)上述過(guò)程，一直到滿足規(guī)定的精度為止。上述求得的總棄水量W棄可作為區(qū)外調(diào)水情況下的累積最大可棄水量∑W棄[1]。

某水庫(kù)下游現(xiàn)狀0.15 萬(wàn) hm2水田面積，在區(qū)間補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算的情況下，盡量多利用區(qū)間來(lái)水量后，不足部分由水庫(kù)補(bǔ)水，灌溉供水經(jīng)驗(yàn)?zāi)瓯ＷC率控制在P=75%左右。設(shè)計(jì)年供水量1 800 萬(wàn) m3，城市供水經(jīng)驗(yàn)保證率控制在P=91%左右即可。

另外，在不考慮區(qū)外調(diào)水情況下，特要求必須采用某水庫(kù)原設(shè)計(jì)調(diào)度運(yùn)用圖，進(jìn)行長(zhǎng)系列法興利調(diào)節(jié)計(jì)算。

3.2考慮區(qū)外調(diào)水情況

某水庫(kù)在承擔(dān)現(xiàn)狀0.15 萬(wàn) hm2水田灌溉(采用現(xiàn)狀實(shí)際灌溉定額)和城市年供水量1 800 萬(wàn) m3工程任務(wù)的基礎(chǔ)上，考慮區(qū)外調(diào)水的情況下，增加近遠(yuǎn)期城鎮(zhèn)供水量。

在不考慮區(qū)外調(diào)水的情況下，所求得的水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量過(guò)程Ws(t)作為初始的水庫(kù)損失過(guò)程后，先初步估算區(qū)外調(diào)水量X(t)≈W供(t)(2.3萬(wàn)畝水田灌溉供水量、城市供水量)+Ws(t)(水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量)-W來(lái)(t)(水庫(kù)壩址以上歷年逐月(旬)來(lái)水量)，若X(t)<0，則X(t)=0；若X(t)> Qmax(區(qū)外調(diào)水最大入庫(kù)流量)×dt(t2-t1),則X(t)= Qmax×dt。

先假定一個(gè)水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量過(guò)程Wx(t)后(采用上述初始的水庫(kù)損失過(guò)程Ws(t)即可)，計(jì)算水量差DW(t)=W來(lái)(t)(水庫(kù)壩址以上歷年逐月(旬)來(lái)水量)+ X(t)(區(qū)外調(diào)水量)-W供(t)(2.3萬(wàn)畝水田灌溉供水量、城市供水量)-Wx(t)，可求得某時(shí)刻t的庫(kù)容V(t)=V(t-1)+DW(t)和相應(yīng)的庫(kù)面積F(t)、庫(kù)水位H(t)，再根據(jù)庫(kù)面積F(t)和水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失深度S(t)，求得蒸發(fā)滲漏損失量Ws(t)=F(t)×S(t)，若∑ABS(Wx(t)- Ws(t))/∑Ws(t) <10-3，則計(jì)算總棄水量W棄后，試算結(jié)束，否則重新假定Wx(t)←(Wx(t)+ Ws(t))/2后，重復(fù)上述過(guò)程，一直到滿足規(guī)定的精度為止。本次求得的總棄水量W棄可作為區(qū)外調(diào)水情況下的累積實(shí)際棄水量∑W1棄。

某水庫(kù)下游現(xiàn)狀0.15 萬(wàn) hm2水田面積，在區(qū)間補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算的情況下，盡量多利用區(qū)間來(lái)水量后，不足部分由水庫(kù)補(bǔ)水，灌溉供水經(jīng)驗(yàn)?zāi)瓯ＷC率控制在P=75%左右。在確保近遠(yuǎn)期城鎮(zhèn)供水量的情況下，城市供水經(jīng)驗(yàn)保證率控制在P=95%左右即可。

3.3試算法優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用特征線

根據(jù)上述方法推求的引調(diào)水限制線Ht和水庫(kù)壩址以上歷年逐月(旬)來(lái)水量、區(qū)外調(diào)水量、設(shè)計(jì)供水量等，采用系列法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。

