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白洋淀流域多水源联合调配研究

白洋淀流域多水源联合调配研究

作者：巫钊中国矿业大学

学位级别：硕士

雄安新区所在的白洋淀流域水资源开发利用程度高,用水竞争性强,存在河道断流、缺水干淀、地下水超采严重等问题。随着流域社会经济的发展以及雄安新区的设立,流域用水形势更为严峻,因此研究白洋淀流域水资源调配,对流域水资源可持续利... 详细信息

雄安新区所在的白洋淀流域水资源开发利用程度高,用水竞争性强,存在河道断流、缺水干淀、地下水超采严重等问题。随着流域社会经济的发展以及雄安新区的设立,流域用水形势更为严峻,因此研究白洋淀流域水资源调配,对流域水资源可持续利用具有重要意义。本文以白洋淀流域为研究对象,采用统计分析与模型模拟相结合的方法,研究流域地下水循环演变规律,概化水资源系统网络,构建多水源调配模型,预测研究区规划年的需水量与可供水量,模拟不同情景下的多水源调配情况,并评估主要供水水源本地水库、外调水的可供水量风险。主要研究成果如下:（1）分析了研究区地下水超采区时空水位动态规律,采用水均衡方法计算了1990～2019年白洋淀流域平原浅层地下水的各项补给量、排泄量、储存变化量。（2）结合白洋淀流域水资源调配的实际需求,创建白洋淀流域水资源系统网络概化图,建立水资源系统的供用耗排方程,构建了以河淀生态用水保障、城市用水保障以及地下水保护为目标的多水源联合调配模型,根据河北省、雄安新区、保定市等相关发展规划对白洋淀流域2025、2035年不同行业不同用户的需水量进行了预测,根据现有及拟建的水利工程规模结合相关工程规划、规范及细则对2025、2035年各水源可供水量进行了预测。（3）模拟了不同情景下多水源调配情况。结果表明:仅依靠本地水资源（水库水、地下水、非常规水）无法保障2025、2035年白洋淀流域供水安全,中线水、引黄水正常运转条件下,多水源联合供水可有效保障白洋淀流域供水安全;中线水、引黄水正常运转下结合压采地下水条件,根据模拟调配结果制定了2025、2035年白洋淀流域水资源调配方案。（4）评估了主要供水水源本地水库、外调水的可供水量风险。采用MannKendall趋势检验法分别对本地水库、外调水的入库径流量进行分析,结果表明:本地水库、外调水库入库径流量随时间变化均存在衰减性、突变性;分别采用GAMLSS模型、皮尔逊III型分布曲线对本地水库、外调水丰枯年份可供水量进行分析,结果表明:本地水库、外调水库丰枯年份入库径流量差异较大,未来如遇枯水年份,存在可供水量不足的风险。

关键词：白洋淀多水源调配地下水资源评价供需水预测调配风险评估

基于丰枯遭遇的多水源联合调配研究——以雄安新区为例

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基于丰枯遭遇的多水源联合调配研究——以雄安新区为例

作者：侯效灵华北水利水电大学

学位级别：硕士

我国华北地区水资源短缺问题相当严峻,制约我国华北地区部分城市经济社会可持续发展。而雄安新区就隶属华北区,雄安新区的发展是全国甚至全世界都十分关注的千年大事。但是雄安新区的水资源问题十分突出,严重影响雄安新区未来的高质量... 详细信息

