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1、会计学1水资源可供水量与供需平衡分析水资源可供水量与供需平衡分析(fnx)第一页，共74页。一、可供水量的定义一、可供水量的定义(dngy)1.1.可供水量概念可供水量概念（1 1）概念）概念可供水量是指在不同水平年、不同保证率的情况下，可供水量是指在不同水平年、不同保证率的情况下，考虑需水要求，供水工程设施可能提供的水量。考虑需水要求，供水工程设施可能提供的水量。也可以定义为：在给定的来水条件下，考虑供水对象也可以定义为：在给定的来水条件下，考虑供水对象(duxing)(duxing)的需水要求，通过水利工程可以提供的需水要求，通过水利工程可以提供的水量。的水量。（2 2）分析）分析不同水平
2、年，现状、近期、远期。反映供水工程与用不同水平年，现状、近期、远期。反映供水工程与用水工程情况。不同保证率，丰、平、枯，反映来水工程情况。不同保证率，丰、平、枯，反映来水情况。水情况。需水要求，反映用水工程。需水要求，反映用水工程。第2页/共74页第二页，共74页。可供水量，不是供水工程最大供水量，也不是实际供水量，是最大可供水量，不是供水工程最大供水量，也不是实际供水量，是最大供水能力中能被用水工程利用的那部分。有别于工程的实际供水量供水能力中能被用水工程利用的那部分。有别于工程的实际供水量和工程的供水能力。和工程的供水能力。工程的弃水和不能为用户所利用的水量都不能作为工程可能提供的工程的弃
3、水和不能为用户所利用的水量都不能作为工程可能提供的水量。水量。举例：农业灌溉举例：农业灌溉(gungi)(gungi)，在非灌溉，在非灌溉(gungi)(gungi)期的那部分引水量期的那部分引水量是毫无用处，因此，许可的引水量必须从年最大可引水量中减去用是毫无用处，因此，许可的引水量必须从年最大可引水量中减去用户不用水的量。户不用水的量。供水工程包括：蓄、引、提、调水工程及临时工程。供水工程包括：蓄、引、提、调水工程及临时工程。第3页/共74页第三页，共74页。n n如图如图1 1所示，在丰水年份，供水能力较大，而需水量很小，故有弃水，可供水量决定于需水所示，在丰水年份，供水能力较大，而需水
4、量很小，故有弃水，可供水量决定于需水量，在枯水量，在枯水(k shu(k shu)年份（图右侧）需水量较大年份（图右侧）需水量较大，但供水能力小，但供水能力小，可供水量决定于可供水量决定于供水能力，小于供水能力，小于需水量。需水量。第4页/共74页第四页，共74页。2.2.可供水量的意义和目的可供水量的意义和目的从区域水资源分析的内容和目的来看，引进的可供水量概念要满从区域水资源分析的内容和目的来看，引进的可供水量概念要满足如下要求：足如下要求：能在区域水资源分析计算中，反映出水资源的余缺程度。能在区域水资源分析计算中，反映出水资源的余缺程度。有别于工程有别于工程(gngchng)(gngch
5、ng)的实际供水量和工程的实际供水量和工程(gngchng)(gngchng)的最大供水能的最大供水能力。力。工程工程(gngchng)(gngchng)的弃水和不能为用户所利用的水量都不能作为工程的弃水和不能为用户所利用的水量都不能作为工程(gngchng)(gngchng)可能提供的水量。可能提供的水量。能适应现状、近期和远景各种不同水平年的供需分析。能适应现状、近期和远景各种不同水平年的供需分析。能适应全国范围以及不同的计算方法能适应全国范围以及不同的计算方法第5页/共74页第五页，共74页。3.3.影响可供水量的因素影响可供水量的因素来水条件。不同年的来水变化，以及年内的时空变化，所算