具體計(jì)算過(guò)程中，若所計(jì)算的庫(kù)水位Hj≥Ht,即Hj落在停止引調(diào)水區(qū)，則停止引調(diào)水，否則按實(shí)際可引調(diào)水量，盡量多蓄水，但盡可能減少水庫(kù)棄水。

然后，統(tǒng)計(jì)各行業(yè)實(shí)際供水保證率和實(shí)際的水庫(kù)棄水量W1棄，在實(shí)際供水保證率滿足設(shè)計(jì)供水保證率的情況下，先計(jì)算多年累積棄水量系數(shù)A=累積實(shí)際的棄水量∑W1棄/累積最大可棄水量∑W棄，按A小于規(guī)定的允許值B=0～0.5作為目標(biāo)函數(shù)，調(diào)整其引調(diào)水限制線Ht后，再進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，若A≤Bv，則可以結(jié)束優(yōu)化引調(diào)水限制線Ht的試算工作，否則重新調(diào)整引調(diào)水限制線Ht后，繼續(xù)重復(fù)上述的試算步驟即可。

在單一用水戶的情況下，上述確定的正常引調(diào)水區(qū)(即引調(diào)水限制線Ht至死水位H死所包圍的區(qū)域)，可以不再劃分其他的分區(qū)，而在不同供水保證率要求的多種用水戶的情況下，通過(guò)試算法長(zhǎng)系列興利調(diào)節(jié)計(jì)算來(lái)，確定灌溉供水限制線Hx和城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水限制線Hi等。

4　劃分水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用分區(qū)

根據(jù)上述確定的引調(diào)水限制線Ht、灌溉供水限制線Hx和城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水限制線Hi，再進(jìn)行劃分水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用分區(qū)，具體分區(qū)情況如下：

4.1洪水控制區(qū)(A)

在水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行圖中，每年7—8月(共62 d左右)，正常蓄水位H興至汛限水位H汛所包圍的區(qū)域，稱為洪水控制區(qū)，該區(qū)內(nèi)灌溉和城鎮(zhèn)供水按設(shè)計(jì)用水量及補(bǔ)充地下水要求盡量多供水，剩余的水量通過(guò)溢洪道泄放。

4.2停止引調(diào)水區(qū)(B)

在水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行圖中，正常蓄水位H興至引調(diào)水限制線Ht所包圍的區(qū)域中，扣除洪水控制區(qū)(A)后的剩余區(qū)域稱為停止引調(diào)水區(qū)，該區(qū)內(nèi)灌溉和城鎮(zhèn)用水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。

4.3正常引調(diào)水區(qū)(C+D+E)

在水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行圖中，引調(diào)水限制線Ht至死水位H死所包圍的區(qū)域，稱為正常引調(diào)水區(qū)，該區(qū)內(nèi)根據(jù)不同供水保證率要求的用水戶，再分為正常灌溉供水區(qū)(C)；正常城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水區(qū)，又稱灌溉供水破壞區(qū)(D)；城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)(E)。

4.4正常灌溉供水區(qū)(C)

在正常引調(diào)水區(qū)中，引調(diào)水限制線Ht至灌溉供水限制線Hx所包圍的區(qū)域，稱為正常灌溉供水區(qū)。該區(qū)內(nèi)灌溉和城鎮(zhèn)用水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。

4.5正常城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水區(qū)(D)

在正常引調(diào)水區(qū)中，灌溉供水限制線Hx至城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水限制線Hi所包圍的區(qū)域，稱為正常城鎮(zhèn)(或工業(yè))供水區(qū)，又稱灌溉供水破壞區(qū)。該區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)(或工業(yè))用水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情況下，按設(shè)計(jì)用水量的50%左右供水。

4.6城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)(E)

