基于常見(jiàn)供水格局的水庫(kù)群供水預(yù)警及響應(yīng)策略研究

李其峰，溫進(jìn)化，李冬曉，付意成，馮 健

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310023；3.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水環(huán)境研究所，北京 100038）

基于常見(jiàn)供水格局的水庫(kù)群供水預(yù)警及響應(yīng)策略研究

李其峰1，溫進(jìn)化1，李冬曉2，付意成3，馮 健3

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310023；3.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水環(huán)境研究所，北京 100038）

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)用水量需求的增加，區(qū)域內(nèi)逐漸形成多水庫(kù)供水格局。本文針對(duì)一種常見(jiàn)的水庫(kù)群供水格局開(kāi)展供水預(yù)警研究，給出供水預(yù)警含義、預(yù)警指標(biāo)及預(yù)警線形式、分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值確定方法和預(yù)警響應(yīng)策略等。以缺水區(qū)域缺水量最小為目標(biāo)，提出以水庫(kù)蓄水量為控制指標(biāo)的分級(jí)分期預(yù)警體系：即劃定不同等級(jí)預(yù)警線，按照不同分期對(duì)預(yù)警線進(jìn)行細(xì)化；基于長(zhǎng)系列逆時(shí)序法供需計(jì)算確定預(yù)警指標(biāo)；依據(jù)水庫(kù)預(yù)警線確定水庫(kù)群調(diào)水和供水規(guī)則，實(shí)現(xiàn)多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度。并以永康市三座中型水庫(kù)組成的水庫(kù)群為例，進(jìn)行水庫(kù)區(qū)供水預(yù)警及響應(yīng)策略的實(shí)際應(yīng)用。研究成果為水庫(kù)調(diào)度決策部門提供了新的調(diào)度思路，為干旱期水庫(kù)群供水運(yùn)行管理提供依據(jù)。

供水預(yù)警；預(yù)警線；預(yù)警響應(yīng)；水庫(kù)群；干旱預(yù)警

1 研究背景

干旱災(zāi)害是影響我國(guó)的主要自然災(zāi)害之一。一直以來(lái)，我國(guó)對(duì)抗旱工作十分重視，干旱管理逐步從被動(dòng)抗旱、應(yīng)急抗旱向主動(dòng)防旱、常規(guī)抗旱轉(zhuǎn)變，干旱風(fēng)險(xiǎn)管理理念逐漸被重視起來(lái)。干旱預(yù)警作為抗旱工作的首要環(huán)節(jié)，在抗旱減災(zāi)中發(fā)揮著十分重要作用［1］。目前，干旱預(yù)警研究多為氣象干旱或農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警，提出的預(yù)警指標(biāo)、響應(yīng)措施等研究成果具有明顯行業(yè)特征。而對(duì)具體對(duì)象，尤其是以水循環(huán)過(guò)程中水文因子為對(duì)象的干旱預(yù)警研究相對(duì)較少，相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)工作較為薄弱。

近年來(lái)，區(qū)域性氣候變化導(dǎo)致降水時(shí)空變化加劇，造成干旱持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，使我國(guó)供需矛盾本已突出的水資源問(wèn)題更加嚴(yán)峻，干旱災(zāi)害發(fā)生頻次和危害在顯著增加，特別是對(duì)城鄉(xiāng)供水安全危害更大。從減輕因旱損失的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)研究成果及水資源管理實(shí)踐均表明，區(qū)域內(nèi)極少數(shù)時(shí)段的較大深度缺水，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)往往產(chǎn)生極大的破壞深度［2］。而連續(xù)若干個(gè)時(shí)段較小或輕微的缺水或者單一時(shí)段適當(dāng)程度的供水破壞，在采取有效的供水應(yīng)急預(yù)案和經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水管控措施后，其破壞程度將大大減輕［3］。在現(xiàn)狀河道水、地下水等水質(zhì)不樂(lè)觀的情況下，水庫(kù)作為區(qū)域內(nèi)重要優(yōu)質(zhì)水源，同時(shí)也是水循環(huán)過(guò)程中的重要節(jié)點(diǎn)，其蓄水量的多少對(duì)區(qū)域供水安全影響較大。因此，針對(duì)以水庫(kù)為主要水源的區(qū)域，以水庫(kù)蓄水量為研究對(duì)象開(kāi)展干旱預(yù)警管理，及早采取供水應(yīng)急措施，盡量避免持續(xù)干旱造成的缺水深度破壞，對(duì)區(qū)域供水安全具有十分重要意義。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成的用水量增加的情況下，為滿足用水量需求，多水庫(kù)水源聯(lián)合供水的城區(qū)格局逐漸形成?；诖?，以水庫(kù)群蓄水量作為研究對(duì)象進(jìn)行干旱預(yù)警管理工作由此開(kāi)展。

