南水北調(diào)工程山東段水資源實(shí)時(shí)調(diào)度模型

早在新中國成立之初,根據(jù)我國水土資源分布的特點(diǎn),毛澤東主席提出了"南方水多,北方水少,如有可能,借點(diǎn)水來也是可以的"的宏偉設(shè)想,在中國歷史上揭開了南水北調(diào)規(guī)劃論證的序幕。經(jīng)過50多年的努力,2002年12月27日,以東線工程江蘇三陽河、潼河、寶應(yīng)站和山東濟(jì)平干渠開工建設(shè)為標(biāo)志,南水北調(diào)工程正式從規(guī)劃論證轉(zhuǎn)入建設(shè)實(shí)施階段。

在烈日下出征“人往高處走,水往低處流”,這是千百年來流傳世間的一句俗語.前者表示了人的本性:好學(xué)上進(jìn),在生活中不斷提升自己.后者則說明了一種自然客觀規(guī)律:在地球引力的作用下,水會(huì)自然往下流淌.然而,前不久我們卻在炎炎夏日里,在泰山南北的廣闊土地上,看到了另一種恢宏而壯麗的奇觀:水往高處流!這就是關(guān)系到國計(jì)民生的重大工程項(xiàng)目——南水北調(diào)東線山東段一期工程.

根據(jù)工程成本核算模型的基礎(chǔ),建立了科學(xué)的南水北調(diào)工程成本核算模型,并介紹了該核算模型的特點(diǎn)。

南水北調(diào)工程水指標(biāo)分配問題的數(shù)學(xué)模型

近日，南水北調(diào)東線一期穿黃河工程北岸出口閘開啟，水流自穿黃河工程奔涌而出進(jìn)入魯北段工程輸水干渠，長(zhǎng)江水歷史性穿越黃河，標(biāo)志著南水北調(diào)山東段工程進(jìn)入全線試通水階段。

新華社濟(jì)南6月10日電（記者劉寶森）10日11時(shí)56分，南水北調(diào)東線一期穿黃河工程北岸出口閘開啟，水流自穿黃河工程奔涌而出進(jìn)入魯北段工程輸水干渠，長(zhǎng)江水歷史性穿越黃河，標(biāo)志著南水北調(diào)山東段工程進(jìn)入全線試通水階段。

南水北調(diào)東線工程貫徹\"先節(jié)水后調(diào)水、先治污后通水、先環(huán)保后用水\"原則,為保障調(diào)水水質(zhì)在輸水干線實(shí)施截污導(dǎo)流工程。截污導(dǎo)流工程中污水處理設(shè)施正常運(yùn)行將產(chǎn)生大量符合規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的中水,水量穩(wěn)定。對(duì)中水進(jìn)行適當(dāng)處理,可成為多種用途的水資源。中水資源的開發(fā)利用對(duì)于節(jié)水、保障調(diào)水水質(zhì)極為重要。一、山東段截污導(dǎo)流情況南水北調(diào)山東段27個(gè)控制單元治污方案中,17個(gè)控制單元共設(shè)21項(xiàng)

本文簡(jiǎn)要分析了山東省實(shí)施跨流域調(diào)水工程的必要性與緊迫性,重點(diǎn)介紹了南水北調(diào)東線山東段工程總體布局,論述了工程建設(shè)對(duì)山東水資源優(yōu)化配置的深遠(yuǎn)影響,并對(duì)南水北調(diào)東線工程在山東社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

在充分考慮地下水超采的基礎(chǔ)上,以系統(tǒng)分析理論和優(yōu)化技術(shù)為指導(dǎo),將水資源優(yōu)化系統(tǒng)和其他系統(tǒng)組成一個(gè)綜合的、開放式的巨系統(tǒng);以"社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境"復(fù)雜系統(tǒng)的良性發(fā)展模式作為水資源優(yōu)化配置的客觀基礎(chǔ),并對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究,利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法建立數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水資源系統(tǒng)的優(yōu)化配置。該模型將為廣大受水區(qū)尋求水資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和諧發(fā)展模式提供相關(guān)理論支撐。

南水北調(diào)東線工程是我國南水北調(diào)總體布局中的重要組成部分,對(duì)其水資源進(jìn)行優(yōu)化配置將緩解受水區(qū)的水資源短缺問題及促進(jìn)該區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)南水北調(diào)工程?hào)|線受水區(qū)的特點(diǎn),將其劃分為3個(gè)子區(qū)5、個(gè)用水部門,選用國內(nèi)生產(chǎn)總值最大、區(qū)域總?cè)彼孔钚?、區(qū)域重要污染物排放量最小為目標(biāo),以水源可供水量、水源至用戶的輸水能力、用戶需水量、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展等為約束條件,結(jié)合水源供水次序系數(shù)、用戶用水公平系數(shù)、需水量、水源供水量等參數(shù),共同構(gòu)成了該區(qū)域的水資源優(yōu)化配置模型。通過對(duì)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在2010年和2030年,南水北調(diào)東線工程受水區(qū)的各用水部門中,生活、環(huán)境、航運(yùn)、工業(yè)用水都可以滿足,只有農(nóng)業(yè)用水出現(xiàn)短缺;南水北調(diào)工程?hào)|線受水區(qū)水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度較好,而經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)較差,整個(gè)區(qū)域資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)性一般。

