水文预报与水资源优化管理关键技术课件.pptx

1、淮河流域水旱灾害的两大特点淮河流域水旱灾害的两大特点1 1、灾害发生频率高、灾害发生频率高 据统计，公元前246年2000年的2246年中，共发生洪涝1005次，旱灾936次，几乎是年年有灾。2246年中发生流域性的水旱灾害336次（水灾266次，旱灾70次），平均6.7年1次。2 2、旱涝交替、连旱连涝变化发生频率高、旱涝交替、连旱连涝变化发生频率高 淮河流域水资源的特点及存在的问题淮河流域水资源的特点及存在的问题1 1、水资源短缺、水资源短缺 淮河区水资源总量约916亿m3，占全国1/30，而承载的人口和耕地面积分别占全国1/5和1/7。由于人多，地多，水少，加上水资源时空分布不均匀，淮河

2、区水资源供需矛盾十分突出。2 2、水资源时空分布不均、水资源时空分布不均 汛期特别是丰水年汛期易造成洪涝灾害，水资源利用难度大；偏枯年份水资源又严重供不应求，造成旱灾。 山丘区降水量和水资源量较大，但由于耕地少、经济落后需用水量较小；平原区特别是豫东和南四湖湖西等平原地区降水量及水资源量相对较小、但耕地多，主要城市、工矿企业主要分布在平原区内，需用水量较大。 3 3、水资源浪费现象、水资源浪费现象 农业用水定额偏高、灌溉水利用率低；许多工厂设备陈旧，工艺、管理落后、取用水量大、重复利用率低；不少城市存在吃大锅饭、常流水、管网跑冒滴漏严重等现象。4 4、水资源配置不尽合理、水资源配置不尽合理 首

3、先，淮河流域水资源区域配置的工程手段不足。淮河流域水资源与用水要求在空间上不够匹配，淮河以南地区水资源相对丰沛，且拥有多座大型蓄水工程，而社会经济发展对水资源需求不旺；淮河以北地区水资源相对缺乏，但社会经济发展对水资源需求旺盛。 其次，用水结构上不够合理，如在淮北及南四湖等缺水地区发展了大量的高耗水、高污染的大型工业，工业布局不够合理。 淮河水利委员会向水利部“948”项目()管理办公室申请外汇资金，由淮委水文局与美国乔治亚水资源研究所共同开发完成了淮河上游水资源管理决策支持系统，小时下泄流量发电目标，状态变量目标小时下泄流量发电目标，状态变量目标电量 洪水损失 供水效益 航运效益当前系统状态

4、水文预报水文预报供水需求供水需求能量需求能量需求航运要求航运要求社会社会/文化约束文化约束机组负荷分配流量调节实时控制模型实时控制模型小时/天中中/短期模型短期模型日，6小时, 或1小时/长度一个周/旬/月长期计划模型长期计划模型周，旬，或月/几个月到一年水文预报电力需求供水需求洪水损失曲线航运要求用水部门和供水量的短期运行权衡关系发电计划防洪管理供水航运用水部门和供水量的长期计划权衡关系用水部门和供水量的长期计划权衡关系效益分享选择效益分享选择节水兴利策略节水兴利策略径流方案径流方案系统开发选择系统开发选择需求方案（水需求方案（水/能）能） 水调方案水调方案方案方案/政策评估模型政策评估模型

5、周，旬，月 / 多年评估结果：评估结果：系统开发选择系统开发选择大型调水政策大型调水政策气候变化气候变化 减灾标准减灾标准水资源分享协议水资源分享协议系统基础设施变化系统基础设施变化管理政策管理政策电量 洪水损失 供水效益 航运效益 长长期期预预报报模模型型利用径流、降雨利用径流、降雨及海温作为预报及海温作为预报因子，采用回归因子，采用回归和历史相似法作和历史相似法作为预报模型，对为预报模型，对鲁台子以上区间、鲁台子以上区间、鲁台子至蚌埠闸鲁台子至蚌埠闸区间以及上游水区间以及上游水库的入库径流进库的入库径流进行预报，以可能行预报，以可能径流过程线集合径流过程线集合的形式作为结果的形式作为结果输

6、出，预报提前输出，预报提前期可达期可达3 36 6个月。个月。长长期期计计划划模模型型以中长期水库径流预报的结果为以中长期水库径流预报的结果为依据，综合考虑系统的所有约束依据，综合考虑系统的所有约束条件条件( (发电，防洪，防旱，灌溉，发电，防洪，防旱，灌溉，供水，生态水质等供水，生态水质等) )，提供管理，提供管理人员和决策者多种优化方案的权和决策者多种优化方案的权衡对比结果，及相应的各水库今衡对比结果，及相应的各水库今后几月至一年的每月的调度方案。后几月至一年的每月的调度方案。多多年年评评估估模模型型为快速为快速评估中长期水资源评估中长期水资源优化管理模型的应用效果优化管理模型的应用效果而

7、设计的工具。通过对模而设计的工具。通过对模拟演算的结果分析，可以拟演算的结果分析，可以对决策支持系统的参数是对决策支持系统的参数是否要做相应的调整提出建否要做相应的调整提出建议议。 利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化，对流域利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化，对流域最有可能的来水进行预报，其预报提前期可达最有可能的来水进行预报，其预报提前期可达3-63-6个月，个月，此方法在多个地区均有应用，可靠性超过此方法在多个地区均有应用，可靠性超过70%70%。 ELQG 属于迭代优化算法，从一初始控制系列开始R(k); k = 0, 1, 2, ., N-1，然后逐步寻找改善的系列直到收敛。收