目前，水庫(kù)群供水預(yù)警相關(guān)研究主要有單個(gè)水庫(kù)可供水量警戒線劃定和旱限水位確定、水庫(kù)群供水風(fēng)險(xiǎn)研究等。單個(gè)水庫(kù)可供水量警戒線劃定相關(guān)研究以曹升樂(lè)等［4-5］提出針對(duì)山東省的水庫(kù)可供水量警戒線為代表，以假定水庫(kù)在未來(lái)時(shí)段沒(méi)有來(lái)水量情況下分3個(gè)月、2個(gè)月、1個(gè)月確定黃色、橙色、紅色3條警戒線。該方法對(duì)降雨量考慮相對(duì)簡(jiǎn)單，比較適用于北方年內(nèi)常連續(xù)少雨情況，但在南方年內(nèi)、年際降雨分布差異較大的情況下，通過(guò)該方法劃定的警戒線水位偏高，易發(fā)生“空?qǐng)?bào)”情況。單個(gè)水庫(kù)旱限水位的確定主要按照《旱限水位（流量）確定方法》要求，為逐月或數(shù)月滑動(dòng)計(jì)算水庫(kù)應(yīng)供水量與死庫(kù)容之和最大值所對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水位作為依據(jù)，并考慮庫(kù)內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。在實(shí)際工作中水庫(kù)多是全年使用單一旱限水位，確定的標(biāo)準(zhǔn)較高，雖然能夠保證干旱時(shí)期用水對(duì)象用水安全，但難以體現(xiàn)來(lái)水量年內(nèi)差異以及對(duì)不同用水對(duì)象的供水控制管理。水庫(kù)群聯(lián)合供水調(diào)度受到水庫(kù)來(lái)水條件、供水區(qū)需水情況等不確定因素影響，同時(shí)，水庫(kù)供水調(diào)度還應(yīng)充分考慮調(diào)度的實(shí)時(shí)性、供水風(fēng)險(xiǎn)和面臨時(shí)段的徑流變化［6-9］。針對(duì)以上不足，學(xué)者針對(duì)水庫(kù)群調(diào)度、供水風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行不同層次的研究。郭旭寧等［10］采用層次分析法確定不同用水戶各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算水庫(kù)群供水風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出探討水庫(kù)群供水能力與風(fēng)險(xiǎn)分析的一般框架；黃強(qiáng)等［11］提出水庫(kù)群供水調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)，將水庫(kù)群供水調(diào)度操作規(guī)線與供水計(jì)劃相結(jié)合，借助水庫(kù)群現(xiàn)狀水勢(shì)指標(biāo)和未來(lái)時(shí)段內(nèi)的缺水量指標(biāo)確定水庫(kù)群供水調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)程度及可采取的應(yīng)變措施；萬(wàn)芳等［12］建立水庫(kù)供水預(yù)警系統(tǒng)，制定不同水情下的供水調(diào)度策略，對(duì)水庫(kù)群供水計(jì)劃進(jìn)行整體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，根據(jù)預(yù)警燈號(hào)做出相應(yīng)的應(yīng)變措施；郭旭寧等［13］為有效描述和求解跨流域水庫(kù)群最優(yōu)調(diào)供水過(guò)程，建立了基于0-1規(guī)劃方法的水庫(kù)群最優(yōu)化調(diào)度模型；周惠成等［14］根據(jù)葠窩水庫(kù)具備的自動(dòng)測(cè)報(bào)和洪水預(yù)報(bào)調(diào)度條件，運(yùn)用水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)劃理論，研究在觀音閣水庫(kù)和湯河水庫(kù)實(shí)施常規(guī)調(diào)度方式時(shí)葠窩水庫(kù)的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式及其規(guī)則。上述研究主要集中在供水風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的定義與選取、指標(biāo)間的相互作用與影響及供水風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)與管理等方面，研究方法相對(duì)復(fù)雜，需建立較為復(fù)雜的模型，在實(shí)際多個(gè)水庫(kù)水源調(diào)度管理中應(yīng)用存在一定困難。