我国华北地区水资源短缺问题相当严峻,制约我国华北地区部分城市经济社会可持续发展。而雄安新区就隶属华北区,雄安新区的发展是全国甚至全世界都十分关注的千年大事。但是雄安新区的水资源问题十分突出,严重影响雄安新区未来的高质量发展。虽然雄安新区设立以来,初步形成了多水源联合供水局面,但由于供水能力不足,分配不均,来水丰枯不确定,并没有很大程度缓解雄安新区的资源型缺水问题,亟需通过对多水源联合供水进行合理调配、来水丰枯不确定性进行概率分析,设置不同需水情况下多水源丰枯组合调配方案,为雄安新区近期及远期可能出现的水问题提供解决方案,这对雄安新区近期及远期社会发展可能遇到的多水源联合调度问题有着重要意义。因此,本研究基于丰枯遭遇的雄安新区多水源联合调配问题,主要研究内容如下:(1)分析了国内外水资源供需水研究现状、多水源联合调配研究现状、丰枯遭遇研究现状,总结了水资源配置和水源丰枯遭遇理论存在的问题以及未来发展趋势。根据规划纲要和收集资料确定水平年,对雄安新区人口密度、土地面积、社会经济、生态质量等各个方面进行分析,建立符合雄安新区发展的需水指标,预测不同发展时期不同需水条件下经济社会需水量和河淀生态需水量,绘制总体需水量对比图和分行业需水量对比图,可知雄安新区2035年高、中、低水平需水总量分别为10.08、8.18、5.48亿m;新区2025年高、中、低水平需水总量分别为8.94、7.05、4.42亿m。(2)对上游三大水库进行来水年径流量分析,利用频率曲线计算王快水库、西大洋水库和安格庄水库丰水年、平水年、枯水年来水量。根据近年南水北调中线工程来水和引黄入冀补淀工程来水预估不同水平年外调水可供水量,充分考虑地下水在2025年和2035年的侧重不同,非常规水包括雨水和再生水,对2035年影响较大的是再生水。在清楚了不同来水条件,多水源可供水量,进行多水源丰平枯来水组合,对每种组合进行分析,可知2025年,能够满足不同需水条件的组合有60%以上,2035年能够满足不同需水条件的组合有80%以上。最后针对不同水源选择合适的Copula函数对上游水、中线水、引黄水进行丰枯遭遇概率计算,得到不利补水形势组合的概率。(3)从多水源丰枯调配规则出发,研究多水源丰枯调配方案,考虑不同水源来水条件、不同需水要求以及补水不利形势,分别设置了2025年和2035年各6种方案。分析每一种方案的意义及需水要求和供水特性,在满足河淀需水、经济社会需水及整体需水要求下,2025年和2035年分别选出一种最合理的一种雄安新区多水源丰枯调配方案。因此,本文构建了符合雄安新区发展的需水指标,预测了不同需水条件的用水量,评估了多水源供水潜力及可供水量,进行了多水源丰枯来水组合并计算了水源间同步异步概率,提出了不利新区补水的丰枯组合,设置了不同时期多水源联合调配方案。

关键词：供需水预测多水源丰枯特性丰枯遭遇多水源调配

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雄安新区多水源配置方案研究及系统实现

雄安新区多水源配置方案研究及系统实现

作者：石文涛西安理工大学

学位级别：硕士

雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区。指导思想中指出雄安新区的建设中要坚持生态优先、绿色发展,按照以水定城、以水定人的要求,构建蓝绿交织、水城共融的生态城市布局。目前雄安新区面临一系列水问题... 详细信息

雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区。指导思想中指出雄安新区的建设中要坚持生态优先、绿色发展,按照以水定城、以水定人的要求,构建蓝绿交织、水城共融的生态城市布局。目前雄安新区面临一系列水问题,存在多条河道断流、白洋淀多次遭遇干淀危机且水质无法保障、地下水超采导致地下水水位的不断下降等问题,严重影响未来的建设。水是城市建设和发展的基础资源,雄安新区的稳定发展需要对水资源进行科学合理的规划、管理及配置,因此本文充分分析当前水资源现状、供用水现状,预测未来的供、需水量,并构建多水源多目标配置模型,实现不同角度的水资源配置方案的选择,最后从实际应用出发,基于综合集成平台搭建了雄安新区多水源配置系统。论文的主要内容和研究成果如下:(1)雄安新区水资源现状及开发利用趋势分析。通过对雄安新区水资源数据收集整理分析得知,2020年雄安新区水资源总量为2.14亿m3,其中地表水资源0.09亿m3,地下水资源2.05亿m3。2020年用水总量为6.151亿m3,供水主要以外调水为主,南水北调中线工程负责城市和工农业用水,引黄入冀补淀工程负责白洋淀生态补水。采用LMDI因素分解方法分析用水变化影响因素,结果表明雄安新区经济发展规模的不断扩大将会大大增加新区的总用水量。(2)2035年雄安新区供需水预测及平衡分析。以2035年为规划年,根据雄安新区规划纲要中规定的相关指标,结合经济发展水平,预测了生活、农业、工业和生态不同行业的需水量,计算得到总需水量为8.82亿m3,生态用水成为主要用水户;根据实际水源工程情况和工程规划,预测可供水总量为10.18亿m3。总体来看,由于技术的提高,非常规水的可利用量增多,并且加大了跨流域调水,未来可以实现水资源供需平衡。(3)构建多水源多目标配置模型,对雄安新区进行水资源优化配置。绘制了 2035年雄安新区供水系统网络图。基于雄安新区的供用水规则,以经济效益、生态效益和社会效益综合效益最大化为目标建立多水源多目标优化配置模型,采用改进的NSGA-Ⅱ算法求解,得到30组水资源配置方案,通过经济效益目标、生态效益目标、社会效益目标和综合目标的不同角度进行分析,得到了不同情景下的水资源配置方案。(4)基于综合集成平台搭建了雄安新区多水源配置系统。针对雄安新区水资源系统的复杂性、动态变化性特点,从配置的实际需求出发,基于综合集成平台,结合组件技术、知识可视化技术等现代信息技术搭建了雄安新区多水源配置系统,实现水资源的信息查询、供需水预测模拟、供需平衡分析和多水源多目标优化配置,同时根据不同的需求变化快速调整实现动态配置,系统成果可对雄安新区的水资源合理配置提供科学支撑。

