面向水资源常态与应急综合管理的水库汛限旱限水位调整技术研究

摘要

在气候变化和人类活动的影响下，我国水资源问题日益突出，洪涝和干旱灾害出现机率趋于频繁，水资源供需矛盾愈加尖锐，致使经济社会的可持续发展受到威胁。水库作为一种能有效缓解洪涝灾害和保障供水的工程措施，在防洪和抗旱中具有重要的地位。水库管理中传统的治水理念着眼在“除害”和“兴利”，水库整个运行过程中防洪、供水、抗旱是割裂开来的，但实际上各个阶段之间是相互联系又相互转化的。水库要支撑区域经济的平稳较快发展，关键在科学认识当下水文水资源情势与问题，对旧有水库水资源管理模式与途径进行改革创新，在水库管理中实行常态与应急综合管理。
　　水库从常态管理向抗旱应急管理或者防洪应急管理转化过程中，必然存在状态转化的临界特征值，即汛限水位和旱限水位。在管理实践中，较多关注汛限水位的研究，采取的措施就会具有片面性和阶段性的特点，非汛期的干旱预警和供水策略较为薄弱的技术方法研究无法与其进行时空上的良好衔接，在运行周期内水库的目标实现进程和质量无法保证。本论文以水库自身优势和面临机会作为契机，以转变劣势和应对威胁作为构建动力，以SWOT分析建议为导向，以6西格玛(6Sigma)管理做方法论，构建一种新型管理模式实现变化环境下水库的常态与应急统合管理，并对于桥水库的旱限水位动态控制进行研究。主要成果如下:
　　(1)在水库管理中引入SWOT分析法，对水库管理中自身及外部条件进行组合匹配，分别针对SO、WO、ST和WT情况提出了相应的策略建议。并选择用6sigma方法对水库管理流程进行改善，分析了水库存在“陛能”和“能力”的衡量尺度。
　　(2)针对水库旱限水位控制方法展开探索性研究。对旱限水位控制流程提出改进，来水计算中加入了系统的变异诊断，并引入引水计算模块对现行旱限水位确定方法进行有益补充和完善。在于桥水库的应用实例中，修正后水库p=75％枯水年的设计来水为0.94亿m3，可引水量6.372亿m3，确定出于桥静态旱限水位为16.65m。
　　(3)提出了旱限水位动态控制的概念，建议采用“预警期/旱限水位”数对的形式(Td，DL)来表示水库旱限水位，论述了基于潜在干旱期和干旱预警期的旱限水位年内修正方法和基于水库供水任务系统动力学模型的旱限水位年际修正方法。计算表明，2015年南水北调工程落实之后，于桥水库旱限水位显著降低，预警期缩短。
　　(4)将旱限水位纳入水库特征水位，并建立旱限水位控制的限制供水规则，给出了水库进入干旱预警后的模拟-优化模型的方程描述。将模型应用于于桥水库，通过迭代试算，对不同蓄水条件下的最优HF进行分析，确定HF最优值一般取在0.5-0.75之间。并和标准供水策略作对比，发现HR要优于SOP。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的意义和背景

1．2 研究现状与进展综述

1．2．1 水资源综合管理研究进展

1．2．2 水库防洪抗旱临界特征值识别研究

1．3 研究内容及技术路线

第二章 水库常态与应急综合管理模式构建

2．1 水库统合管理的概念

2．1．1 水库管理中的常态与应急

2．1．2 水库常态与应急综合管理内涵

2．2 水库管理的战略分析

2．2．1 SWOT分析法

2．2．2 水库管理中SWOT模型构成的重定义

2．2．3 SWOT分析结果

2．3 水库管理流程改进

2．3．1 6Sigma管理方法论

2．3．2 水库管理的DMAIC改进

2．3．3 水库综合管理流程

第三章 水库临界特征值的识别与调控技术

3．1 旱限水位解析

3．1．1 问题分析

3．1．2 改进思路

3．1．3 控制流程

3．2 水库来水量分析

3．2．1 水库天然来水演变规律分析

3．2．2 水库间径流补偿特性分析

3．3 水库需水量分析

3．3．1 问题分析

3．3．2 系统动力学概述

3．3．3 建模过程

3．4 水库旱限水位的动态控制

3．4．1 思路分析

3．4．2 旱限水位与干旱预警期的关系

3．4．3 水库旱限水位动态控制

3．5 限制供水模型

3．5．1 水库限制供水规则概念

3．5．2 旱限水位控制的HR模拟优化模型

第四章 综合管理模式在于桥水库的运用

4．1 研究区概况

4．1．1 自然地理及工程概况

4．1．2 社会经济与供水格局

4．1．3 数据资料

4．2 旱限水位计算

4．2．1 枯水时段识别

4．2．2 天然来水量修正计算

4．2．3 引水量计算

4．2．4 水库供水任务分析

4．2．5 旱限水位的确定

4．3 旱限水位动态控制

4．3．1 旱限水位年内动态控制

4．3．2 旱限水位年际动态控制

4．4 基于旱限水位的限制供水策略

4．5 水库综合管理决策流程

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