本文在給出水庫(kù)群供水預(yù)警含義、預(yù)警線形式、分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值確定方法以及水庫(kù)群供水預(yù)警響應(yīng)機(jī)制等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對(duì)一種常見(jiàn)的多水庫(kù)水源形成的水庫(kù)群供水格局，以永康市3座中型水庫(kù)組成的水庫(kù)群為例，劃定供水預(yù)警線，能夠使水庫(kù)群面臨可能發(fā)生的持續(xù)干旱時(shí)提前發(fā)出預(yù)警信息，指導(dǎo)水庫(kù)群調(diào)整供水調(diào)度策略，便于更好的應(yīng)對(duì)可能發(fā)生干旱災(zāi)害。

2 預(yù)警含義

為使研究問(wèn)題具有代表意義并考慮研究實(shí)例中的水庫(kù)群供水格局特征，現(xiàn)針對(duì)圖1所示的供水格局，開(kāi)展水庫(kù)群供水預(yù)警研究。圖1供水系統(tǒng)中共有3座水庫(kù)、3個(gè)供水分區(qū)，水庫(kù)A、B、C分別是供水分區(qū)a、b、c的主要供水水源，同時(shí)水庫(kù)B、C也是供水分區(qū)a的次要供水水源，對(duì)供水分區(qū)a進(jìn)行補(bǔ)充供水。供水分區(qū)a是多水源供水區(qū)，供水分區(qū)b和供水分區(qū)c是單水源供水區(qū)。

本文界定水庫(kù)群供水預(yù)警指遇特殊干旱年或持續(xù)干旱期，以蓄水量為預(yù)警指標(biāo)，當(dāng)水庫(kù)群總蓄水量或水庫(kù)群中單個(gè)水庫(kù)蓄水量降低至某一運(yùn)行水平時(shí)，向相關(guān)部門發(fā)出緊急信號(hào)，報(bào)告危險(xiǎn)情況，以避免缺水在不知情或準(zhǔn)備不足的情況下發(fā)生，從而最大程度減輕因缺水而造成損失的行為。

根據(jù)水庫(kù)群供水預(yù)警的定義，水庫(kù)群?jiǎn)?dòng)預(yù)警往往是蓄水量很大程度上難以滿足未來(lái)一定時(shí)段的用水需求。一般情況下預(yù)警期時(shí)段長(zhǎng)度越短，預(yù)警的準(zhǔn)確性越高，但實(shí)際指導(dǎo)意義不足。因此，本次預(yù)警期時(shí)段長(zhǎng)度選擇上兼顧預(yù)警準(zhǔn)確和實(shí)際應(yīng)用性，選擇一個(gè)年度作為預(yù)警期。

3 預(yù)警指標(biāo)及預(yù)警線

3.1預(yù)警指標(biāo)閾值水庫(kù)群供水預(yù)警是以蓄水量作為預(yù)警指標(biāo)，而預(yù)警指標(biāo)閾值是表征水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)蓄水量滿足供水對(duì)象一定程度需水要求的臨界值。由于水庫(kù)群供水對(duì)象包括城鄉(xiāng)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同類型用水對(duì)象且不同用水對(duì)象的重要程度不同，為體現(xiàn)水庫(kù)群對(duì)不同用水對(duì)象供水保障的優(yōu)先次序，結(jié)合研究區(qū)用水對(duì)象類別，將預(yù)警期內(nèi)預(yù)警指標(biāo)閾值分為3個(gè)等級(jí)，等級(jí)由低到高分別用藍(lán)色、橙色、紅色表示。同時(shí)，考慮到水庫(kù)來(lái)水量在預(yù)警期內(nèi)差異顯著以及用水對(duì)象季節(jié)性用水有所不同，結(jié)合研究實(shí)例中水庫(kù)來(lái)水量年內(nèi)分布呈現(xiàn)明顯的梅汛期（4—6月）、臺(tái)汛期（7—9月）和平水期（10—次年3月）等特點(diǎn)，本文將預(yù)警期內(nèi)預(yù)警指標(biāo)閾值按上述分期分為3個(gè)時(shí)期。

