郑州市尖岗水库与常庄水库水资源联合调控研究

发布时间：2020-03-26 14:52

【摘要】：郑州市地处淮河流域上游,水资源是其深厚历史文化的重要载体和社会经济发展的命脉。随着城市经济的发展和城市人口的增加,水资源问题已成为制约其社会经济发展的瓶颈。本地水资源不足,不能满足其自身发展要求,为了满足郑州城市的可持续发展,以“开源节流”为方向,跨流域调水工程已成为水资源重新分配和缓解城市缺水供需矛盾的重要手段,也是一种打破城市“引供水瓶颈”的主要途径。目前在跨流域水库群联合优化调度模型的研究、以及求解方法方面以经取得了一系列的研究成果,对于有外调水引入的水库-用水户的联合调控研究成果较少。本文以研究区相关研究为前提,将郑州市南水北调工程和引黄工程结合尖岗、常庄两座水库及三个水厂联合系统作为研究对象,对“调水工程-水库-水厂”系统联合调控问题进行了水资源调配研究,对解决与改善城市生活供水问题具有积极和重要意义。主要进行的研究内容和计算结果如下:(1)在查阅国内外相关文献的基础上,综合汇总有关水库调度和相关跨流域引供水水资源水库联合调控研究成果,明确现在的研究现状与进展,并提出了本文需要研究的问题。(2)查找郑州市相关水资源研究报告,收集研究区关于南水北调、黄河水、尖岗水库、常庄水库和相关水厂的基础数据,结合南水北调水、黄河水、水库基本概况、水厂概况。对“调水工程-水库-水厂”水资源研究系统的水力联系与关系进行确定,为建立系统调控模型提供理论与数据基础。(3)在系统各单元之间的关系分析与确定的基础上,根据本文研究构建的“调水工程-水库-水厂”系统的引供水方案和要求。根据研究系统的特点,以确保水厂的正常生活供水和调蓄水库蓄水增加量最大为目标函数,建立了联合调控系统工程模型。运用WEAP软件进行模拟分析,得出研究系统调控结果。(4)对调蓄水库参与和不参与调控结果对比分析,得到了在水库联合参与调控的情况下南水北调水不能被引用的多余弃水量从1602万m~3减少到679万m~3,使南水北调工程来水利用率提高了3.13%;黄河水补充研究系统水量从1532万m~3增加到1834万m~3,使黄河水向研究系统补水量提高了12.5%;水厂供水保证率提高了3.94%。
【图文】：

图 2-1 水库位置图Fig 2-1 Reservoir location map2.1.2 水文气象郑州市气候应属于温带大陆气候，其特点为春季干旱多风，夏季炎热雨多，秋季凉爽宜人，而到了冬季则气温寒冷干燥[51-55]。从郑州市多年统计的数据分析来看，可知道多年来，郑州市年内平均气温在 14.2 到 14.6 摄氏度，普遍显示为 1 月份气温最低，而 7月份气温最高，7 月和 1 月年平均温差相差值可高达 26～27℃，历史记录城市最高温度达到 43℃，而历史记录的极端最低温度为零下 17.9℃；多年来，平均风速为 2.8～3.2m/s，最大平均风速为 18～22m/s，进入冬季盛行吹西北风，在夏季盛行吹偏南风，而在春秋两季则两种季风会交替出现，历史记录显示风速最大时期普遍发生在 4 月份，8 月和 9月风速则是最低时期。郑州年均降水量 637.0mm，降水分布不均匀：在夏季，降雨量超过了每年降水量的 60%；在冬季，降水只占每年降水量的 4～5%，郑州市的降雨特性主要呈现出年际变化较大，年内分布不均的特点。多年来，平均水面蒸发为 1400 mm，表

根据总干渠分水口门的布局情形, 分水门口郑州境内位置图见图2-4，结合水库的调度方案, 参与南水北调受水的刘湾水厂、柿园水厂、白庙水厂、尖岗、常庄水利枢纽工程联合应用方案为：（1）首先使用南水北调中线工程的总干渠上 22 号口门密垌提水泵站向尖岗水库补水，然后通过 23 号口门输水管道将常庄水库补水分别向柿园水厂和白庙水厂供水；当南水北调水水量有多余水量时可向常庄水库补水，当干渠因故停水或供水量不足供应出现短缺时问题时，启用两水库调蓄功能将水库蓄水分别向郑州市柿园水厂和白庙水厂供水。（2）尖岗水库作为南水北调调蓄水库，可调蓄库容相比于常庄水库调蓄库容较大，水库靠近刘湾水厂，水库地势高于刘湾水厂，水库蓄水可采取自流的方式向刘湾水厂供水。在尖岗水库和刘湾水厂之间铺设管道输水系统，既能满足刘湾水厂的用水需求，又能保证在总干渠出现年际年内供水不均或因事故停水情况下的水厂用水需求。2.3 引供水工程概况2.3.1 南水北调工程南水北调中线工程郑州供水区供水配套工程中在研究区内设置有三个口门可以分别向郑州市城区供水，分别是 21 号口门(刘湾口门)、22 号口门(密桐泵站)和 23 号口门(中原西路口门)[58.59]。口门位置如图 2-4 所示；（1）南水北调中线工程在郑州市设置的 21 号口门用于向刘湾水厂供水，口门采用提水供水的方式，，21 号口门的设计的向水厂供水能力为 5 m3/s，口门到水厂的供水线路长度为 0.89km
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV213.4

【参考文献】

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本文编号：2601590