资源描述：
《基于数值模拟的区域水量水质联合调度研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第20卷第2期水科学进展Vol120,No122009年3月ADVANCESINWATERSCIENCEMar.,2009基于数值模拟的区域水量水质联合调度研究董增川,卞戈亚,王船海,李大勇(河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098)摘要:针对太湖流域存在的主要水问题,在引江济太原型试验引分水控制模式分析的基础上,建立了区域水量水质模拟与调度的耦合模型。针对模型优化的复杂性,对水量水质数值模拟的格式算法、优化调度的目标函数及约束条件、模拟与优化模型的协调衔接等关键环节,提出了合理可行的处理方法。应用研究中,针对
2、引江济太原型试验中暴露的引水分配不合理问题,研究了特定时段内望虞河引水的合理调度,并重点分析不同工况下调水对太湖水生态环境的影响。计算结果表明,所建立的模型是可行的,对区域水量水质联合模拟与调度有一定的借鉴价值。关键词:水量水质;数值模拟;联合调度;引江济太中图分类号:TV13112文献标识码:A文章编号:100126791(2009)0220184206随着传统水利向可持续发展为目标的生态水利的转变,水利工程的职能也将发生变化,除了要满足社会经济发展的需求之外,还要考虑对生态环境保护和改善的功能。水量水质联合调度是实现社会经济与生态环境
3、协[1]调发展的有效举措,是当今国内外水科学研究的前沿和热点之一。其目的是通过改变现有水利工程或拟建水利工程的调度运行方式,发挥水利工程兴利避害的综合功能和综合效益,达到充分利用各种可利用的水资源,增加生产、生活的可利用水量,兼顾改善河道水质,实现水生态、水环境和水景观的修复、改善和保护,确保[2]以水资源的可持续利用保障社会经济的可持续发展。Hayes等为了满足水库下游水质目标,集成了水量水质[3]和发电的优化调度模型,探讨了Cumberland流域中水库日调度规则;Willey等描述了水质模型(HEC25Q)的发展历史和数学模型,考虑
4、在洪水控制、水电、河道内流量和水质控制目标下,水库下泄水对下游水质的影响。[4]Loftis等使用水资源模拟模型和优化模型方法研究了综合考虑水量水质目标下的湖泊水资源调度方法。Pingry[5]等通过建立水量水质联合调度决策支持系统研究科罗拉多流域上游主干河流,在水量配置和污染物处理水平都是变量的情况下,如何在水资源配置规划和水污染处理规划方面取得平衡的问题。“引江济太”是指通过水利工程的合理调度,将清水从长江引入内河河网,部分污水被压出原来的河道,从而增大了内河水体的净污比,使其稀释容量大大提高;更重要的是引水加大了内河径流量,加快了水
5、体置换速度,使原河网水体由静变动,流动由慢变快,水体自净能力增强,有效地缓解了流域水资源短缺和水环境恶化问题。本文以“引江济太”为背景,进行区域水量水质联合调控研究,具有一定的现实意义。1区域概况及研究思路太湖流域位于长江三角洲的南翼,三面临江滨海,一面环山,北抵长江,东临东海,南滨钱塘江,西以天2目山、茅山等山区为界。流域面积约3169万km。流域地形呈周边高、中间低的碟状地形。太湖流域河流纵横交错,水网如织,湖泊星罗棋布,是典型的平原水网地区。近20多年来,随着流域工业化、城市化进程加快,水资源总量不足、水质型缺水、水污染严重已经成为
6、影响流域经济社会可持续发展的主要问题。流域骨干河道收稿日期:2008201215基金项目:教育部科学技术研究重点项目(104197);水利部科技创新基金项目作者简介:董增川(1963-),男,江苏南京人,教授,博士生导师,主要从事水资源规划与管理研究。E2mail:Dongzengchuan@1631com第2期董增川,等:基于数值模拟的区域水量水质联合调度研究185超Ⅴ类水质的水体达75%以上,太湖75%的水体水质以Ⅳ类水为主,富营养化水域面积达80%以上。如何根据流域水资源不足的现状及经济社会发展的战略要求,利用流域现有的水利工程体系
7、和流域北面长江有利的水资源条件,进行大区域水资源合理调配,已成为解决流域水资源问题的重要途径。为了满足引江济太调水过程中实时调度的需要,根据太湖流域的自然与社会经济特点,建立山丘区流域产汇流模型,为河网水动力模型提供流量边界;建立受水区污染负荷模型,为水质模型提供污染源项;建立河湖水量水质耦合模型,研究不同引水条件下受水区水质的动态响应关系。根据调水目标及约束条件,建立区域水量水质联合调度模型,以受水区水质改善程度最大为目标,进行引江水量的合图1各数学模型间的逻辑关系图理分配。拟定主要水工构筑物的初步调度方案,采Fig11Chartofl
8、ogicalrelationbetweeneachmathematicalmodel用水量水质模型精细模拟调度方案下的水量水质时空分布。各个数学模型既能独立运行,又能相互耦合,其逻辑关系见图1