在正常引調(diào)水區(qū)中，城鎮(zhèn)供水限制線Hi至死水位H死所包圍的區(qū)域，稱為城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)，該區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)用水在一般情況下，按設(shè)計(jì)用水量的80%左右供水，且停止灌溉供水[2]。

5　實(shí)際興利調(diào)度運(yùn)用

實(shí)際上，每個(gè)時(shí)段(dt=t2-t1)的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用過(guò)程中，除了總供水量(含農(nóng)業(yè)供水量、工業(yè)供水量、城市生活供水量等)W供以外，水庫(kù)壩址以上總來(lái)水量W來(lái)和水庫(kù)蒸發(fā)滲漏等總損失量W損是未知的，所以這時(shí)候只能根據(jù)某時(shí)段的庫(kù)水位差DH= H2(t2時(shí)刻庫(kù)水位)- H1(t1時(shí)刻庫(kù)水位)，分析估算區(qū)外調(diào)水的入庫(kù)水量X≈W供+W損-W來(lái)值。

當(dāng)DH≤0時(shí)，說(shuō)明W供+W損≥W來(lái)，先計(jì)算該時(shí)段內(nèi)庫(kù)容差DV= V2(t2時(shí)刻庫(kù)容)- V1(t1時(shí)刻庫(kù)容)后，若ABS(DV)>Qmax(區(qū)外調(diào)水最大入庫(kù)流量)×dt，則X= Qmax×dt，否則X= ABS(DV)；當(dāng)DH>0時(shí)，說(shuō)明W供+W損

擬建引調(diào)水工程建成后，水庫(kù)壩址以上及區(qū)外實(shí)際來(lái)水量是未知的，而且是隨機(jī)的，因此，引調(diào)水蓄水工程實(shí)際興利調(diào)度運(yùn)行時(shí)，以上述采用試算法確定的引調(diào)水限制線Ht作為控制條件，為滿足各行業(yè)的用水要求(上限為設(shè)計(jì)用水量)，進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，具體操作過(guò)程中，若各時(shí)段的庫(kù)水位Hj≤Ht,則按實(shí)際可引調(diào)水能力全力蓄水，否則立即停止引調(diào)水。

具體的興利調(diào)度運(yùn)用時(shí)，一般情況下，每年灌溉期結(jié)束后(9月—12月)，盡量按實(shí)際可引調(diào)水能力，多蓄水，并要求到每年12月底左右時(shí)間，水庫(kù)盡量蓄滿，供翌年枯水期用水。在實(shí)際的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用過(guò)程中，當(dāng)庫(kù)水位落在洪水控制區(qū)(A)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求全力供水的同時(shí)，立即停止引調(diào)水，而且打開(kāi)泄洪閘進(jìn)行控制泄洪，使庫(kù)水位始終保持在汛限水位附近，并隨時(shí)承擔(dān)攔蓄洪水的任務(wù)。當(dāng)庫(kù)水位落在停止引調(diào)水區(qū)(B)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常灌溉供水區(qū)(C)時(shí)，按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常城鎮(zhèn)供水區(qū)(D)時(shí)，仍按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且城鎮(zhèn)供水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情況下，按設(shè)計(jì)用水量的50%左右供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)(E)時(shí)，繼續(xù)按實(shí)際可引調(diào)水能力盡可能多蓄水，而且城鎮(zhèn)用水在一般的情況下，按設(shè)計(jì)用水量的80%左右供水，并停止灌溉供水。當(dāng)庫(kù)水位繼續(xù)降落至死水位H死以下時(shí)，全力以赴盡可能多引調(diào)水，并停止灌溉供水，然后按城鎮(zhèn)居民最低基本生活用水需要，控制供水的同時(shí)，采取其他應(yīng)急措施，盡量解決城鎮(zhèn)居民生活用水需求。

6　調(diào)水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用

根據(jù)上述介紹的有關(guān)內(nèi)容，緊密結(jié)合城市供水工程實(shí)際情況，具體編制本調(diào)水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用方案。

