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期刊信息

刊名:陕西水利
主办:陕西省水环境工程勘测设计研究院
ISSN:1673-9000
CN:61-1109/TV
语言:中文
周期:月刊
影响因子:0
被引频次:8714
期刊分类:水利建筑
期刊热词:
水资源,水利工程,引水工程,下坂地水库,水土保持,水库,泵站,水利建设,水利,黄土,水库,水利工程,灌区,水资源,水利,水土保持,水土流失,水电站,施工技术,除险加固,

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基于生态基流保障下的库群联合供水能力浅析

来源:陕西水利 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-22 17:20

【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】1 流域及工程概况 1.1 流域概况 澽水河为黄河的一级支流,流经韩城市中部;澽水河流域位于渭河北岸,流域内主要河流如下: 从逻辑行动主义方法论的观点看,心智行动悖境是单一个

1 流域及工程概况

1.1 流域概况

澽水河为黄河的一级支流,流经韩城市中部;澽水河流域位于渭河北岸,流域内主要河流如下:

从逻辑行动主义方法论的观点看,心智行动悖境是单一个体在信念选择等心智行动中出现的困境,上述客观行动悖境则是多主体在其心智意向指导下的客观行动中出现的困境。所以,与作为个体悖境的心智行动悖境不同,这种客观行动悖境是群体悖境。在有他人参与的多主体行动中,当“搭便车”成为信念的最佳选择时,行动的张力就表现出来。甚至在一些行动中,即便主体知道自身将来会后悔现在的决定,在当前的情境中,却需执行当下的选择。因为与心智行动相关的思想域和与客观行动相关的对象域并不是彼此独立存在的,两者之间紧密关联,由“心智行动悖境”到“客观行动悖境”,可以看作是由主观的心智领域的矛盾转移至主观见之于客观的实践性矛盾。

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澽水河发源于黄龙县大岭南麓青化川化塔,于薛峰乡上景峰村后进入韩城市境内,由东南流向转为东北流向。在赵廉坟处汇入柏峪川水,其后又恢复东南流向。在薛峰村东汇入小迷川水,在胡凹村东汇入侯家峪水,出土门口进入平川地带。先后又接纳了板桥沟水、沙子沟水、潦水、芝水,到司马迁祠东南汇入黄河,主河槽全长86 km,境内流程35 km。年平均径流量1.27 亿m3,境内径流占29.3%,全流域面积795 km2,境内流域面积320.5 km2

小迷川为澽水河左岸支流,发源于黄龙山区任家沟,源头高程1623 m,河流走向基本呈西北至东南,在韩城市板桥镇薛峰村北汇入澽水河,流域面积53.2 km2,河流长度22.47 km;水库坝址位于板桥镇王坪村附近,距小迷川入汇口1.6 km,坝址以上控制流域面积46.6 km2,河道长度20.87 km,坝址以上河床平均比降2.12%。

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1.2 工程概况

澽水河流域是韩城市社会经济中心,经过多年水利工程建设,已形成以澽水河干流薛峰水库为主水源、地下水为补充、“380”岩溶水为备用的供水格局。随着社会经济不断发展,中心城区用水量逐年攀升,薛峰水库[1]供水任务也逐渐由农灌供水为主向城市供水为主转变,近三年城镇供水量年均增长均超过14%,年均用水量已超过1000 万m3,农灌供水量严重短缺。为保护地下水环境,限制中心城区“380”岩溶水过度开发,2019年韩城市政府要求原自备水源井将逐步关闭,作为应急备用水源。进一步将供水任务转移到主要的地表水源——薛峰水库。为了缓解薛峰水库日益凸显的供水压力,建立区域地表水源连通联调系统,修建了小迷川水库[2]、侯家峪水库[3]作为薛峰水库的补充水源。

图1 薛峰水库供水系统位置示意图

薛峰水库:位于澽水河干流,是韩城市唯一一座以农田灌溉和城市供水为主,兼防洪、拦泥综合效益的中型水库,总库容4360 万m3,设计供水能力4000 万m3,设计灌溉面积16.05 万亩。兴利库容3024 万m3,防洪库容240万m3,已淤积库容396 万m3

小迷川水库:位于澽水河小迷川支流汇入口上游,小(1)型库。水库总库容452 万m3,兴利库容263 万m3,淤积库容83 万m3,调洪库容106 万m3

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近来年随着中心城区经济社会的快速发展,建成区范围的不断扩大,城镇用水量逐年攀升,灌区面积受城市拓展挤压,原北干渠、中干渠有效灌溉面积已基本丧失,设计灌溉面积由16.05 万亩逐年减少至现状约6.1 万亩,水库供水结构发生了较大调整,供水能力不足的问题日益凸显。