3.2供水預(yù)警線供水預(yù)警線是指根據(jù)發(fā)出預(yù)警信號(hào)的水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)供水預(yù)警指標(biāo)閾值而確定的參考線。按照預(yù)警期內(nèi)的分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值，提出預(yù)警線標(biāo)準(zhǔn)和形式如下。

（1）藍(lán)色預(yù)警線。為較低級(jí)別預(yù)警，該等級(jí)預(yù)警線是在考慮水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏等損失水量基礎(chǔ)上，水庫(kù)群或水庫(kù)群中單個(gè)水庫(kù)可供水量恰好滿足供水區(qū)生活、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)用水時(shí)對(duì)應(yīng)的蓄水量。

（2）橙色預(yù)警線。為中等級(jí)別預(yù)警，該等級(jí)預(yù)警線是在考慮水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏等損失水量基礎(chǔ)上，水庫(kù)群或水庫(kù)群中單個(gè)水庫(kù)可供水量恰好滿足供水區(qū)生活和工業(yè)用水時(shí)對(duì)應(yīng)的蓄水量。

（3）紅色預(yù)警線。為較高級(jí)別預(yù)警，該等級(jí)預(yù)警線是在考慮水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏等損失水量基礎(chǔ)上，水庫(kù)群或水庫(kù)群中單個(gè)水庫(kù)可供水量恰好滿足供水區(qū)生活用水時(shí)對(duì)應(yīng)的蓄水量。

不同等級(jí)供水預(yù)警線示意圖見(jiàn)圖2，圖2中興利下限庫(kù)容指水庫(kù)能夠發(fā)揮灌溉供水功能的最低蓄水量，水庫(kù)群的興利下限庫(kù)容為所有水庫(kù)興利下限庫(kù)容之和。

圖2 供水預(yù)警線示意

3.3預(yù)警指標(biāo)閾值確定

3.3.1 基本思路 水庫(kù)群供水預(yù)警指標(biāo)閾值（或預(yù)警線）確定的總體思路以水庫(kù)長(zhǎng)系列來(lái)水量、供水區(qū)用水量等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以月為時(shí)段，采用逆時(shí)序法進(jìn)行逐年長(zhǎng)系列供需分析計(jì)算，得出水庫(kù)群和單個(gè)水庫(kù)各月為滿足預(yù)警期內(nèi)用水需求應(yīng)達(dá)到的蓄水量，并對(duì)長(zhǎng)系列蓄水量結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，確定分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值。考慮到實(shí)例中水庫(kù)群所在區(qū)域進(jìn)入梅汛期后降水較為充沛，來(lái)水量遠(yuǎn)大于用水對(duì)象需水量，用水基本都能得到滿足，水庫(kù)群在梅汛期開(kāi)始時(shí)不需預(yù)留蓄水量?；诖?，本文計(jì)算確定逐年調(diào)節(jié)計(jì)算起始點(diǎn)為梅汛期起始月份4月，起調(diào)庫(kù)容為水庫(kù)興利下限庫(kù)容。

3.3.2 模型構(gòu)建 針對(duì)圖1中所示常見(jiàn)供水格局，提出供水預(yù)警指標(biāo)閾值（或預(yù)警線）確定計(jì)算方程如下。

（1）水庫(kù)B、C應(yīng)達(dá)到的蓄水量計(jì)算方程。

以水庫(kù)B為例說(shuō)明計(jì)算方程：

其中，

水庫(kù)C應(yīng)蓄水量VCi，n(t)計(jì)算方程形式與水庫(kù)B相同。

（2）水庫(kù)A應(yīng)達(dá)到的蓄水量計(jì)算方程。

（3）水庫(kù)群應(yīng)達(dá)到的蓄水量計(jì)算方程。

（4）水庫(kù)群及單個(gè)水庫(kù)分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值（蓄水量）計(jì)算方程。

以水庫(kù)群為例說(shuō)明計(jì)算方程：

水庫(kù)A、水庫(kù)B、水庫(kù)C分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值/預(yù)警線計(jì)算方程形式與水庫(kù)群相同。