6.1灌溉期調(diào)度運(yùn)用

每年進(jìn)入灌溉期(5—8月)后，除了汛期(7—8月)以外，其它時(shí)間，根據(jù)某水庫(kù)壩址以上水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的降雨量大小，開(kāi)啟各種閘門或閥門和泵站，在滿足正常城市供水和灌溉需求的情況下，庫(kù)水位盡可能控制在正常蓄水位以下至灌溉限制線以上區(qū)間，即降雨量較大時(shí)，庫(kù)水位應(yīng)控制在灌溉限制線以上區(qū)間；降雨量較小時(shí)，庫(kù)水位應(yīng)控制在正常蓄水位附近。特別是灌溉臨界期(泡田期)等灌溉用水高峰期，該水庫(kù)下游區(qū)間來(lái)水量較大時(shí)，本灌區(qū)盡量多利用區(qū)間來(lái)水量后，不足部分利用水庫(kù)補(bǔ)水。

6.2非灌溉期調(diào)度運(yùn)用

非灌溉期指每年9—12月至次年4月，其中：灌溉期結(jié)束后(9—12月)，開(kāi)啟各種閘門或閥門和泵站，在滿足正常城市供水需求的情況下，泵站全力抽水至水庫(kù)蓄滿為止，即庫(kù)水位達(dá)到正常蓄水位為止。

每年1—4月，在滿足正常城市供水需求的情況下，根據(jù)城市供水量大小，抽水泵站隨時(shí)調(diào)整其相應(yīng)的抽水量至庫(kù)水位接近于正常蓄水位，最好保持正常蓄水位不變。

6.3汛期調(diào)度運(yùn)用

每年進(jìn)入汛期(7—8月)后，為了滿足水庫(kù)下游村屯及農(nóng)田的防洪要求和確保水庫(kù)本身的防洪安全，庫(kù)水位首先下降至汛期限制水位，然后根據(jù)水庫(kù)壩址以上水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的降雨量大小，開(kāi)啟各種閘門或閥門和泵站，在滿足正常城市供水和灌溉需求的情況下，庫(kù)水位盡可能控制在汛期限制水位以下至調(diào)水控制線以上區(qū)間。

當(dāng)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的日降雨量(水庫(kù)壩址以上流域平均雨量)，若<50mm時(shí)，為了考慮洪澇水資源化及節(jié)省泵站的抽水費(fèi)用，則庫(kù)水位盡量控制在汛期限制水位附近；若≥50mm時(shí)，為了確保水庫(kù)的防洪安全，則首先關(guān)閉抽水泵站后，庫(kù)水位盡量控制在調(diào)水控制線附近，即庫(kù)水位在停止調(diào)水區(qū)之內(nèi)。

6.4優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用軟件

根據(jù)本水庫(kù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用方案、城市供水工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等研究成果的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況，建議編制城市供水工程聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用軟件。

7　分析與討論

7.1研究結(jié)論

7.1.1近期(2020年)

近期區(qū)外調(diào)水工程采用常規(guī)調(diào)度運(yùn)用方式所提供的多年平均總供水量為16169萬(wàn)m3，其中：區(qū)外年調(diào)水量為13613萬(wàn)m3，占總供水量的84% ；水庫(kù)年供水量為2556萬(wàn)m3，占總供水量的16% 。

在滿足相同供水需求和保證率的前提下，本次優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用方案中區(qū)外年調(diào)水量減少了740 萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)總揚(yáng)程228.67m，按動(dòng)力單價(jià)1.05元/kW·h估算，可節(jié)省電費(fèi)約677萬(wàn)元；水庫(kù)年供水量增加740萬(wàn)m3，合理利用部分洪澇水，即區(qū)外調(diào)水前水庫(kù)總棄水量1148萬(wàn)m3，區(qū)外調(diào)水后水庫(kù)總棄水量減少至408萬(wàn)m3，棄水利用率為64.5%，比常規(guī)調(diào)度運(yùn)用的棄水利用率增加35.7%。

