MIKE 11模型在水資源調(diào)度中的應(yīng)用

王曉妮，尹雄銳

（水利部松遼水利委員會(huì),吉林長(zhǎng)春130021）

MIKE 11模型在水資源調(diào)度中的應(yīng)用

王曉妮，尹雄銳

（水利部松遼水利委員會(huì),吉林長(zhǎng)春130021）

根據(jù)松花江流域?qū)嶋H情況和水資源管理需求，基于MIKE11水文模型，提出松花江流域水資源調(diào)度模型框架，包括模型研究范圍、計(jì)算流程、邊界設(shè)定、取退水計(jì)算方法等。遭遇特枯水年，滿足不了斷面最小生態(tài)流量，通過模擬加大水庫放流方式滿足斷面最小生態(tài)流量。

松花江；水資源調(diào)度；MIKE 11；水資源管理

0 引言

水資源的科學(xué)配置、合理調(diào)度是解決各類水資源問題、緩解水資源供需矛盾、消除水資源危機(jī)的重要手段。水資源調(diào)配研究始于20世紀(jì)40年代水庫優(yōu)化調(diào)度問題，到80年代，N.伯拉斯所著的《水資源科學(xué)分配》系統(tǒng)地總結(jié)和研究了水資源調(diào)度分配理論與方法，在西方國(guó)家學(xué)者多年的研究與實(shí)踐中，許多有益的理論被提出。

我國(guó)水資源調(diào)配研究從20世紀(jì)60年代開始，并在國(guó)家“七五”攻關(guān)中加以應(yīng)用和提高。近年來，以流域?yàn)閱卧M(jìn)行的水資源調(diào)度，使有限的水資源發(fā)揮最大的綜合效益，成為廣為重視的問題。為了緩解我國(guó)北方地區(qū)水資源短缺、水質(zhì)污染和生態(tài)環(huán)境惡化問題，我國(guó)相繼進(jìn)行了黃河流域、塔里木河流域和黑河流域的水資源調(diào)度管理研究。流域水資源統(tǒng)一調(diào)度管理，在緩解河道斷流、水資源短缺矛盾和生態(tài)環(huán)境惡化等方面，均取得了顯著的成效。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)說明

研究范圍是松花江流域哈爾濱斷面以上的區(qū)域，該區(qū)域包括嫩江流域、第二松花江流域及松花江干流的上游段（三岔河-哈爾濱區(qū)間），地跨黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古4省、自治區(qū)，面積為40.27萬km2。重點(diǎn)區(qū)域：松花江干流哈爾濱以上區(qū)域，嫩江起自尼爾基水庫，二松起自豐滿水庫，終至松干哈爾濱。包括9條支流：訥謨爾河、諾敏河、阿倫河，雅魯河、綽爾河、洮兒河，伊通河、飲馬河、拉林河；9個(gè)干流區(qū)間：尼爾基水庫以下，14009，14010，14015，14102，14106，16302，16305，16307（55%）。

2 研究方法

水資源調(diào)度模型采用丹麥水利研究院（Danish Hydraulic Institute，DHI）開發(fā)的MIKE 11一維水動(dòng)力學(xué)模型。水資源調(diào)度方案中主要考慮的因素包括流域尼爾基和豐滿水庫常規(guī)調(diào)度、各支流把口站實(shí)測(cè)徑流、干流取水口取水。制定方案模型計(jì)算流程如圖1。

圖1 模型計(jì)算流程

干流來水包括尼爾基、豐滿水庫常規(guī)調(diào)度下泄流量及尼爾基豐滿水庫下游至哈爾濱干流區(qū)間來水。

尼爾基、豐滿水庫泄流過程采用實(shí)測(cè)下泄過程作為計(jì)算時(shí)段的輸入數(shù)據(jù)。干流區(qū)間來水采用降雨徑流模型計(jì)算結(jié)果作為計(jì)算時(shí)段的輸入數(shù)據(jù)。支流來水采用水文站的實(shí)測(cè)值或預(yù)報(bào)值。

