水文预报与水资源优化管理关键技术彭顺风

蚌埠闸区间枯水期径流与海温的相关系数图
2、 扩展线性二次高斯（ELQG）控制 算法关键技术
ELQG 属于迭代优化算法，从一初始控制系列开始{R(k); k = 0, 1, 2, .., N-1}，然后逐步寻找改善的系列直到收敛。收敛的标准是 目标函数不再改进。ELQG 法的特点是计算速度快，特别适合有不确定 输入的多水库系统的优化问题。
1、水资源短缺
淮河区水资源总量约916亿m3，占全国1/30，而承载的人口和耕地面积分别占全 国1/5和1/7。由于人多，地多，水少，加上水资源时空分布不均匀，淮河区水资源供 需矛盾十分突出。
2、水资源时空分布不均
汛期特别是丰水年汛期易造成洪涝灾害，水资源利用难度大；偏枯年份水资源又 严重供不应求，造成旱灾。
供水 航运
水文预报
供水需求 能量需求 航运要求 社会/文化约束
径流方案 系统开发选择 需求方案（水/能） 水调方案
长期计划模型
周，旬，或月/几个月到一年
管理政策
水资源分享协议 系统基础设施变化
方案/政策评估模型 周，旬，月 / 多年
用水部门和供水量的长期计划权衡关系 效益分享选择 节水兴利策略
评估结果： 系统开发选择 大型调水政策 气候变化 减灾标准
➢ 项目概况
主 ➢ 研究内容 要 ➢ 关键技术
汇 ➢ 主要创新点
报 ➢ 系统应用 内 ➢ 综合效益 容 ➢ 系统推广
第一部分
项目概况
淮河地理特征
三面环山,中游为平原，比降小， 下游为锅底状平原地形,排水不畅。
33%
67%
伏 平原
山区
沂蒙山 黄 海
牛
山桐
柏 山 大别山
淮河气候特征
南北气候过渡带特性, 利于降水的天气 系统极容 易发生。
当前系统状态
水文预报 电力需求 供水需求 洪水损失曲线 航运要求
实时控制模型
机组负荷分配
小时/天
流量调节
电量 洪水损失 供水效益 航运效益
小时下泄流量
用水部门和供水量的短期运行权衡关系
发电目标，状态变量目标 发电计划
中/短期模型
防洪管理
日，电 供量 水6小效洪益时水损航, 失运或效1益小时/长小发时电度下目一泄标个流，量状周态/旬变量/月目标
（1）首次利用“历史相似扩展径流”预报技术，利用径流、降雨及海 温等作为主要预报因子，建立的蚌埠闸以上南岸地区中长期径流预报模 型技术可靠，能提前三个月对研究区域的径流做预报。
利用径流、降雨
及海温作为预报
因子，采用回归
和历史相似法作
长
为预报模型，对 鲁台子以上区间、
期
鲁台子至蚌埠闸 区间以及上游水
预
库的入库径流进 行预报，以可能
报
径流过程线集合
模
的形式作为结果 输出，预报提前
型
期可达3～6个月。
长 期 计 划 模 型
以中长期水库径流预报的结果为 依据，综合考虑系统的所有约束 条件(发电，防洪，防旱，灌溉， 供水，生态水质等)，提供管理 人员和决策者多种优化方案的权 衡对比结果，及相应的各水库今 后几月至一年的每月的调度方案。
4、水资源配置不尽合理
首先，淮河流域水资源区域配置的工程手段不足。淮河流域水资源与用水要求在空间上不够匹 配，淮河以南地区水资源相对丰沛，且拥有多座大型蓄水工程，而社会经济发展对水资源需求不 旺；淮河以北地区水资源相对缺乏，但社会经济发展对水资源需求旺盛。
其次，用水结构上不够合理，如在淮北及南四湖等缺水地区发展了大量的高耗水、高污染的 大型工业，工业布局不够合理。
山丘区降水量和水资源量较大，但由于耕地少、经济落后需用水量较小；平原区 特别是豫东和南四湖湖西等平原地区降水量及水资源量相对较小、但耕地多，主要城 市、工矿企业主要分布在平原区内，需用水量较大。
3、水资源浪费现象
农业用水定额偏高、灌溉水利用率低；许多工厂设备陈旧，工艺、管理落后、取用水量大、重 复利用率低；不少城市存在吃大锅饭、常流水、管网跑冒滴漏严重等现象。
目前国内的技术储备难以解决中长期水文预报预见期 短、淮河流域复杂气候、下垫面及工程布局条件下的水文 预报与水资源优化配置联合调度等技术难题。
瞄准水文预报预见期增长、精度的提升以及水文预报 与水资源配置的联合调度。淮河水利委员会向水利部 “948”项目()管理办公室申请外汇资金，由淮委水文局 与美国乔治亚水资源研究所共同开发完成了淮河上游水资 源管理决策支持系统，为淮河流域的防洪减灾及水资源优 化配置提供科学支撑。
3、 长系列自动反演模拟关键技术
快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果。可对决策支持 系统的参数是否要做相应的调整提出建议；可评估下列条件变化对系 统运行及效益带来的影响：（长期预报模型精度的改进、大气变化、 不同的系统约束、新的水利工程开发和不同水资源分配方案）。
第四部分
主要创新点
创新点
为快速评估中长期水资源
优化管理模型的应用效果
多
而设计的工具。通过对模
拟演算的结果分析，可以
年ห้องสมุดไป่ตู้
对决策支持系统的参数是
否要做相应的调整提出建
评
议。
估
模
型
第三部分
关键技术
1、 历史相似扩展径流预报法关键技术
利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化，对流域 最有可能的来水进行预报，其预报提前期可达3-6个月， 此方法在多个地区均有应用，可靠性超过70%。
淮河流域水旱灾害的两大特点
1、灾害发生频率高
据统计，公元前246年～2000年的2246年中，共发生洪涝1005次， 旱灾936次，几乎是年年有灾。2246年中发生流域性的水旱灾害336 次（水灾266次，旱灾70次），平均6.7年1次。
2、旱涝交替、连旱连涝变化发生频率高
淮河流域水资源的特点及存在的问题
第二部分
主要研究内容
➢ 总体研究方案
以美国乔治亚水资源研究所研制的集成水文 预报与水资源优化管理决策支持系统（GTDSS） 为基础，根据淮河流域蚌埠闸以上南岸地区的自 然地理特征和相应的水资源数据库信息（社会经 济、工程、需用水等），对软件进行二次开发， 开发适用于研究区的淮河上游区水资源优化管理 及决策支持系统。
水资源管理决策支持系统（DSS）的总体结构图
➢ 系统主要有以下两大功能：
▪枯水期的径流预报； ▪上游水库管理与下游供水权衡关系；
淮河中上游水资源系统概化图
重点研究内容
建立一个以长期径流预报为基础的淮河流域 蚌埠闸以上地区水资源管理决策支持系统。重 点为枯水期（10月到5月）的径流预报，以及下 游蚌埠闸区间供水能力的确定。