引江济淮工程(河南段)水资源调配系统设计与开发

为强化引江济淮工程(河南段)水资源统一调配,基于Spring Boot和Vue前后端分离开发的模式,利用天地图API、WebGL、Echarts等技术设计研发引江济淮工程(河南段)水资源调配系统。从设计思路、功能界面、关键技术3个角度论述系统设计思路和实现过程,从而实现地理信息服务、供需水预测、水资源优化配置、水资源优化调度等功能,实现水量分配可视化、运行调度智能化和跨流域调水管控一体化。系统测试结果表明:引江济淮工程(河南段)水资源调配系统的建立提高了受水区水资源精细化管理的水平,解决了引江济淮工程(河南段)跨流域调水的配置难题,为受水区水资源高效利用提供有效的技术支撑。

考虑心理倾向的大型水资源配置工程交易过程锦标激励

大型水资源配置工程特点是呈线状分布,项目法人一般组织多个工程承包方平行实施,即与多个承包方同时交易。在委托代理理论视阈下,这属于“一对多”的委托代理关系,即项目法人要同时面临源自多个代理人/承包方的道德风险。构建了考虑心理倾向的锦标激励模型,通过经典激励模型的求解,分析锦标激励差额及心理倾向对多承包方最优努力水平的影响。研究发现,承包方在质量、进度和施工安全上的最优努力水平随着锦标激励差额的增加而增加,随着承包方努力成本系数的增加而减少;承包方在这3个目标上的最优努力程度随着同情心理倾向系数的增加而减小,随着嫉妒心理偏好系数的增加而增加。因此,正确识别多承包方的心理倾向程度,并制定恰当的锦标激励机制,对提高大型水资源配置工程的建设绩效具有重要意义。

基于自适应混沌精英变异差分进化算法的中长期水资源优化调度

中长期水资源优化调度问题是一类具有非线性、多阶段、高维度和多重约束特性的复杂优化问题。针对经典智能算法在求解此类问题时容易陷入局部最优或者收敛效率较低等问题,应用混沌搜索策略增强算法的探索能力,同时改进传统算法的变异方式,向精英个体学习以提升收敛速度,提出自适应混沌精英变异差分进化(ACEDE)算法。将所提出的算法应用于珠江三角洲水资源配置工程中长期调度进行实例研究,并与经典智能算法进行对比分析。结果表明:①ACEDE算法在全局探索能力、收敛精度与速度上实现了全面提升,并且表现出良好的适应性。相较于传统差分进化(DE)算法,2030年水平年6月份和2040年水平年6月份调度中ACEDE算法所计算的电费成本分别节省了74.23万元和23.55万元,降低了6.68%和1.52%。②在珠江三角洲水资源配置工程中长期调度中,充分利用调蓄水库库容满足高分水量需求,同时放缓月末补水充库过程,能够有效控制泵站的平稳运行,达到降低电费成本的目的。

基于HHO的跨流域调水工程受水区水资源优化配置研究

跨流域调水工程是解决我国水资源时空分布不均和缓解水资源供需矛盾的重要措施。山东省黄水东调工程、引黄济青工程和胶东调水工程是缓解胶东地区潍坊、青岛、烟台、威海四市水资源紧缺问题的重要跨流域调水工程。为充分发挥调水工程社会和经济效益,在考虑受水区缺水量、工程输水能力及沿途分水口门设计流量等基础上,以受水区四市综合缺水率最小和调水工程经济效益最大为双目标,构建了胶东地区跨流域调水工程水资源优化配置模型,采用哈里斯鹰优化算法(HHO)求得现状水平年和规划水平年在50%、75%和95%频率时3种不同目标协调机制(以综合缺水率最小为主导、以调水工程经济效益最大为主导及两目标均衡)16个分水口门的调水方案。结果表明:(1)通过调水工程调引黄河水和长江水,使四市缺水量大幅减少;(2)当经济效益目标所占比重越大时,计量水价越高的分水口门供水量越大;(3)从三个调水工程利用程度来看,黄水东调工程利用程度最高,其次为引黄济青工程和胶东调水工程。本文为山东省胶东地区跨流域调水工程的水资源配置提供了决策支持。

河湖连通工程对区域水资源分配的影响分析

深入探讨了河湖连通工程对区域水资源分配的影响,通过调节水资源在空间上的不均匀分布,增强地区间水资源的应急互补能力,从而提升区域水资源利用效率,促进经济社会可持续发展。通过全面评估河湖连通工程的效果和潜在风险,提出了优化水资源管理和减少生态环境风险的策略。科学的河湖连通工程能显著提高水资源分配效率,但同时需要有效的监管措施以确保工程的长期效益和生态安全。

环北部湾广西水资源配置工程水土保持方案弃渣场设计

介绍了生产建设项目水土保持方案管理办法出台的背景。在梳理相关水土保持方案编制要求的基础上,分析环北部湾广西水资源配置工程水土保持方案弃渣场设计的具体内容,提出减少工程弃渣及综合利用、弃渣场选址与防护等方案。