关键词：雄安新区供需水预测多水源多目标配置方案优选动态配置系统

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墨玉县水资源多目标优化配置研究

墨玉县水资源多目标优化配置研究

作者：吕凯西安理工大学

学位级别：硕士

水作为生命之源,是人类赖以生存和发展不可缺少的物质资源。改革开放以来,随着社会经济的快速发展和人民对美好生活的向往,我们对水资源的需求日益加剧,“水多、水少、水脏、水浑”等问题使水资源问题日趋严峻。对于水资源短缺严重的干... 详细信息

水作为生命之源,是人类赖以生存和发展不可缺少的物质资源。改革开放以来,随着社会经济的快速发展和人民对美好生活的向往,我们对水资源的需求日益加剧,“水多、水少、水脏、水浑”等问题使水资源问题日趋严峻。对于水资源短缺严重的干旱地区,合理的配置水资源是解决“水少”问题、提高水资源有效利用的关键。本研究针对我国西北干旱地区,以新疆和田市墨玉县为研究区,综合考虑自然地理和社会经济等多方面因素,并结合实际发展需求,实现墨玉县水资源优化配置。首先根据墨玉县水资源现状及地理特征进行水资源分区,并根据分区提出墨玉县水资源开发利用中存在的问题。其次,基于墨玉县社会经济发展预测结果,实现对墨玉县规划年2025年和2035年的供需水量预测。最后,对墨玉县水资源供需平衡进行分析,并建立以经济、社会和生态综合效益最大为目标的水资源优化配置模型并求解,以达到水资源的优化配置。论文的主要研究内容如下:(1)根据墨玉县水资源现状和地理特征对其进行水资源分区,将其划分为喀河灌区、哈拉普灌区和喀瓦克灌区 3个片区;从水库工程、河道饮水工程和其它工程等方面对水利工程现状进行了解并对现状年(2019年)供用水量和用水效率进行分析,提出墨玉县水资源开发利用过程中存在的问题。(2)在对墨玉县水资源调查的基础上,依据可供水量分析原则,对墨玉县2025年和2035年在75%来水频率和用水总量控制下的地表水和地下水的可供水量分别进行预测。(3)基于人口、工业发展、农业发展和城镇绿化指标等对墨玉县社会经济进行预测,并采用指标预测法对规划年(2025年和2035年)研究区的生活、工业、农业和生态需水进行预测。(4)综合考虑墨玉县在可供水量条件和用水总量控制条件两种情况下,对水资源供需平衡进行分析;并依据供需平衡结果,在用水总量一定的情况下,建立以缓解水资源供需矛盾、实现区域经济社会发展及生态环境保护为目标函数的多目标优化配置模型,并通过NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到规划年(2025年和2035年)各分区的水资源优化配置,以达到水资源的供需平衡。

关键词：供需水预测水量平衡水资源优化

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泾惠渠灌区水资源供需预测及供水风险评价

水电能源科学 2022年第8期40卷 54-57,197页

作者：赵晓涛陕西省泾惠渠灌溉管理中心陕西咸阳713800

为分析泾惠渠灌区水资源供需平衡,依据泾惠渠灌区近60年(1960~2019年)实测水文资料,分别以2019、2025年为现状水平年和规划水平年,在保证率分别为50%、75%时对水文年灌溉需用水量、灌区工业和生活需用水量进行平衡分析并进一步评估供水... 详细信息

为分析泾惠渠灌区水资源供需平衡,依据泾惠渠灌区近60年(1960~2019年)实测水文资料,分别以2019、2025年为现状水平年和规划水平年,在保证率分别为50%、75%时对水文年灌溉需用水量、灌区工业和生活需用水量进行平衡分析并进一步评估供水能力风险。结果表明,规划水平年2025年泾惠渠灌区灌溉需水量显著低于现状水平年2019年灌溉需水量,灌区总需水量减少6.5%;50%保证率下灌区供水量可满足用水需求,但在75%保证率下呈缺水状态。供水可靠性指标均值为94.10%,灌区供水可靠性较高;协调性指标均值为68.36%,协调性较高;弹性系数指标均值为9.35%,脆弱性均值为0.47%,供水弹性和脆弱性较低;日最大缺水率指标均值为62.21%,日最大缺水率较高。总体来看,在2025年规划水平年条件下泾惠渠灌区的供水保证程度较高,供水风险较弱。