4 預(yù)警響應(yīng)策略

4.1預(yù)警響應(yīng)啟動(dòng)預(yù)警響應(yīng)指水庫(kù)發(fā)出預(yù)警信息后采取減少可能因旱導(dǎo)致?lián)p失的行為［15-16］。供水預(yù)警線包括單個(gè)水庫(kù)供水預(yù)警線和水庫(kù)群供水預(yù)警線。由于各水庫(kù)同一時(shí)期來(lái)水量、蓄水量不盡相同，上述預(yù)警線一般不會(huì)同時(shí)觸及，因此按照先全局后局部、誰(shuí)觸發(fā)誰(shuí)預(yù)警、預(yù)警等級(jí)就高不就低的原則確定以水庫(kù)群預(yù)警線作為區(qū)域預(yù)警判斷第一位標(biāo)準(zhǔn)，單個(gè)水庫(kù)預(yù)警線作為第二位標(biāo)準(zhǔn)。具體響應(yīng)優(yōu)先次序的規(guī)則如下：（1）當(dāng)水庫(kù)群觸發(fā)預(yù)警等級(jí)高于單個(gè)水庫(kù)觸發(fā)預(yù)警等級(jí)時(shí)，采用水庫(kù)群觸發(fā)的預(yù)警等級(jí)；（2）當(dāng)水庫(kù)群觸發(fā)預(yù)警等級(jí)低于某單個(gè)水庫(kù)觸發(fā)預(yù)警等級(jí)時(shí)，該單個(gè)水庫(kù)及對(duì)應(yīng)供水區(qū)采用該水庫(kù)觸發(fā)的預(yù)警等級(jí)，其他采用水庫(kù)群觸發(fā)的預(yù)警等級(jí)。

調(diào)水時(shí)機(jī)和調(diào)水規(guī)模是決定調(diào)水規(guī)則的關(guān)鍵因素，兩個(gè)指標(biāo)的合理確定則依賴于供水系統(tǒng)的目標(biāo)制定，即不同的供水目標(biāo)會(huì)生成不同的調(diào)水規(guī)則［17］。在水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度中，調(diào)水和供水問(wèn)題不能分開(kāi)獨(dú)立研究。根據(jù)預(yù)警指標(biāo)閾值確定過(guò)程，供水預(yù)警指標(biāo)閾值是以一定系列歷史來(lái)水量資料為基礎(chǔ)得出的，但往往由于未來(lái)時(shí)期面臨降水不確定性，在判斷水庫(kù)蓄水量是否觸發(fā)供水預(yù)警線基礎(chǔ)上，預(yù)警響應(yīng)是否啟動(dòng)還需進(jìn)一步分析未來(lái)預(yù)警期內(nèi)降水量與長(zhǎng)系列中偏枯年份（對(duì)應(yīng)頻率為90%）降雨量。

綜上，水庫(kù)群?jiǎn)?dòng)預(yù)警響應(yīng)需依次判斷水庫(kù)群預(yù)警等級(jí)、單個(gè)水庫(kù)預(yù)警等級(jí)和預(yù)警期內(nèi)降雨量預(yù)測(cè)情況。

4.2預(yù)警響應(yīng)措施制定不同水情下的供水調(diào)度策略，根據(jù)預(yù)警號(hào)做出相應(yīng)的應(yīng)變措施，實(shí)現(xiàn)剛性供水計(jì)劃與柔性決策的有機(jī)結(jié)合。根據(jù)供水預(yù)警線標(biāo)準(zhǔn)和形式，針對(duì)圖1中所示的水庫(kù)群供水格局，當(dāng)水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)蓄水量觸及預(yù)警線，并判定預(yù)警期內(nèi)降雨量低于偏枯年份（取90%頻率）降雨量時(shí)，相應(yīng)供水區(qū)應(yīng)采取抗旱措施，包括可能的引調(diào)水措施、限制供水措施、應(yīng)急保障措施等。本文主要提出對(duì)不同類型用水對(duì)象采取相對(duì)應(yīng)的限制、停止供水措施以及分區(qū)之間的調(diào)水措施，具體措施如下。

（1）當(dāng)水庫(kù)群且單個(gè)水庫(kù)蓄水量在藍(lán)色預(yù)警線之上，各水庫(kù)按正常興利調(diào)度規(guī)則供水。

