基于空间风险对冲的区域限制供水规则研究

发布时间：2020-04-11 15:08

【摘要】：随着流域级水量统一调度工作的推进,调度内容从水库群调度更进一步地聚焦在各个用水户之间的用水协调和调度中,调度研究也从着眼于丰枯调节的时序尺度的调度推进到时序间优化与空间分配相结合的多维度综合性调度。以水利调度节点,如水库、控制断面等连接的供水系统中针对各个用水户的供水策略也将影响着整个供水系统的稳态。现阶段在实际的流域级供水调度系统中,调度节点除了水库群之外的还涉及了供水节点,如供水区间、供水河段、供水断面等。供水区间的供水调度规则的表述形式及其最优性条件是科学制定区域供水决策的理论基础。论文基于标准供水策略的调度结果对比分析,以及现有的关于两阶段模型最优表述形式的研究,从供水调度中上下游供水区间的隐性时序关系出发,建立了当前供水区间与下游构成的两阶段概念模型并进行了最优性条件分析,为制定更加科学合理的区域供水规则奠定理论和方法基础。论文围绕在供水系统中基于空间对冲的河段供水规则表述形式及其参数优化求解这一核心,选取流域级供水系统中由各个水利枢纽、控制断面、控制水文站等调度节点划分并连接的连续供水河段作为研究对象,主要开展了以下研究内容:(1)通过对流域中下游干流的供水调度进行模拟,分析了发生缺水破坏的时段及涉及缺水的河段。并通过对比分析基于需水折减策略的水量调度模拟结果和标准供水策略下的水量调度结果,总结了需水折减策略在实现流域内水资源调度公平性方面的作用。(2)提出了基于空间风险对冲的区域供水规则本质是以流域内较多频次的小型缺水来规避某一区域的深度缺水所带来的供水破坏风险。基于空间对冲理论提出了当前供水区间与下游供水区间构成的两阶段概念模型的一般表述形式及最优性条件,并考虑下游的区间来水影响,对概念模型进行了进一步扩展。(3)基于偏好性对冲启动条件,提出了考虑缺水破坏深度的河段空间对冲供水规则的一般表述形式,该空间对冲供水规则包括起始对冲点和终止对冲点两个待优参数,河段允许最大破坏深度作为启动对冲的边界条件亦在规则形式中予以体现,并通过对规则的变量处理,规避了需水变化过程对规则形式的影响,大大减少了待优化的决策变量个数;在长系列模拟优化的基础上,通过模拟优化模型得到了优化的不同河段的对冲起止点,分析了优化参数的合理性与规则的适用性。(4)以赣江中下游干流为例,进行了枯水年河段供水规则优化提取以及应用研究,通过与标准策略和需水折减策略的水量调度模拟结果进行对比分析,研究结果表明:基于空间对冲的河段供水规则可以通过适当范围内降低当前河段的供水满足度以提升下游易发生深度缺水破坏的河段的供水满足度,可以通过增大轻度的缺水的频次来减少供水系统内发生深度缺水破坏的频次。论文基于空间对冲思想,提出了一种应用于协调上下游区域间用水需求的供水决策新方法,丰富了流域级供水系统的调度理论体系的,也为水资源调度管理的实践应用提供了科学方法及理论支撑。
【图文】：

赣江流域,江西省,基本概况,五大河流

中国水利水电科学研究院学位论文逡逑第二章基于需水折减策略的赣江中下游水量调度逡逑赣江流域位于亚热带季风湿润气候区，降水量丰沛，水资源总量丰沛，多年平均水逡逑资源总量约为７０２．８９亿ｍ３。但水资源年内分配不均［６４１，其中１？３月约占１６％，４？６逡逑月约占４９％，邋７？９月约占２３％，１０？１２月约占１２％。这种水资源年纪变化幅度较大、逡逑年内分布不均的情况使得赣江流域同时存在“丰沛、短缺”的问题。因此，尽管赣江流域逡逑水资源总量丰富但年内分布不均造成的供需矛盾以及用水结构不合理等问题，致使流域逡逑及区域的用水安全以及水生态环境的稳定面临挑战［７５］。逡逑２．１研究区域概况逡逑２．１．１流域基本概况逡逑（）０0０？０＂糸邋１２０。０，０＂糸逦１１４°０＇０＂东逦１１６。０，０”邋东逡逑

赣江,水量调度,万安水库,峡江

（栋背－石虎塘）－ＤＳ；④赣江中游（石虎塘－峡江）－Ｍ；⑤赣江下游（峡江－外洲）－Ｄ；逡逑⑥尾闾（外洲－湖区）－Ｌ共６个调度（取水）河段，并按照河段匹配行政区划划分共１９逡逑个取水单元（如图２－２）。赣江干流中下游水量优化调度模型涉及的控制工程为万安水库、逡逑峡江水电站、石虎塘航电枢纽：万安水库为不完全年调节水电站，峡江水电站为季调节逡逑水电站，石虎塘航电枢纽为日调节水电站。在本次研宄中由于调度计算时段为月尺度，逡逑仅考虑万安水库、峡江水库的调蓄功能，石虎塘仅作为考虑通航流量的径流式水电站。逡逑本次研宄基于调度范围内万安、栋背、林坑、峡江、外洲水文站１９５７年一２０１５年逡逑长系列径流数据，以汛末７月至次年６月为一个调度期，自１９５７年７月起至２０１５年６逡逑月，，共５８个调度期。依据江西省水文局提供的２０１５年基于各行业用水定额核算的县级逡逑行政区套四级水资源分区的需水结果，进一步计算处理得到水量调度模型中各个概化用逡逑水单元的需水量。基于上述资料对赣江中下游枯水期的水量调度过程展开研宄。逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991

【参考文献】