水工程联合调度知识图谱构建与应用研究

为了将水工程调度与新一代信息技术进行深度融合,立足流域水工程调度业务需求,按照知识建模、知识抽取、知识存储以及知识应用的总体思路,提出了合理可行的水工程联合调度知识图谱构建与应用总体技术方案,以及场景驱动的水工程联合调度本体构建方法。具体阐述了结构化、非结构化信息挖掘与知识抽取技术以及基于Neo4j图数据库的知识索引与可视化,并从防洪调度、水资源调配两个方面探索知识图谱的应用实例与发展方向。研究初步实现了调度知识图谱构建全流程贯通,可为知识图谱在水工程联合调度领域的进一步发展与应用提供借鉴。

基于IMOCS算法的跨流域水资源多目标优化调配

为有效求解跨流域水资源多目标优化调配问题,提出一种改进多目标布谷鸟算法(improved multi-objective cuckoo search algorithm,IMOCS)。针对多目标布谷鸟优化算法(multi-objective cuckoo search algorithm,MOCS)收敛速度慢、容易陷入局部最优解的缺点,引入混沌理论和变异机制,采用自适应发现概率和步长改进MOCS,形成IMOCS算法。以南水北调东线工程江苏段为例,构建跨流域水资源多目标调配模型,分别采用IMOCS和MOCS求解模型,并运用基于组合赋权的非负矩阵分解法对2种算法所得的Pareto解集进行评价。结果表明:IMOCS在收敛性、多样性和综合性能方面优于MOCS,能够得到更高质量的Pareto解集;相较于50%、75%和95%来水频率下的MOCS所求解的最优配置方案,IMOCS所求解的最优配置方案缺水总量减少0.21亿、0.51亿和0.07亿m~3,损失水量分别减少了0.13亿、1.53亿和1.11亿m~3。因此,IMOCS可为跨流域水资源多目标优化配置计算提供有效的算法参考。

基于KingSCADA软件在闸站远程自动控制系统的开发与应用

鄂北地区水资源配置工程是在不影响南水北调中线工程调水规模和过程的前提下,解决鄂北地区水资源短缺问题,满足鄂北受水区生活、生产以及生态用水需求,促进鄂北地区经济社会可持续发展的战略性基础工程。该文介绍了针对该闸站远程自动控制系统的建设难点、问题分析及相对应的解决方案与架构设计介绍,并从软硬件架构层面论述了如何实现水资源配置工程上各个闸站的实时监控、远程控制,进而实现水资源的远程水量调度、用水管理以及用水分析等功能。

引调水工程受水区水污染防治关键技术研究

建立科学、合理、可行的引调水工程受水区水污染防治关键技术体系对解决引调水工程受水区水污染防治问题至关重要。以环北部湾广东水资源配置工程受水区为例,在统筹考虑受水区河流水系分布、水环境现状、水污染防治形势等因素的基础上,以控制单元为抓手,以水功能区水质达标与污染物入河总量可控为底线,以污染防治措施为手段,以“天空地一体化”水环境监测体系和水环境风险应急处置系统为保障,通过科学核算控制单元水域纳污能力,合理制定污染物排放控制总量方案,建立了“抓手+底线+方法+手段+保障”五位一体的引调水工程受水区水污染防治关键技术体系。结果表明:该技术体系科学、合理,具备较强的指导性和可操作性,通过抓手、底线、方法、手段、保障等5项关键技术的应用,可有效解决引调水工程受水区的水污染问题,实现“增水不增污”的目标。在全面落实170项水污染防治规划措施、完善水环境风险应急处置系统的基础上,环北部湾广东水资源配置工程建成通水后,2035年工程受水区废污水入河量虽较现状增加了183.22%,但污染物COD、氨氮、总磷入河量较现状均有减少,减幅分别为13.2%,61.7%,77.5%。研究成果可从关键技术体系的视角为管理决策者提供指导,可为引调水工程受水区水污染防治工作提供参考。

南水北调工程运行管理成效与推进后续工程高质量发展的思考

南水北调工程是优化我国水资源配置的重大战略性基础设施,是迄今为止世界上最大的跨流域调水工程。南水北调东、中线一期工程全面通水至今已历经10年。总结了南水北调东、中线一期工程全面通水后维护工程安全、供水安全、水质安全的10年实践,以及工程优化水资源配置、保障群众饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的作用与成效,梳理了在推进后续工程中坚持科技引领和数字赋能、坚持节水调水并重、坚持绿色发展等实践。面临新形势、新任务、新机遇,提出了下一步工作思路和计划:切实维护南水北调“三个安全”,持续提升南水北调工程综合效益,进一步深化体制机制改革,高质量推进南水北调后续工程建设,深化东、中线工程数字孪生建设应用,强化科技支撑和保障能力。

凉州区西营五干片区调蓄水池规模复核分析

本文针对凉州区西营五干片区现状调蓄能力不足的问题,提出通过建设调蓄水池提高水资源利用效率的方案,依据项目区产业发展规划,预测调蓄水池需供水量,探讨调蓄水池容积的确定方法,分析工程实施后的水资源配置。成果表明:工程平水年可蓄水3次,总蓄水量2204.28万m3,可满足重点企业生产、绿化等用水,同时也可提供灌溉、生态用水。