南水北調(diào)工程供水是商品,完整的南水北調(diào)工程水價(jià)要包括資源水價(jià)、工程水價(jià)和環(huán)境水價(jià)南水北調(diào)工程水價(jià)可以通過調(diào)節(jié)水資源供需平衡和水價(jià)格彈性,以正確引導(dǎo)商品水的消費(fèi)模式和消費(fèi)需求從而促進(jìn)受水區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,引導(dǎo)南水北調(diào)工程良性運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)受水區(qū)水資源的優(yōu)化配置。

本文結(jié)合陜西省內(nèi)南水北調(diào)工程,針對(duì)規(guī)劃水平年2020年和2030年,從僅有當(dāng)?shù)毓┧到y(tǒng)供水和南水北調(diào)供水系統(tǒng)供水兩個(gè)方面,以缺水率和缺水指數(shù)為評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行研究。對(duì)南水北調(diào)供水系統(tǒng),分別考慮建立當(dāng)僅有三河口水庫單獨(dú)供水、黃金峽水庫和三河口水庫聯(lián)合供水兩種方案,當(dāng)采用黃金峽水庫和三河口水庫聯(lián)合供水時(shí),以南水北調(diào)可調(diào)水量限制條件分情景一:可調(diào)水量10億m3;情景二:可調(diào)水量15.5億m3進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明:當(dāng)僅有當(dāng)?shù)毓┧到y(tǒng)供水時(shí),受水區(qū)內(nèi)水資源供需緊張;當(dāng)以南水北調(diào)供水系統(tǒng)僅考慮三河口水庫供水時(shí),受水區(qū)內(nèi)缺水狀況依然存在,當(dāng)以可調(diào)水量10億m3黃金峽水庫和三河口水庫聯(lián)合供水時(shí),年缺水指數(shù)由2020年的3.17增加到2030年的8.18,水資源供需狀況依然緊張,以可調(diào)水量15.5億m3供水時(shí)年缺水指數(shù)由2020年的0.82增加到2030年的3.31,較情景一年缺水指數(shù)已有改善?？梢?以可調(diào)水量15.5億m3供水時(shí),2020年基本可以滿足需水要求,但2030年后供需矛盾仍然突出,必須安排新的水源以滿足后期增加的水資源需求。

南水北調(diào)工程是緩解我國北方地區(qū)水資源短缺狀況,促進(jìn)水資源優(yōu)化配置的重要工程。工程通水后,將形成受水區(qū)當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、工程水和南水北調(diào)工程外調(diào)水多種水源供水格局。通過建立受水區(qū)多水源水價(jià)模型,適當(dāng)調(diào)整受水區(qū)綜合水價(jià),引導(dǎo)人們調(diào)整用水行為,可以實(shí)現(xiàn)南水北調(diào)工程的良性運(yùn)行和受水區(qū)水資源的優(yōu)化配置,達(dá)到人與自然的和諧共處。

建設(shè)南水北調(diào)工程是緩解我國北方地區(qū)水資源短缺狀況,促進(jìn)水資源優(yōu)化配置的重要措施。工程通水后,將形成受水區(qū)當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、工程水和南水北調(diào)工程外調(diào)水等多水源供水格局。通過建立受水區(qū)多水源水價(jià)模型,適當(dāng)調(diào)整受水區(qū)綜合水價(jià),引導(dǎo)人們調(diào)整用水行為,可以實(shí)現(xiàn)南水北調(diào)工程的良性運(yùn)行和受水區(qū)水資源的優(yōu)化配置,達(dá)到人與自然的和諧共處。

本文結(jié)合南水北調(diào)工程受水城市水資源管理實(shí)際,從受水城市水資源管理體制、水資源及相關(guān)設(shè)施運(yùn)營(yíng)和高效水資源管理機(jī)制建設(shè)幾個(gè)方面,探討了南水北調(diào)工程受水城市水資源管理問題及其對(duì)策。

丹江口水庫在南水北調(diào)工程中起到了舉足輕重的作用,其流域水資源生態(tài)補(bǔ)償研究具有重要的意義。首先介紹了丹江口水源區(qū)生態(tài)補(bǔ)償?shù)脑瓌t與補(bǔ)償機(jī)制模式,在此基礎(chǔ)上提出量化的水資源生態(tài)補(bǔ)償計(jì)量方法,以丹江口水庫為依托進(jìn)行分析研究。得出以下結(jié)論:丹江口水庫主要的生態(tài)補(bǔ)償主體包括水電業(yè)主部門以及各級(jí)中央及地方政府,主要生態(tài)補(bǔ)償對(duì)象包括湖泊與河流生態(tài)系統(tǒng)和移民安置。其中第5種生態(tài)補(bǔ)償方案適合目前丹江口水庫運(yùn)行模式,其生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為51.04億元/a。

