基于“四预”技术的“压咸补淡”应急水量调度应用实践

粤港澳大湾区滨海城市供水水源主要来源于河道取水。枯水期珠江河口径流减少,咸潮上溯造成河道取水困难,导致大湾区滨海城市群供水出现问题。2004年起,水利部珠江水利委员会(以下简称珠江委)连续20年实施“压咸补淡”应急水量调度,有效压制了咸潮上溯影响,全面保障了澳门地区、珠海等城市供水安全。随着经济社会高质量发展及应急补水调度精细化水平要求的提高,目前流域调度过程中存在预演能力不足、方案制定效率低等问题。为提升流域调度精细化水平,在水利部数字孪生流域建设背景下,珠江委通过建设数据底板、水利专业模型、应用系统等方面构建了数字孪生场景,成功将“四预”技术应用于2021—2022年“压咸补淡”应急水量调度,显著提升了调度精细化水平与取水效率,为进一步提升大湾区城市群供水安全保障能力提供科技支撑。

保障澳门地区珠海供水安全助力大湾区高质量发展—珠江“压咸补淡”应急水量调度20周年发展成就

21世纪以来,珠江口咸潮活动日益加剧,严重威胁粤港澳大湾区城市用水安全。自2004年起,水利部组织珠江水利委员会连续20年成功实施珠江“压咸补淡”应急水量调度,有力保障了澳门地区、珠海等粤港澳大湾区城市群供水安全。从战略思路、工程体系、技术手段和体制机制等方面阐述了20年“压咸补淡”应急水量调度的发展历程,梳理主要成功经验,对提升珠江流域供水安全保障能力进行了展望。

应急水量调度仿真的多Agent模型

采用多Agent模型对黄河应急水量调度及补偿问题进行分解、抽象和组织,把复杂的水流过程和效益迁移过程分解为多个互相协作的Agent,建立了基于多Agent系统的仿真模型,模拟应急调水中的沿程水流演进、水电站发电损失、灌区农业损失和下游受水区受益的全过程。进行了实例计算,能为管理者的调水及补偿决策提供有效的信息支持。

嘉陵江流域干旱应急水量调度预案研究

2006,2007年嘉陵江流域发生了大范围、长时间的干旱,造成了罕见的损失。由于缺乏统一的水量调度机制,流域内的水利工程难以充分发挥作用,因此,需要编制并实施嘉陵江流域水量应急调度预案。在分析嘉陵江流域水文资料、用水、水利工程建设情况的基础上,从调度原则、供水区域、水源点、调水线路、控制水文站、干旱预警指标、预案启动条件等方面,研究并制订了嘉陵江流域水量应急调度预案。预案规范了嘉陵江流域水量应急调度程序,明确了各部门的职责,可以更好地保障流域供水安全。

考虑主体公平关切的流域应急水量分配策略研究

流域突发事件引发的应急水量分配问题突出,公正合理的应急水量分配方案是缓解流域冲突、维持社会稳定的重要保障。现行的流域应急水量分配制度容易忽视用水主体非理性行为倾向,导致主体间冲突的爆发。流域政府应在决策过程中充分重视流域内各用水主体的"公平关切"心理,根据突发事件的演化与主体公平关切程度的变化灵活决策,可通过适当的政策倾斜来安抚劣势主体以提高其公平感知,实现强公平关切心理的弱化。同时,流域政府应采取措施规范强势主体的违规用水行为,引导其合法合规取水。最终将双方用水主体的公平关切程度维持在可控范围内,实现流域综合效益的最大化。

水源地突发水污染政府应急预留水量需求预测

近年来,随着工业化和产业化的快速发展,水源地突发水污染事件频发。为应对紧急情况下的水资源非常规需求,保障经济社会稳定发展,政府需要安排一部分应急预留水量。如何合理预测政府应急预留水量的规模是一个值得探讨的课题。提出了一种基于案例推理技术的政府应急预留水量需求预测方法,具体思路是:借助于案例库,利用主成分分析法从众多影响水源地突发水污染事件的因素中提取出两两不相关的因子,以此作为案例的特征属性,基于加权曼哈顿距离测算相似度,依此得到匹配案例,进而测算政府应急预留水量。以太湖流域常州地区水源地为例,进行政府预留水量需求量的预测与分析。该方法可以为政府应急预留水量的配置、储备等提供相关理论知识。