另外，在區(qū)外正常年調(diào)水量不變的條件下，本次優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用方案的多年平均總供水量為16 909 萬(wàn) m3，其中：區(qū)外年調(diào)水量仍為13613萬(wàn)m3，水庫(kù)年供水量為3296萬(wàn)m3，比常規(guī)調(diào)度運(yùn)用方式增加740萬(wàn)m3，按供水單價(jià)4.45元/m3估算，增加供水效益3293萬(wàn)元[3]。

7.1.2遠(yuǎn)期(2030年)

遠(yuǎn)期區(qū)外調(diào)水工程設(shè)計(jì)年總供水量為16 168 萬(wàn) m3，其中：城市年供水量為15380萬(wàn)m3，占總供水量的95.1% ；農(nóng)業(yè)年供水量為788萬(wàn)m3，占總供水量的4.9% 。本水庫(kù)區(qū)外調(diào)水前水庫(kù)總棄水量1148萬(wàn)m3，區(qū)外調(diào)水后水庫(kù)總棄水量減少至328萬(wàn)m3，即合理利用部分洪澇水后，棄水利用率為71.4%，比常規(guī)調(diào)度運(yùn)用的棄水利用率增加28.8%。

7.2結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近5a的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，黑龍江水利科技2011年第3期上發(fā)表的《引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用》一文中介紹的引調(diào)水限制線計(jì)算方法，在實(shí)際的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用中，繪制引調(diào)水限制線的任意性較大，而且試算的工作量也大，故初次應(yīng)用者不易掌握。

本次提出的經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線和正態(tài)分布隸屬函數(shù)曲線，具有如下的主要特點(diǎn)：在采用試算法水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用中，經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)法，只需要試算正常蓄水位以下最大消落深度即可，這樣可以避免任意性，大大減輕試算的工作量，簡(jiǎn)單易用。另外，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)法在試算過(guò)程中，需要調(diào)整隸屬函數(shù)曲線時(shí)，采用正態(tài)分布隸屬函數(shù)法非常方便，即該法只調(diào)整其中的b1和b2兩個(gè)參數(shù)就很容易求得相應(yīng)的隸屬函數(shù)曲線，然后再確定正常蓄水位以下最大消落深度即可。

總而言之，在引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用過(guò)程中，若采用經(jīng)驗(yàn)隸屬函數(shù)曲線和正態(tài)分布隸屬函數(shù)曲線，則可以大大減輕試算的工作量，而且完全可以避免任意性，故對(duì)初次應(yīng)用者而言，也同樣可以得到很滿意的成果?？傊?，該方法理論基礎(chǔ)扎實(shí)，數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單易用，很容易推廣應(yīng)用。

[1]吳明官.引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用[J].黑龍江水利科技，2011，39(3)：79-81.

[2]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省雞西、七臺(tái)河市供水工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2013.

[3]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省雞西煤化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)水源工程咨詢意見(jiàn)[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2014.

Simple Calculation Method of Water Diversion Limit Line for Water Storage Project

LIU Ming-gang; WANG Qing-mei and WU Ming-guan

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute, Harbin 150080, China)

The water diversion limit line calculation method introduced in “Water Diversion Storage Project Optimal Operation and Application” published in “Heilongjiang Water Conservancy Science and Technology” of No.3 in 2011 is proved to be not easy to grasp for beginners after nearly 5-year practical experiences, because the arbitrary is large for drawing water diversion limit line and the quantities of calculation are numerous during practical reservoir optimal operation and application. This paper puts forward specially a simply calculation method of water diversion limit line improved in order to overcome the shortages of above methods.

optimal operation of reservoir; limiting line of diversion water; empirical membership function; normal distribution membership function

1007-7596(2016)07-0001-05

2016-05-27

劉明崗(1980-)，男，陜西富平人，高級(jí)工程師；王青梅(1980-)，女，山東德州人，高級(jí)工程師；吳明官(1955-)，男，黑龍江哈爾濱人，教授級(jí)高工。

科技成果

TV697.1

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