关键词：水资源泾惠渠灌区供需水预测风险评价

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三义寨灌区水资源优化配置研究

三义寨灌区水资源优化配置研究

作者：翟晋浩华北水利水电大学

学位级别：硕士

我国人口众多,国民经济发展较快,总体用水需求增长迅速,然而水资源总量有限、时空分布不均的特点导致了一系列的水问题。三义寨灌区地处河南省东部平原,依托较好的引黄条件弥补了当地水资源的不足。但灌区农业用水量大,各行业争夺水资... 详细信息

我国人口众多,国民经济发展较快,总体用水需求增长迅速,然而水资源总量有限、时空分布不均的特点导致了一系列的水问题。三义寨灌区地处河南省东部平原,依托较好的引黄条件弥补了当地水资源的不足。但灌区农业用水量大,各行业争夺水资源现象突出,极大的制约了灌区的社会发展。本文针对三义寨灌区水资源短缺、利用效率偏低以及开发利用结构不合理的问题,采用系统分析的方法,对区域水资源优化配置进行了研究。在对三义寨灌区水资源状况和开发利用情况调查的基础之上,结合三义寨灌区发展规划,预测了规划水平年的需水量和可供水量。根据水资源供需水量预测结果,建立了区域水资源优化配置模型,基于优化理论,采用遗传算法对模型求解,确定了规划水平年的水资源配置方案。主要内容和成果如下:(1)收集整理了三义寨灌区地理位置、地形地貌、气象数据、社会经济、水资源条件和水利工程概况等方面的资料,概括了灌区水资源开发利用存在的问题。灌区当前工程型缺水与水质型缺水并存,水资源利用效率低,水资源开发利用结构不合理。(2)通过灌区现状用水状况的调查,结合灌区有关规划,在考虑各行业节水技术推广、农业种植结构调整的前提下,采用定额法对灌区的需水量进行预测。结果表明:不同规划水平年,灌区总需水量的80%以上为农业需水。结合当前灌区水资源状况、工程条件以及未来发展目标,对灌区可供水量进行预测,结果表明在充分挖掘当地地表水和再生水供水潜力的情况下,规划水平年供水水源仍将以引黄水和地下水为主,灌区引黄水占总可供水量的52.21～53.41%,地下水占比37.55～38.41%。引黄水和地下水共同支撑起了灌区的发展。再生水占比5.66～6.23%,当地地表水占比2.45～4.11%。黄河水是维持灌区正常运行的重要手段,引黄水配置不合理易导致地下水的超量开采。再生水和当地地表水存在进一步开发的潜力。(3)根据水资源优化配置理论,构建了基于可持续发展的灌区水资源优化配置模型,模型以经济、社会、生态三者综合效益最大为目标,并基于大系统总体优化的理论,采用遗传算法进行求解,配置结果表明:在实现灌区综合效益最大的基础上,50%来水频率下2025年、2030年灌区整体不缺水,各子区的供水都能够保证生活、生态、工业、农业的用水需求。75%来水频率下,灌区能满足生活、生态环境和工业的用水需求,2025年灌区整体缺水,缺水率为6.01%,表现为农业,农业缺水率6.97%;2030年灌区整体缺水率为2.90%,同样表现为农业,农业缺水率3.42%。研究结果可为灌区水资源的科学管理提供参考依据。

关键词：水资源配置供需水预测供需平衡遗传算法三义寨灌区

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葫芦岛市青山水库供水区水资源优化配置研究

葫芦岛市青山水库供水区水资源优化配置研究

作者：张力戈沈阳农业大学

学位级别：硕士

水资源在社会发展中承担着重要角色,而葫芦岛做为一座资源型缺水城市,在经济发展的同时伴随出现的水资源供需矛盾问题愈发突出。青山水库主体工程位于葫芦岛市绥中县,供水区为葫芦岛市城区,是葫芦岛市重要的水资源来源。供水区内自有可... 详细信息