基于降水量波动性的抗旱应急预留水量确定方法

为了科学配置抗旱应急水量,将地区性干旱影响程度降到最低,以降水量距平百分率作为干旱判别指标,围绕如何平抑降水量的波动性,设想了两种抗旱应急预留水量确定模型:差额模型和比例模型,以化解降水量波动可能造成的水资源短缺风险。以辽宁省为例,利用国家气象信息中心提供的该省8个气象观测站近54 a(1956～2009年)的降水量数据,得出辽宁省的抗旱应急预留水量。应用结果表明,这两种模型适用于北方干旱地区抗旱应急预留水量的确定,可提高这些地区抗旱应急保障能力。

抗旱应急预留水量需求估测研究

为了提高抗旱应急管理能力,对区域降水量的波动设置一个可容忍的上下波动幅度,降水量波动超过设定的容忍幅度时,需要运用预留水量进行吞吐调节。依据不同调节方式,提出两种抗旱应急预留水量需求估测模型。以辽宁省为例,利用国家气象信息中心提供的辽宁省8个气象观测站近54年(1956-2009年)降水量数据,分别估测不同调节方式下抗旱应急预留水量需求量并进行了比较分析。上述方法为抗旱应急预留水量需求估测提供了新的思路,为合理配置应急预留水量奠定了重要基础,并且具有可操作性。

改进的案例推理方法在政府应急预留水量预测中的应用

针对政府应急预留水量受突发事件影响而呈现出的不确定性、短暂性、周期性的特征,将改进的案例推理(CBR)方法应用于政府应急预留水量预测。通过引入虚拟变量描述定性因素,利用粗糙集理论对属性进行约简,基于相似案例集的历史应急需水量,融入时间序列权重,对当前政府应急预留水量作出预测。将方法应用于某危险品泄露污染河流的突发事故,验证了其实用价值。

仪征市应急供水水量平衡分析

仪征市应急水源地确定为月塘水库,本文根据仪征市应急水源地应急供水范围内供水、用水现状,结合相关规划,对应急供水水量进行预测。结合月塘水库水位-库容曲线、汇水区域来水量和库区用水量,进行水量平衡分析计算,分析出仪征市应急水源地应急供水水量的保障程度,旨在为仪征市应急水源地的管理提出建议,确保仪征市应急水源地供水水量。

鄱阳湖区及五河地区水量应急调度方案研究

鄱阳湖地区是江西省社会经济较为发达的地区,但近年来由于气候原因,上游来水偏枯,导致供水矛盾突出,几乎年年发生旱灾。为了保障鄱阳湖区枯季城镇生活、工业生产、农业灌溉用水,分析了湖区取水设施的建设情况,用水需求,制定了3级预警水位。在此基础上,选取流域内7座主要水库开展了鄱阳湖应急补水研究,制定了应急补水调度方案,方案的运用将有助于缓解鄱阳湖枯季干旱缺水问题。

郑平洛区域水量应急调度机制研究

郑平洛区域水量应急调度研究,是为应对郑平洛地区严重干旱缺水、遭遇突发性水污染事件以及发生其他特殊情况下需要启动水量应急调度的状况时,将隶属于不同流域、不同行政区域范围内的水资源临时调入需求区,旨在保障人民生活、生产、生态用水安全,有着重要的社会意义和现实意义。本文探讨了郑平洛区域水量应急调度的有利条件、应急调度机制模式、应急调度预案等,可为有关部门科学决策提供技术支撑。