侯家峪水库:位于澽水河侯家峪支流汇入口上游,小(1)型库。水库总库容323 万m3,兴利库容161 万m3,淤积库容81 万m3,调洪库容75 万m3

2 水资源开发利用现状

本文对澽水河流域薛峰水库、小迷川水库、侯家峪水库的水库群联合优化调度系统进行整体设计,按照系统论的理论和方法,以大系统分解协调方式,确定其最优联合调度模式[4],统筹考虑联合调度系统内各水库(水源)特性,在满足既定生态基流要求下,应对不同城镇生产、生活以及农业灌溉需水,进行多方案综合比选,从而使得库群系统获得效益最大化[5]。因此,澽水河流域内水库群联合优化调度模型设计原则如下:

薛峰水库供水系统位置示意图见图1。

基于上述情况,韩城市相继规划建设了小迷川水库、侯家峪水库,作为薛峰水库补充水源,以保障中心城区及薛峰灌区未来发展用水。

3 水库群联合优化调度模型

3.1 水库群联合优化调度模型设计

薛峰水库建于1973 年,建设时未设置专门的生态水量下泄措施,仅以汛期难以存蓄的洪水下泄补充生态用水,导致流域水生态环境较为脆弱。为维护河道生态健康,保障河流生态系统良性循环,2019 年5 月5 日韩城市水务局发布《关于保障澽水河、盘河正常生态基流工作的通知》(韩水发【2019】43 号文),要求“在正常供水情况下,澽水河生态基流不能低于多年平均径流量的15%”。

首先,联合调度系统涉及薛峰水库、小迷川水库、侯家峪水库三个独立水源,需建立库群联合调度模型,进行三水库的联合优化调度;若天然径流满足联调系统需要时,预留各断面生态基流,来水依次满足生态、城市用水及农业灌水要求,余水按照先干流、后支流的优先顺序充蓄水库;若天然径流无法满足联调系统需要,则依次薛峰水库、小迷川水库、侯家峪水库满足城市用水需要,然后解决农业需水要求;在调节过程中,应充分利用薛峰水库“径流多、库容大”的干流调节能力,优先利用澽水河干流以及薛峰水库水量,不足部分再根据“以缺定供”原则,利用小迷川水库、侯家峪水库调蓄,尽量发挥薛峰水库以大带小的龙头水库调节性能。

3.2 水库群联合优化调度流程图

通过上述水库群联合调度方式研究和联调优化模型设计原则,按照大协调分解系统的理论,建立的水库群联合优化调度流程图,见图2。

侯家峪为澽水河右岸支流,发源于黄龙山区岭西至禹山一带,源头高程为1228 m,河流走向基本呈东西走向,在韩城市板桥镇岭底村西北530 m 处汇入澽水河,总流域面积40.3 km2,河流长度16.1 km;水库坝址位于板桥镇胡凹村附近,距侯家峪汇流口0.9 km,坝址以上控制流域面积34.6 km2,河道长度15.2 km,坝址以上河床平均比降2.08%。

图2 澽水河流域水库群联合优化调度流程图

4 澽水河流域水库群联合优化调度计算与分析

4.1 生态基流要求

按照《通知》要求“在正常供水情况下,澽水河生态基流最低不能低于15%”,满足北方河流生态基流要求为河道天然径流量的10%~30%相关规范要求。薛峰水库坝址处调节时段1975 年~2015 年共40 年内多年平均径流量为5916 万m3,河道生态基流量为0.282 m3/s;小迷川水库、侯家峪水库坝址处生态基流分别为0.021 m3/s、0.015 m3/s。

尽管在高标准农田水利工程建设过程中存在各种各样的问题,但许多地方也积累了不少成功经验,有必要进一步沟通交流,相互借鉴。

4.2 水库供水能力分析

4.2.1 径流成果分析

依据径流分析,薛峰水库坝址流域在一般平水年(P=50%)、一般干旱年(P=75%)和特大干旱年(P=95%)情况下,年来水量分别为3653 万m3、2307 万m3 和1952 万m3。从1975年~2015 年40 年天然径流量过程中扣除坝址上游生活、生产耗水量后,则规划水平年坝址断面设计入库水量为5916 万m3。按照同样的水文分析计算方法,小迷川、侯家峪水库坝址多年平均坝址处天然入库径流量分别为431 万m3、320 万m3

此外,由于上述各水库坝址取水断面上游、未规划其它水利工程,可不考虑上游用水要求。因此,不再进行扣水计算,规划水平年设计入库水量即为坝址天然径流量。

4.2.2 对象需水量

聚类分析的结果能够反应高频关键词间的亲疏关系,揭示当期研究热点[7]。从图3聚类分析的部分结果可以看出,当前创客教育的主要研究内容如下。

生态需水:生态基流按水库坝址处下泄多年平均天然径流量不低于15%推算。

城市需水:韩城市第二水厂供水水源为薛峰水库,设计能力为5 万t/d。

具体推荐阶段:以上为基于受限玻尔兹曼机的学习阶段,可以获得整个网络的全部参数。而在其推荐阶段的过程如下:

灌溉需水:薛峰水库灌区现有效灌溉面积6.1 万亩。毛灌溉定额为151 m3/亩,灌溉水利用系数0.60,灌溉需水量为921 万m3

4.2.3 水库群联合调度供水量

优先满足三个水库各自坝址下游多年平均径流量15%河道生态基流;其次满足生活、工业用水,时段保证率不小于95%控制;再次为农灌需用水,灌溉保证率不低于50%。三水库调节起调水位为均为死水位,调节时段为月,起调月份为1975年7 月,调节末时段为2015 年6 月,进行时段闭合循环调节计算。成果见表1。

本文在消费者的效用基础理论模型中加入了影响消费者公共服务消费的影响因素,结合国内外学者的研究成果,形成了新的理论模型。假定消费者选择行为符合预算约束的效用函数,将私人消费商品x的价格标准化为1,并且所有居民依法享有均等的公共服务消费水平。我们用z表示个人的公共服务消费量,价格为pz,Z为社会公共服务消费总量。用ym表示人均收入,ti表示税收份额,T表示总税收。那么,个人的效用函数可以表示为:

表1 澽水河流域水库群联合优化调度前后结果对比分析表单位:万m3/a

生态基流 城市供水 农灌供水 合计供水量 供水量 保证率 供水量 保证率 供水量原设计方案 22 1228 84.10% 577 62.70% 1827方案库群优化调度方案 785 1620 95.20% 383 51.6% 2788

(1)对于生态基流,原设计方案由于薛峰水库在20 世纪70 年代设计时未设生态放水口、也没有生态放水任务,小迷川水库、侯家峪水库设计时预留了10%生态基流,其生态下泄水量分别为:13.7 万m3、7.96 万m3;库群优化调度方案中,薛峰水库坝址处保障生态基流的下泄水量700 万m3,小迷川、侯家峪水库坝址处年下泄生态基流水量分别为:50 万m3、35 万m3,三库合计生态下泄生态基流水量为785 万m3,较原设计方案增加762 万m3

(2)对于城市供水,薛峰水库近三年平均城市供水量1113 万m3,小迷川、侯家峪水库设计城市供水量分别为:48.9 万m3、65.5 万m3,因此原设计方案下三水库合计城市供水为1228 万m3,对应的城市供水保证率仅84.1%,不满足城市供水要求;通过库群联合优化调度,库群组成的联调系统合计城市供水量1620 万m3,时段保证率95%,满足规范要求,城市供水量增加量约392 万m3

(3)对于农业灌溉,薛峰水库现状近三年实际灌溉农灌供水量约为357 万m3,小迷川、侯家峪水库设计农灌供水量分别为:155.7 万m3、63.6 万m3,因此三水库合计农灌水量为577 万m3,灌溉保证率达到62.7%。在联合优化调度情况下,联调系统虽然农灌供水量减少为383 万m3,但其供水保证率未有较大降低,农灌年保证率51.6%,仍能满足规范要求灌溉50%的年保证率。

5 结论

本文从协调澽水河流域生态用水要求、提升水资源供给侧的安全保障能力出发,通过建立流域内库群连通联调系统,采用合适的优化计算方法,确定合理的流域水资源开发利用方案,优先保障河道生态基流、统筹协调城镇及农灌用水,合理调配水资源,取得了较为显著的效果。

参考文献

[1]韩城市薛峰水库除险加固设计报告[R].渭南市水利水电勘测设计院,2000.

[2]陕西省韩城市小迷川水库工程可行性研究报告[R].渭南市水利水电勘测设计院,2015.

[3]陕西省韩城市侯家峪水库工程可行性研究报告[R].渭南市水利水电勘测设计院,2015.

[4]黄强,畅建霞.水资源系统多维临界调控的理论与方法[M].北京:中国水利水电出版社,2007(8).

[5]马永胜,王凯,霍磊.子洲县康家沟水库设计规模论证及运行方式研究[J].陕西水利,2016(01)129—131.

[中图分类号] TV697.1+2

[文献标识码] B

文章编号:1673-9000(2020)02-0042-02

[收稿日期] 2019-12-05

[作者简介] 刘哲(1980-),男,陕西西安人,高级工程师,主要从事水资源规划工作。

文章来源:《陕西水利》 网址: http://www.sxslzz.cn/qikandaodu/2020/0522/347.html

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