（2）當(dāng)水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)蓄水量降低至橙色預(yù)警線與藍(lán)色預(yù)警線之間時(shí)，向相關(guān)供水區(qū)發(fā)布Ⅰ級(jí)預(yù)警。相關(guān)供水區(qū)要在保證生活、工業(yè)用水基礎(chǔ)上，限制農(nóng)業(yè)用水。同時(shí)，針對(duì)單水源供水區(qū)，如果其預(yù)警是由水庫(kù)群觸發(fā)且該供水區(qū)水庫(kù)并未觸發(fā)預(yù)警，則單水源供水區(qū)對(duì)應(yīng)的水源按原有供水計(jì)劃或適當(dāng)加大力度向多水源供水區(qū)供水，否則停止向多水源供水區(qū)供水。

（3）當(dāng)水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)蓄水量降低至橙色預(yù)警線與紅色預(yù)警線之間時(shí)，向相關(guān)供水區(qū)發(fā)布Ⅱ級(jí)預(yù)警。相關(guān)供水區(qū)要在保證生活用水基礎(chǔ)上，限制工業(yè)供水量，停止農(nóng)業(yè)用水。同時(shí)考慮到水庫(kù)群觸發(fā)Ⅱ級(jí)預(yù)警時(shí)全區(qū)域總體供水量不足，針對(duì)單水源供水區(qū)，如果其預(yù)警是由水庫(kù)群觸發(fā)且該供水區(qū)水庫(kù)并未觸發(fā)預(yù)警，則單水源供水區(qū)對(duì)應(yīng)的水源限制向多水源供水區(qū)供水，否則停止向多水源供水區(qū)供水。

（4）當(dāng)水庫(kù)群或單個(gè)水庫(kù)蓄水量降低至紅色預(yù)警線下時(shí)，向相關(guān)供水區(qū)發(fā)布Ⅲ級(jí)預(yù)警。相關(guān)供水區(qū)要限制生活用水，停止工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水。同時(shí)考慮到水庫(kù)群觸發(fā)Ⅲ級(jí)預(yù)警時(shí)全區(qū)域供水量嚴(yán)重不足，針對(duì)單水源供水區(qū)，如果其預(yù)警是由水庫(kù)群觸發(fā)且該供水區(qū)水庫(kù)并未觸發(fā)預(yù)警，則單水源供水區(qū)對(duì)應(yīng)的水源限制向多水源供水區(qū)供水，否則停止向多水源供水區(qū)供水。

5 實(shí)例研究

5.1研究區(qū)概況永康市位于浙江省中部、錢塘江流域上游，總面積1 049 km2。永康市地處中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，多年平均降水量1 483 mm。但永康市降水時(shí)空分布不均，呈現(xiàn)東北、西北多雨、中部少雨和年際、年內(nèi)變化均較大的特點(diǎn)，其中最大年降水量為最小年降水量的2.08倍，年內(nèi)降水多集中在4—7月，占全年降水量的62%。

永康市現(xiàn)狀城鄉(xiāng)供水以水庫(kù)為主要水源，水庫(kù)供水量占總供水量的70%以上，水庫(kù)在維護(hù)永康市供水安全上起著十分重要的作用。目前永康市主要水庫(kù)水源為域內(nèi)3座中型水庫(kù)，分別為楊溪水庫(kù)、太平水庫(kù)和三渡溪水庫(kù)，其中楊溪水庫(kù)是城區(qū)的主要水源。近年來(lái)，隨著城區(qū)用水量需求增加，太平水庫(kù)和三渡溪水庫(kù)在保障原供水區(qū)用水基礎(chǔ)上也逐步開(kāi)始向城區(qū)供水，故城區(qū)形成了多水源供水格局。永康市水庫(kù)群供水格局概化見(jiàn)圖3，3座水庫(kù)特性參數(shù)見(jiàn)表1。

圖3 永康市水庫(kù)群供水系統(tǒng)概化

表1 水庫(kù)特性參數(shù)

5.2預(yù)警指標(biāo)閾值確定

5.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 根據(jù)預(yù)警指標(biāo)閾值（或預(yù)警線）確定方法，水庫(kù)群預(yù)警指標(biāo)閾值確定所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括水庫(kù)長(zhǎng)系列來(lái)水量、各供水區(qū)生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水量、水庫(kù)蒸發(fā)和滲漏損失水量等。其中，水庫(kù)來(lái)水量采用實(shí)測(cè)水文資料確定；生活和工業(yè)用水量根據(jù)水廠供水量確定，農(nóng)業(yè)用水量根據(jù)區(qū)域灌溉用水定額和水庫(kù)灌溉面積計(jì)算確定；水庫(kù)蒸發(fā)損失量根據(jù)水庫(kù)水面蒸發(fā)觀測(cè)資料和水面面積確定；水庫(kù)滲漏損失水量根據(jù)水文地質(zhì)條件，選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。據(jù)此，本文得出永康市3座水庫(kù)來(lái)水量、蒸發(fā)損失水量、供水區(qū)用水量成果，多年平均情況下的結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2、表3。