介紹在天津進(jìn)行的水利部南水北調(diào)工程水泵模型同臺(tái)測(cè)試結(jié)果、技術(shù)指標(biāo)分析評(píng)價(jià),并對(duì)試驗(yàn)中葉片輪轂側(cè)間隙對(duì)性能的影響,降速試驗(yàn)流量、揚(yáng)程符合相似定律,進(jìn)口預(yù)旋以試驗(yàn)結(jié)果的影響等有關(guān)問題進(jìn)行了探討。

水量調(diào)度是長(zhǎng)距離調(diào)水工程自動(dòng)化調(diào)度運(yùn)行管理的核心。為了實(shí)現(xiàn)南水北調(diào)東線山東段水量調(diào)度自動(dòng)化,在分析工程組織管理方式、水量調(diào)度業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上,論述了水量調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式：針對(duì)年內(nèi)水量分配、實(shí)時(shí)水量調(diào)度、調(diào)度評(píng)價(jià)等主要業(yè)務(wù)模塊,需建立數(shù)學(xué)模型,分別從供需水平衡計(jì)算、蓄量補(bǔ)償計(jì)算和水力學(xué)仿真、調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建設(shè)等角度予以技術(shù)支撐;水量調(diào)度系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互量大,根據(jù)不同情況應(yīng)有不同處理方式,業(yè)務(wù)網(wǎng)與控制專網(wǎng)之間通過網(wǎng)閘擺渡的方式讀取,業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)的各應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)量大小通過數(shù)據(jù)庫同步或webservice方式交換數(shù)據(jù)。據(jù)此建設(shè)了一套能夠有效協(xié)調(diào)供需各方需求的水量調(diào)度系統(tǒng)。

運(yùn)用特征線法研究南水北調(diào)工程天津干線輸水系統(tǒng)的水力過渡過程,建立了復(fù)雜邊界條件的數(shù)學(xué)模型,分析了進(jìn)口閘流量變化所產(chǎn)生的非恒定水流對(duì)明流段、調(diào)節(jié)池及滿流段水力特性的影響,以及由此引起的暗渠輸水流量的變化特性,為工程設(shè)計(jì)及正常運(yùn)行提供依據(jù)．

為了提高南水北調(diào)泵站設(shè)計(jì)質(zhì)量,保證水泵模型性能資料的可靠性與準(zhǔn)確性,水利部決定在前期工作階段開展水泵模型同臺(tái)測(cè)試工作。為此,選定中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司承擔(dān)同臺(tái)測(cè)試任務(wù)。專門制定了同臺(tái)測(cè)試《管理規(guī)定》和《工作大綱》;成立了領(lǐng)導(dǎo)小組、專家組、監(jiān)督組和測(cè)試組。南水北調(diào)工程水泵模型同臺(tái)測(cè)試成果專家評(píng)審會(huì)指出“同臺(tái)測(cè)試工作符合《管理規(guī)定》和《工作大綱》的要求,所有受試水泵模型均進(jìn)行了效率特性和氣蝕特性測(cè)試,試驗(yàn)資料齊全、測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。該項(xiàng)工作具有開創(chuàng)性,勢(shì)必對(duì)推動(dòng)南水北調(diào)工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)、對(duì)提高我國水泵行業(yè)的科技進(jìn)步具有重大的社會(huì)影響和指導(dǎo)意義?！?/p>

隨著我國南水北調(diào)工程尾期的臨近,工程建設(shè)的最終環(huán)節(jié)、重要環(huán)節(jié)——水資源配置機(jī)制問題的研究顯得日益緊迫。針對(duì)南水北調(diào)工程的復(fù)雜性,提出政府宏觀調(diào)控與市場(chǎng)機(jī)制相結(jié)合、供水管理與需水管理相結(jié)合、應(yīng)急管理與常規(guī)管理相結(jié)合的水資源配置原則,以期為政府的科學(xué)決策提供參考。

3月20日，中共中央政治局常委、國務(wù)院副總理、國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)主任李克強(qiáng)主持召開國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)第六次全體會(huì)議并講話。他強(qiáng)調(diào)，要按照科學(xué)發(fā)展的要求，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，攜手通力攻堅(jiān)，扎實(shí)推進(jìn)工程建設(shè)，確保按期實(shí)現(xiàn)通水目標(biāo)，把這項(xiàng)重大工程建成為質(zhì)量可靠放心的工程、移民穩(wěn)定致富的工程、管理陽光廉潔的工程。