模型范圍內(nèi)取、退水用戶概化為干流區(qū)間主要取水口和區(qū)間分散用戶取、退水。

水資源調(diào)度方案按照豐水年、平水年、枯水年和特枯年4個(gè)典型年考慮。分析不同情景模式下，編制水資源調(diào)度方案。

3 結(jié)果分析討論

在豐水年、平水年、枯水年，在保障河道內(nèi)用水需求的基礎(chǔ)上，能夠滿足河道外用水需求。在特枯年情景下，河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水與河道外用水產(chǎn)生矛盾，在尼爾基、豐滿水庫正常調(diào)度情況下，河道外用水戶用水過程均能得到滿足，嫩江大賚35 m3/s、第二松花江扶余100 m3/s、松花江干流哈爾濱250 m3/s的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境流量不能得到滿足，需要對(duì)水庫進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度。需豐滿水庫加大放流5 616萬m3，尼爾基水庫加大放流46 656萬m3。哈爾濱斷面下泄過程見圖2?？梢钥闯?，水庫加大放流后，哈爾濱斷面的生態(tài)環(huán)境流量可以得到保證。特枯水年尼爾基水庫加大放流傳播到大賚斷面約需要20 d，傳播到哈爾濱斷面約需要29 d；豐滿水庫加大放流傳播到扶余斷面約需要12 d，傳播到哈爾濱斷面約需要22 d。

基于MIKE 11模型水資源調(diào)度模型突破以往水資源調(diào)度模型目標(biāo)單一、缺乏水循環(huán)等機(jī)理研究的弊端，以松花江流域洪水管理項(xiàng)目河道水動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，開展了模型的改進(jìn)工作：根據(jù)河道沿程重點(diǎn)取水口、主要用水戶的取回水過程，尼爾基、豐滿等骨干水利樞紐的調(diào)度規(guī)則，考慮傳播時(shí)間、河道槽蓄作用對(duì)水量分配和水資源調(diào)度的影響，提出松花江流域水量調(diào)配方案模型。在水資源的調(diào)度中模型考慮水量傳播時(shí)間的概念，同時(shí)與GIS等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，建立流域尺度的水資源調(diào)度模型，通過2000年實(shí)測(cè)資料的驗(yàn)證表明模型可靠，結(jié)果可行。

4 結(jié)語

采用MIKE11軟件，建立流域水資源調(diào)度模型，該模型對(duì)水庫運(yùn)行方式、水資源優(yōu)化配置、水資源調(diào)度方案進(jìn)行深入研究，能夠使管理部門對(duì)流域可能發(fā)生的水資源問題及時(shí)提出合理、有效的解決方案，對(duì)增強(qiáng)松花江流域水資源的時(shí)空調(diào)控能力，提高水資源承載能力，緩解重點(diǎn)缺水地區(qū)的水資源供需矛盾具有重要意義，為流域水資源統(tǒng)一管理和水量合理調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。

圖2 哈爾濱斷面流量過程線

尼爾基水庫或者豐滿水庫加大放流傳播到哈爾濱斷面大約需要20～40 d左右。如果對(duì)這2個(gè)水庫進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，就需要提前預(yù)知下游區(qū)間1個(gè)月之后的來水、用水情況。由于中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的誤差較大，給實(shí)時(shí)調(diào)度增加了很大的困難。干流區(qū)間和支流來水預(yù)報(bào)值，可以參考洪水實(shí)時(shí)調(diào)度的思想，根據(jù)新的降雨信息、徑流信息及氣象信息等修正預(yù)報(bào)帶來的偏差，逐時(shí)段、逐月滾動(dòng)修正，減小中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的誤差，增加水資源實(shí)時(shí)調(diào)度的準(zhǔn)確性。

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