5.2.2 預(yù)警指標(biāo)閾值計(jì)算 根據(jù)永康市3座水庫(kù)長(zhǎng)系列來(lái)水量、供水區(qū)行業(yè)用水量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用式（1）—式（5），計(jì)算得出3座水庫(kù)及水庫(kù)群不同等級(jí)、不同時(shí)期下的蓄水量，繼而確定水庫(kù)群分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)閾值，劃定水庫(kù)群供水預(yù)警線成果，見(jiàn)表4、圖4。

表2 水庫(kù)來(lái)水量及損失水量 （單位：萬(wàn)m3）

表3 供水區(qū)用水量 （單位：萬(wàn)m3）

表4 永康市水庫(kù)群供水預(yù)警線劃定結(jié)果 （單位：萬(wàn)m3）

5.3預(yù)警響應(yīng)永康市根據(jù)水庫(kù)群和單個(gè)水庫(kù)供水預(yù)警線，依據(jù)上述計(jì)算開(kāi)展相應(yīng)水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行管理工作。本文以梅汛期間水庫(kù)群預(yù)警響應(yīng)為例說(shuō)明預(yù)警響應(yīng)的優(yōu)先序及措施。

（1）當(dāng)水庫(kù)群且楊溪水庫(kù)、太平水庫(kù)、三渡溪水庫(kù)的蓄水量均在藍(lán)色預(yù)警線之上，各水庫(kù)按照正常興利調(diào)度規(guī)則進(jìn)行供水。

（2）當(dāng)水庫(kù)群蓄水量下降至5 380萬(wàn)m3以下時(shí)，并判定未來(lái)預(yù)警期內(nèi)降雨量低于偏枯年份降雨量時(shí)，啟動(dòng)全區(qū)域藍(lán)色預(yù)警管理，各供水區(qū)在保證生活、工業(yè)用水基礎(chǔ)上，限制農(nóng)業(yè)供水。

在全區(qū)啟動(dòng)藍(lán)色預(yù)警下，如果太平水庫(kù)或三渡溪水庫(kù)并未觸發(fā)預(yù)警時(shí)，則上述水庫(kù)按日常供水計(jì)劃向城區(qū)供水，否則停止向城區(qū)供水。此外，如果當(dāng)楊溪水庫(kù)、太平水庫(kù)或三渡溪水庫(kù)觸發(fā)的預(yù)警等級(jí)高于藍(lán)色預(yù)警時(shí)，各水庫(kù)對(duì)應(yīng)的主要供水區(qū)按高于藍(lán)色等級(jí)啟動(dòng)預(yù)警，采取相對(duì)應(yīng)的限制或停止供水措施。

（3）當(dāng)水庫(kù)群蓄水量下降至4 060萬(wàn)m3以下時(shí)，并判定未來(lái)預(yù)警期內(nèi)降雨量低于偏枯年份降雨量時(shí)，啟動(dòng)全區(qū)域橙色預(yù)警管理，各供水區(qū)在保證生活用水基礎(chǔ)上，限制工業(yè)用水，停止農(nóng)業(yè)用水。

在全區(qū)啟動(dòng)黃色預(yù)警下，如果太平水庫(kù)或三渡溪水庫(kù)并未觸發(fā)預(yù)警時(shí)，則上述水庫(kù)限制向城區(qū)供水，否則停止向城區(qū)供水。此外，當(dāng)楊溪水庫(kù)、太平水庫(kù)或三渡溪水庫(kù)觸發(fā)紅色預(yù)警時(shí)，各水庫(kù)對(duì)應(yīng)的主要供水區(qū)啟動(dòng)紅色預(yù)警，采取相對(duì)應(yīng)的限制或停止供水措施。

圖4 永康市水庫(kù)群供水預(yù)警線

（4）當(dāng)水庫(kù)群蓄水量下降至3 150萬(wàn)m3以下時(shí)，并判定未來(lái)預(yù)警期內(nèi)降雨量低于偏枯年份降雨量時(shí)，啟動(dòng)全區(qū)域紅色預(yù)警管理，各供水區(qū)限制生活用水，停止工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水。