水资源在社会发展中承担着重要角色,而葫芦岛做为一座资源型缺水城市,在经济发展的同时伴随出现的水资源供需矛盾问题愈发突出。青山水库主体工程位于葫芦岛市绥中县,供水区为葫芦岛市城区,是葫芦岛市重要的水资源来源。供水区内自有可利用水资源较少,无法保证自身使用,多依赖于大型地表水源工程和外调地下水源供水,而地表水源年际波动大,年内分配不均,对水资源的开发利用造成很大的困难,因此有必要对该水库供水区域进行水资源优化配置。本文以葫芦岛市青山水库供水区为研究对象,主要研究成果如下:(1)分析了供水区内水资源数量、质量、可利用量和开发利用情况,进行了现状年的供需平衡计算。发现不同用水户的用水水平发展差异较大,供水区内自有可利用水资源量较少且水质较差,不能满足各行业正常使用。开发利用中还存在许多问题,其中地下水资源由于以往超采严重引起的海水倒灌,已严重威胁到地下水环境安全。(2)根据现状年发展情况和规划方案预测各行业发展指标,再使用定额法分别计算基本方案下各用水单位在规划水平年的需水量,得到总需水量19082万m,利用管网漏失率及水厂自用率分别计算出水厂供水量和水厂取水量。在全面考虑现有水源工程和规划新增水源工程在规划水平年的建设、使用情况的基础上,分别对地表水源、地下水源和其它水源的可供水量进行预测,得到总可供水量21031万m。经过平衡分析,认为在规划水平年水资源供需基本保持平衡。(3)在可持续发展理念的基础上,以经济和社会的综合效益为目标,确定基本方案、节水方案和经济优先方案的配置思路,明确参数。利用Lingo软件对三种方案分别建立供水区水资源优化配置模型,模型求解采用的方法为动态规划法,分别得到三种配置方案并进行对比,认为节水方案更能实现最大效益。

关键词：青山水库供水区供需水预测水资源优化配置动态规划

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德州市辖区水资源供需平衡分析

山东水利 2023年第8期 6-8页

作者：王齐浩王涛于荣英德州市水利局山东德州253014

以德州市辖区2020年水资源供需现状为依据,结合当地经济社会发展规划,采用趋势法及定额法对近期2025年、远期2030年区域内水资源供需平衡进行研究分析。根据预测分析结果提出通过节约用水、发掘供水潜力、新建蓄水设施等措施,保障区域... 详细信息

以德州市辖区2020年水资源供需现状为依据,结合当地经济社会发展规划,采用趋势法及定额法对近期2025年、远期2030年区域内水资源供需平衡进行研究分析。根据预测分析结果提出通过节约用水、发掘供水潜力、新建蓄水设施等措施,保障区域内水资源供需平衡。

关键词：德州市水资源供需水预测丁东水库

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横山区水资源供需预测与分析及优化配置研究

横山区水资源供需预测与分析及优化配置研究

作者：刘晓西北大学

学位级别：硕士

水是生命之源。目前,我国大部地区水资源短缺明显,对于相对有限的水资源,如何合理且有效的分配,在满足当代人生活品质稳步提高的前提下,既保护敏感的生态环境令其不足以质变,又供给人类足够的水资源用以“生、农、畜、工”。提出优化配... 详细信息

水是生命之源。目前,我国大部地区水资源短缺明显,对于相对有限的水资源,如何合理且有效的分配,在满足当代人生活品质稳步提高的前提下,既保护敏感的生态环境令其不足以质变,又供给人类足够的水资源用以“生、农、畜、工”。提出优化配置方案便至关重要。本文在分析国外及国内水资源优化配置研究的发展历程后,利用所获数据,选用符合横山区实际情况的优化配置方案。将水源地数值模型与水资源优化配置模型结合,遵循科学性、高效性、可持续性原则,突出解决研究区南部丘陵广大村镇缺水问题。研究结果为区域水资源合理开发利用提供科学依据。本文以横山区“十三五”规划以及各行业经济社会发展指标的预测为依据,选取2017年为现状水平年,以2020年、2030年分别为近期、远期规划水平年。依据最新气象水文资料和重要水源地数值模型,计算了研究区可利用水资源量;依托现有和规划中水利工程,设计合理水利工程布局,给出现状年及近远期可供水量与供水量;依据横山区国民经济发展规划,计算了现状年及近远期需水量。在此基础上,第一次分析研究区多年供水结构与未来需水结构变化趋势,得出研究区工业用水比重快速增大,域内可利用水资源开发利用殆尽。利用域外调水,通过构建相对应水资源优化配置模型,对研究区各规划水平年各分区水资源进行优化配置。依照水资源配置的结果,提出各规划水平年的优化分配方案。计算结果对今后一段时间内研究区水资源配置提供借鉴。

关键词：横山区数值模型供需水预测供需水结构分析水资源优化配