雨洪資源與地下水資源聯(lián)合調(diào)控理論及應(yīng)用研究.pdf

1、雨洪資源與地下水資源聯(lián)合調(diào)控是以提高雨洪資源利用，促進雨洪資源與地下水資源的轉(zhuǎn)化效率為出發(fā)點，將防洪與補源相結(jié)合，寓資源利用于災(zāi)害防范之中。其根本目的是要充分利用汛期雨量進行區(qū)域水資源的年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)開發(fā)利用。主要調(diào)控手段包括提高地表洪水資源利用率和促進地表洪水轉(zhuǎn)化為地下水資源兩方面。 該文從資源水利和可持續(xù)發(fā)展水利的角度出發(fā)，研究水庫汛限水位實時動態(tài)控制和引洪回灌補源的水庫優(yōu)化調(diào)度這兩種提高雨洪資源利用率

2、，增加地下水補給量的非工程措施的理論與方法。同時系統(tǒng)研究了利用地下水庫調(diào)蓄水資源時空分配的理論與方法，其中地下水庫調(diào)蓄能力綜合評價的指標體系與方法研究對優(yōu)選適宜開發(fā)利用的地下水庫區(qū)和規(guī)劃地下調(diào)蓄遠景區(qū)具有重要理論指導意義。 主要研究內(nèi)容和成果： (1)在分析我國水資源短缺問題及其對策，歸納總結(jié)目前提高雨洪資源利用的工程技術(shù)措施和非工程措施的基礎(chǔ)上，對水庫實施洪水資源化調(diào)度的必要性與可行性進行分析，重點研究洪水預報和降雨預

3、報信息應(yīng)用于水庫洪水資源化調(diào)度中的可行性。在綜合考慮入庫洪水、水庫安全運行、下泄洪水超下游地區(qū)防洪標準、下泄洪水減少導致下游生態(tài)環(huán)境用水破壞等不確定性因素后，對水庫洪水資源化調(diào)度的風險因素進行分析，提出水庫洪水預報調(diào)度方式的風險分析及降雨預報信息應(yīng)用于水庫實時調(diào)度中的風險分析方法。并給出考慮洪水預報和降雨預報誤差的水庫洪水資源化調(diào)度風險率的定義與計算方法。 (2)基于汛限水位實時動態(tài)控制的新理念，提出汛限水位實時動態(tài)控制方案的決

4、策方法及其實施步驟。引入洪水與興利連續(xù)長系列調(diào)節(jié)方法并開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)軟件計算水庫的興利效益，給出汛限水位動態(tài)控制風險率和風險損失的定義與計算方法。在此基礎(chǔ)上，選取部分興利效益指標和風險控制指標構(gòu)建汛限水位實時動態(tài)控制決策方案優(yōu)選的多指標評價體系。最后以大連市碧流河水庫為例，采用多目標模糊模式識別理論模型對汛限水位動態(tài)控制方案進行優(yōu)選計算，進而確定水庫實時調(diào)度過程中汛限水位動態(tài)控制的滿意決策方案。 (3)針對常規(guī)的水庫洪水優(yōu)化調(diào)度

5、模型在實時調(diào)度階段應(yīng)用較少的問題，該文從洪水資源化與水資源可持續(xù)開發(fā)利用的角度，對水庫洪水優(yōu)化調(diào)度方法進行改進，結(jié)合水庫水雨情自動測預報系統(tǒng)，考慮洪水預報和降雨預報信息，在約束條件中加入補源約束，建立水庫防洪與補源優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學模型。將交互式生成技術(shù)與動態(tài)規(guī)劃模型相結(jié)合來優(yōu)化控制水庫的泄流方案，對水庫實施洪水優(yōu)化調(diào)度。將此模型和水庫防洪與補源優(yōu)化調(diào)度的風險分析方法應(yīng)用于大連市碧流河水庫的防洪與補源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中，對其風險值和補源效益進行

6、了分析與計算。結(jié)果表明與常規(guī)調(diào)度相比，引洪補源優(yōu)化調(diào)度能提高洪水資源利用率，補源效益十分顯著，且其風險是可承受的。 (4)在研究水庫汛限水位實時動態(tài)控制決策方案優(yōu)選模型和防洪補源優(yōu)化調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)行水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)進行功能拓展，增加和改進部分功能模塊，建立基于綜合信息面向洪水資源化與生態(tài)安全的水庫實時預報調(diào)度系統(tǒng)。其調(diào)度規(guī)則模塊中包含常規(guī)調(diào)度方式、預報調(diào)度方式、補源調(diào)度方式和生態(tài)需水調(diào)度方式等幾種模式相應(yīng)的規(guī)則；并與降雨

7、預報系統(tǒng)、洪水預報系統(tǒng)和風險分析系統(tǒng)耦合于一個平臺，實現(xiàn)從信息采集、洪水預報、調(diào)度方式選擇、實時優(yōu)化調(diào)度、汛限水位動態(tài)控制、風險分析等各項功能的綜合一體化管理。為流域防洪減災(zāi)和洪水資源利用提供決策支持工具。 (5)在探討地下水庫的概念、調(diào)蓄原理、蓄水條件、功能特征及其分類、工程系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，對地下水庫的調(diào)蓄功能進行研究。首次將地下水庫納入到流域防洪系統(tǒng)中，參照地表水庫的調(diào)洪參數(shù)，定義了地下水庫調(diào)蓄計算的部分參數(shù)，作為衡量地下

8、水庫調(diào)蓄能力的定量計算指標。在此基礎(chǔ)上針對孔隙介質(zhì)地下水庫和巖溶地下水庫，分別給出其調(diào)蓄庫容的計算公式，并將其應(yīng)用于下遼河平原調(diào)蓄庫容計算中，結(jié)果可作為流域防洪及地表水與地下水聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的重要參數(shù)。 (6)地下水庫的調(diào)蓄能力涉及到庫區(qū)的水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、自然地理及氣候條件、地下水開采與回灌補給條件、經(jīng)濟技術(shù)條件等多方面的因素，是一個多層次多指標的復雜體系，利用單個指標很難對其進行精確合理的評價。該文從維護生態(tài)平衡與水