珠江三角洲水资源配置工程输水盾构隧洞形式优化设计分析

盾构隧洞在输水方面具有显著优势,如限制少、规避不良地质、成本节约等,故被相关领域广泛关注。本文采用案例研究法,选取珠江三角洲水资源配置工程项目为实例进行针对性分析,在明确工程概况基础上,对水资源配置工程中的输水盾构隧洞形式进行对比选择,并以因地制宜为原则进行分析,提出了输水盾构隧洞形式优化方案,通过对比优化前后的差异,最终确认了优化设计方案的可行性,以供参考借鉴。

环北部湾广西水资源配置工程受水区人口发展预测

分析了环北部湾广西水资源配置工程供水区人口发展趋势、城镇化发展趋势,结合区域人口发展规划,考虑当前人口发展相关政策、国土空间规划、区域战略性规划对人口聚集的影响,预测了供水区、受水区规划年供水人口,为工程需水预测提供依据。

南水北调东线工程江苏段水资源调配研究

针对南水北调东线工程江苏段受水区的水资源调度与配置问题,以受水区总缺水量最小和泵站总能耗最小为目标,建立南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。将南水北调工程调水与本地水资源进行联合配置,并以经济效益、社会效益、环境效益最大为目标,构建南水北调东线工程江苏段水资源配置模型。采用基本方案和节水方案进行了模型模拟,结果表明,在降水保证率分别为50%、75%和95%3种情况下,受水区节水方案缺水率比基本方案分别下降了2.91%、3.61%和3.83%;受水区节水方案下各工程基本完成了受水区的供水任务,且优先利用了泵站单位能耗较小的运西线进行调水,说明优化调度配置方式在保障受水区用水的基础上,能够以更为经济节能的方式运行。

基于A-NSGA-Ⅲ的引江济淮工程河南段水资源优化配置研究

为优化引江济淮工程河南段水资源配置,构建了以经济效益最大、缺水量最小和污染物排放量最小为目标函数的水资源优化配置模型,利用改进的第三代非支配排序遗传算法(A-NSGA-Ⅲ)对模型进行求解,并优选出了4种侧重不同目标的水资源优化配置方案进行模拟分析。结果表明:引江济淮水的引入可极大地缓解受水区供需矛盾,规划年2030年、2040年缺水率可分别降至10.43%、5.47%,并有助于优化供水结构,改善生态环境;耦合经济-社会-生态环境协调度最大的方案4为最优方案,方案4规划年地下水供水占比分别下降至53.32%、46.59%;A-NSGA-Ⅲ在解决多目标高维水资源配置问题时具有较好的适用性,优化方案可为引江济淮工程河南段水资源调配方案制定提供参考。

基于泰尔指数的水资源配置公平性研究——以引江济淮工程河南段为例

水资源的公平性配置对促进区域水资源量与经济社会空间均衡发展具有重要意义。选择泰尔指数表征区域间和区域内用水户间不同层面配水的公平性,以缺水率最小、经济效益最大、公平性最高为目标函数构建水资源优化配置模型,并以引江济淮工程河南段为实例开展应用研究。结果表明:工程调水后,规划年2030年和2040年河南段受水区缺水率降低为10.42%和5.48%,有效调整了水源供水结构,缓解了地下水超采、生态用水被挤占等问题;规划年2030年和2040年河南段受水区泰尔指数分别为0.479和0.420,水资源配置公平性得到明显提升,区域内不同用水户间的差异是影响河南段受水区水资源配置公平性的主要因素。

引黄灌区水资源调配模型及和谐评估

基于引黄灌区普遍特征及存在的水资源问题,构建考虑水资源、经济社会和生态环境多维目标的水资源优化调配模型,建立引黄灌区水资源和谐评估指标体系,并将模型和评估体系应用到赵口引黄灌区二期工程。基于模型解集中选取的4种代表性优化调配方案进行水资源、经济社会、生态环境的效益分析,选定P_(4)方案为赵口二期水资源多目标优化调度方案,并基于该方案开展和谐评估和多方案调控研究。结果表明:模型优化后灌区和谐度明显提高,通过对和谐度较低的地下水开采率、农业用水比例、城镇化率、人均粮食产量、绿化覆盖率等指标调控后,和谐度可进一步提高到0.790。

基于打造“天府粮仓”视角的四川水资源保障对策思考

四川是农业大省,也是西部地区唯一的粮食主产省。落实成渝双城经济圈战略,四川水利着力加快构建完善区域现代化水网体系,强化区域发展的水资源保障。在分析成渝双城经济圈四川片区水资源状况、水利发展现状及存在问题基础上,阐述了强化水资源节约集约利用、大力加强水资源配置工程建设、构建完善建管运长效机制的思路和举措。

珠江三角洲水资源配置工程运行管理的实践与探索

广东省水资源时空分布不均,随着经济社会发展,矛盾日益突出。从广东省调水历史出发,借鉴国内外相关工程管理经验,通过珠江三角洲水资源配置工程运行管理的具体实践,提出全生命周期智慧管理架构,并展望调水工程未来发展的重点及方向。