鉴江流域特枯条件下水量应急调度方案

近年来,鉴江流域经济社会快速发展,对鉴江水资源的需求不断增加,接近流域水资源承载能力,尤其是枯水期,容易出现大范围、长时间的干旱。流域供水得不到保障,将严重影响茂名和湛江的城乡生活用水和社会经济发展,需要统一的水量调度机制。该文在分析鉴江流域水文资料、用水、水利工程建设情况的基础上,从调度原则、供水对象、调度工程、调水线路等方面,研究并制订了鉴江流域水量应急调度预案。方案有助于应对流域枯季干旱缺水的问题,更好地保障流域供水安全。

长春市城市应急期用水量预测研究

本文结合长春市供水现状,采用指标法预测基本生活和重要机构需水量,压缩系数法计算工业及公共设施用水,并根据长春市水源地污染源处理完毕所需要的时间确定应急期,计算出应急期用水量。本次水量预测成果可以为长春市应急备用水源规划及建设提供一定参考。

城市应急备用水源需求和规模确定方法研究

目前我国水污染事故频发,单一水源城市缺少应急水源储备,应急供水设施的建设缺乏有效性和针对性,正在实施的《城市给水工程规划规范》中尚无应急供水系统规划的相关内容。因此亟需开展城市应急供水规划调控技术方法的研究,总结城市应急供水系统规划的关键指标,指导城市应急供水系统规划。以广东省东莞市为例,重点研究了城市应急备用水源的需求和规模确定方法。东莞市作为单一水源城市,其常规水源存在有机物或重金属突发污染风险,需建设应急备用水源。分析确定东莞市极限最低应急需水量为65万m3/d,正常供水情况下备用水源规模至少应为1 059万m3;压缩水量供水情况下,应急调蓄设施规模至少应为195万m3。

山东省重点城市应急供水水源地研究

山东省2006年采用挖潜、开发与调输相结合的技术路线,进行了17个地市级重点城市应急供水水源地的调查与评价研究工作。在深入分析全省水文地质条件、查清环境地质问题及水源地开采潜力的基础上,提出了应急供水水源地的确定、评价原则及开采、规划利用方案;确定应急供水水源地53处,评价应急供水量374×104m3/d,相当于目前各城市供水总量的77.65%,为各重点城市应急供水机制建设提供了可靠的资源保障。

城市应急备用水源保障规划研究——以广东省江门市为例

城市供水安全直接关系到广大人民群众的身体健康和社会和谐稳定,建立城市应急备用水源对于提高城市应急供水能力、保障供水安全具有重大意义。分析了江门市城市常规水源及应急供水能力现状,在不同应急供水事件识别、应急供水指标、应急供水历时分析的基础上,对江门市应急备用需水量进行了预测,并根据江门市水源特点,对应急备用水源进行了规划。研究提高了江门市应急供水保障水平,同时为其他相关城市应急备用水源建设提供了一定的借鉴。

九江市城区应急水源工程建设探析

饮用水是人类生存的基本需求,饮用水安全问题直接关系到广大人民群众的身体健康。建设应急水源是城市抵御突发性水源污染事件的有效措施,是城市降低供水风险、保障供水安全的有效举措。文章通过九江市城区应急水源建设实例,介绍了应急供水天数、应急水量的分析论证过程,并介绍了工程的建设及运营模式,可为其他城市应急水源的建设提供一定参考。

广州市西部应急备用水源方案研究

提高广州市西部水源应急备用能力对保障广州市西部供水安全具有重要意义。在分析广州市现有西部应急备用水源存在问题的基础上,提出应急保障研究的必要性;通过水源初步分析确定了和龙水库等5处备用水源,再从水量、水质、应急响应时间、经济可行性等角度分析不同水源方案,从而推荐广州市西部备用水源方案。

汕尾市区应急备用水源工程规模分析研究

对汕尾市区供水现状、应急备用供水指标、应急备用供水时间进行分析的基础上,以基准年生活、工业及城镇公共用水量为参考,通过人口预测、国民经济发展预测,结合定额标准,研究确定工程供水规模,建设以青年水库为水源的供水工程。工程建成后将会进一步完善汕尾市城区水源保障体系,并为其他城市应急备用水源建设提供参考。