在全區(qū)啟動(dòng)紅色預(yù)警下，如果太平水庫(kù)或三渡溪水庫(kù)并未觸發(fā)任何等級(jí)預(yù)警時(shí)，則上述水庫(kù)限制向城區(qū)供水，否則停止向城區(qū)供水。

依據(jù)上述研究成果，永康市內(nèi)重點(diǎn)水庫(kù)建立了水庫(kù)群供水預(yù)警線及響應(yīng)機(jī)制，促進(jìn)了水庫(kù)群興利調(diào)度的精細(xì)化管理水平提升。當(dāng)永康市遭遇持續(xù)干旱時(shí)，重點(diǎn)水庫(kù)能夠及早采取應(yīng)對(duì)措施，在很大程度上避免了深度缺水情況的發(fā)生，減輕了因?yàn)?zāi)損失及深度缺水帶來(lái)的恐慌。

6 結(jié)論

本文在界定水庫(kù)群預(yù)警含義基礎(chǔ)上，提出以水庫(kù)蓄水量指標(biāo)的分級(jí)分期預(yù)警，即劃定了藍(lán)色、橙色、紅色3個(gè)等級(jí)預(yù)警線，并將同一等級(jí)預(yù)警線細(xì)化為梅汛、臺(tái)汛、平水3個(gè)分期；提出了基于長(zhǎng)系列逆時(shí)序法供需計(jì)算確定預(yù)警指標(biāo)的方法，以及分級(jí)分期預(yù)警啟動(dòng)條件、響應(yīng)措施等。以永康市3座中型水庫(kù)組成的水庫(kù)群為例進(jìn)行應(yīng)用研究，確定了水庫(kù)群及單個(gè)水庫(kù)分級(jí)分期預(yù)警指標(biāo)，并以梅汛期間水庫(kù)群預(yù)警響應(yīng)為例說(shuō)明了預(yù)警響應(yīng)策略。

研究成果能夠給出不同預(yù)警條件下的水庫(kù)群調(diào)整供水調(diào)度策略，減少因水庫(kù)群供水不足造成的損失。限于本文研究的局限性，針對(duì)更為復(fù)雜的水庫(kù)群供水格局，需進(jìn)一步研究預(yù)警指標(biāo)閾值確定方法、不同行業(yè)限制供水比例等。此外，應(yīng)進(jìn)一步健全干旱預(yù)警的水文指標(biāo)體系，以期能夠更好的為干旱預(yù)警工作提供依據(jù)。

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Research on early warning of water supply and response strategy for the Reservoir group based on the common water supply pattern

LI Qifeng1，WEN Jinhua1，LI Dongxiao2，F(xiàn)U Yicheng3，F(xiàn)ENG Jian3
（1.Zhejiang Institute of Hydraulics&Estuary，Hangzhou 310020，China；2.Power China Huadong Engineering Corporation Limited，Hangzhou 310023，China；3.China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）

With the rapid development of regional eco-society，the water security accordingly needs to be improved.In this paper，early warning system of reservoir water supply is carried out for a reservoir.We gave the meaning of water supply warning，warning index，the form of early warning line，and the method to determine index value and response strategy.In order to minimize the shortage of water supply，the ear?ly warning system of reservoir storage capacity under classification-staging was put forward.First，we gave early-warning line of different levels，and grouped early warning line by considering different water period. Then，the early warning index is determined based on the calculation results of the long series by inverse time sequence method.Finally，we determined the rnulti-reservoir water transfer and supply rules according to the reservoir early warning line.Taking Yongkang City as an example，this paper supplied the calcula?tion and application process by using warning lines.The results of the paper provided a new idea for the decision-making departments of reservoirs，and offered the basis for water supply and management of reser?voir groups.

early warning of water supply；warning Line；response for early warning；reservoir group；drought warning

TV697

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2017.01.002

1672-3031（2017）01-0010-08

（責(zé)任編輯：王成麗）

2016-05-18

浙江省水利廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（RC1525）；浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015F30023）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50809063）

李其峰（1986-），男，山東滕州人，碩士，主要從事水資源配置與規(guī)劃研究。E-mail：leeqifeng2004@163.com