8、敛的标准是目标函数不再改进。ELQG 法的特点是计算速度快，特别适合有不确定输入的多水库系统的优化问题。 快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果。可对决策支持快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果。可对决策支持系统的参数是否要做相应的调整提出建议；可评估下列条件变化对系系统的参数是否要做相应的调整提出建议；可评估下列条件变化对系统运行及效益带来的影响：（长期预报模型精度的改进、大气变化、统运行及效益带来的影响：（长期预报模型精度的改进、大气变化、不同的系统约束、新的水利工程开发和不同水资源分配方案）。不同的系统约束、新的水利工程开发和不同水资源分配方案）。 “ “本项目采用本项目采用“

9、历史相似扩展径流预报法历史相似扩展径流预报法”，联系了大气环流的，联系了大气环流的长期演变，利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化长期演变，利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化( (厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象) )进行中长期水文预报，在充分挖掘已有信息的基础上，更注重物理基进行中长期水文预报，在充分挖掘已有信息的基础上，更注重物理基础的结合，同时应用础的结合，同时应用“扩展线性二次高斯算法扩展线性二次高斯算法”进行水库群的优化调进行水库群的优化调度及长系列自动反演模拟的技术，创建了集水文预报、水资源优化配度及长系列自动反演模拟的技术，创建了集水文预报、水资源优化配置和调度方案评估等功能于一体的

10、决策支持系统，不仅可以解决目前置和调度方案评估等功能于一体的决策支持系统，不仅可以解决目前流域中长期水文预报中的一些具体的问题，而且还可以为流域水资源流域中长期水文预报中的一些具体的问题，而且还可以为流域水资源统一管理、水资源优化配置等方面提供更科学的预测技术。这些内容统一管理、水资源优化配置等方面提供更科学的预测技术。这些内容在国内外文献中未见有相同报道。在国内外文献中未见有相同报道。”研究研究成果成果达到达到国际国际先进先进水平水平 “淮河上游水资源管理决策支持系统淮河上游水资源管理决策支持系统”是淮河流域是淮河流域防洪抗旱及水资源优化管理配置中的重要非工程措施。防洪抗旱及水资源优化管理配

11、置中的重要非工程措施。系统自系统自20072007年在淮河流域蚌埠闸以上地区投入使用以来，年在淮河流域蚌埠闸以上地区投入使用以来，系统在以下方面做了应用研究：系统在以下方面做了应用研究：2 2、区域的水资源论证、区域的水资源论证 如淮南凤台、潘集、田集及蚌埠等电厂的水资源论证等。1 1、水资源规划、研究、水资源规划、研究 如“淮南煤电基地田集电厂水源条件分析 ”、“特殊干旱期淮河蚌埠闸上水资源调度方案研究 ”、“淮南采煤沉陷区平原水库建设研究”、“淮河干流临淮岗以上规划来水研究 ”、“淮河干流正阳关蚌埠段水量配置方案研究”等。Average Correlation Coefficients;

12、All Seasons-0.200.20.40.60.811357911131517192123252729313335Lead Time (10-day)Flow OnlyFlow+RainfallFlow+Rainfall+SSTA加入海温后的预报模型可以将预报提前期由个月增加到个月，为长期计划的制定提加入海温后的预报模型可以将预报提前期由个月增加到个月，为长期计划的制定提供了保证。供了保证。加入海温因子后对预报精度的改进加入海温因子后对预报精度的改进 帮助决策人员制定上游山区水库群防洪调度和水资源调帮助决策人员制定上游山区水库群防洪调度和水资源调度的方案，能计算不同来水年份（丰、平、枯水

13、年等）水资度的方案，能计算不同来水年份（丰、平、枯水年等）水资源利用率和利用潜力，分析缺水年份不同分水方案对各用水源利用率和利用潜力，分析缺水年份不同分水方案对各用水户造成影响，从而为制定流域长期水资源规划提供支撑户造成影响，从而为制定流域长期水资源规划提供支撑 。 20032003年年20092009年，通过年，通过 通过安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水通过安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水科院应用取得了显著的应用和经济效益。科院应用取得了显著的应用和经济效益。 目前国内类似的软件产品不多，国际上虽有目前国内类似的软件产品不多，国际上虽有类似系统软件，但价格贵，二次开发困难，本项类似系统软件，但价格贵，二次开发困难，本项目技术成熟，可先在淮河流域内部地区推广应用，目技术成熟，可先在淮河流域内部地区推广应用，然后再推广到其它流域。然后再推广到其它流域。 项目成果已于项目成果已于20072007年投入应用，并在年投入应用，并在安徽安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水科院省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水科院进进行了实际推广应用，取得了良好的经济和社会效行了实际推广应用，取得了良好的经济和社会效益。益。 通过实践检验证明，项目的设计思想、技术通过实践检验证明，项目的设计思想、技术成果等具有广阔的推广应用前景。成果等具有广阔的推广应用前景。谢谢 谢谢 ！