6、出的可供水量不同。来水条件。不同年的来水变化，以及年内的时空变化，所算出的可供水量不同。用水条件。不同年的用水特性（用水结构、分布、性质、要求、规模等）、合用水条件。不同年的用水特性（用水结构、分布、性质、要求、规模等）、合理用水节约用水情况理用水节约用水情况(qngkung)(qngkung)等，所算出的可供水量是不同的。另外用等，所算出的可供水量是不同的。另外用水条件之间也常相互影响，如河道的冲淤、河道内的生态环境用水等都可能水条件之间也常相互影响，如河道的冲淤、河道内的生态环境用水等都可能直接影响河道外工业、农业、城市生活的可供水量；河道上游的用水要求也直接影响河道外工业、农业、城市生活
7、的可供水量；河道上游的用水要求也可能影响下游的可供水量，等等。可能影响下游的可供水量，等等。第6页/共74页第六页，共74页。水质条件。不同年的水源泥沙和污染程度等情况，会影响所提供的可供水量水质条件。不同年的水源泥沙和污染程度等情况，会影响所提供的可供水量大小。高矿化度地下永，未经改良和处理，不能供工农业生产使用，更不能大小。高矿化度地下永，未经改良和处理，不能供工农业生产使用，更不能供城乡人畜生活饮用。供城乡人畜生活饮用。工程条件。现有工程参数的变化，不同的调节工程条件。现有工程参数的变化，不同的调节(tioji)(tioji)运用方式以及不同发运用方式以及不同发展时期新增工程设施等情况，
8、都会算出不同的可供水量。展时期新增工程设施等情况，都会算出不同的可供水量。第7页/共74页第七页，共74页。4.4.可供水量计算方法可供水量计算方法在区域在区域(qy)(qy)水资源供需分析中，可供水量常用的计算方法有两种：水资源供需分析中，可供水量常用的计算方法有两种：（1 1）系列调算法）系列调算法 （2 2）典型年调算法）典型年调算法计算整个区域计算整个区域(qy)(qy)的可供水量，一般先从单项工程计算入手，单的可供水量，一般先从单项工程计算入手，单项工程（蓄、引、提水工程等）可供水量计算是基础，然后再进行综合项工程（蓄、引、提水工程等）可供水量计算是基础，然后再进行综合分析计算。分析
9、计算。第8页/共74页第八页，共74页。二、引水二、引水(ynshu)工程可供水工程可供水量量1.1.引水工程可供水量引水工程可供水量一般按典型一般按典型 年逐年计算。年逐年计算。引水工程可供水量的大小与河道天然来水量、下游河道过水流量要求引水工程可供水量的大小与河道天然来水量、下游河道过水流量要求(yoqi)(yoqi)、引水工程过水能力、用户的用水要求、引水工程过水能力、用户的用水要求(yoqi)(yoqi)有关。有关。式中：式中：WkWk引水工程可供水量；引水工程可供水量；DD用户需水量；用户需水量；QmaxQmax引水工程供水能力；引水工程供水能力；YupYup河道来水量；河道来水量；
10、YdonwYdonw第河道下游要求第河道下游要求(yoqi)(yoqi)水量。水量。第9页/共74页第九页，共74页。2.2.一用户情况分析一用户情况分析有一河流有一河流(hli)(hli)引水工程向某地区供水，引水工程供水能力引水工程向某地区供水，引水工程供水能力QmaxQmax70m3/s70m3/s，河道下泄要求，河道下泄要求Ydown=60 m3/s Ydown=60 m3/s，河道来水量和用户用水量见下表，试，河道来水量和用户用水量见下表，试计算该工程可供水量。计算该工程可供水量。求解：求解：月份123456789101112来水Yup110110110120130140150150
11、13011510090需水Dt658050705090607075605080求解505050605070607070554030河道来水量与用户(yngh)用水量过程，单位：m3/s第10页/共74页第十页，共74页。3.3.二用户情况分析二用户情况分析有一河流引水工程向两个用户供水，河道下泄量要求有一河流引水工程向两个用户供水，河道下泄量要求30m3/s 30m3/s，引水，引水工程供水能力不受限制。其它情况见图，流量工程供水能力不受限制。其它情况见图，流量(liling)(liling)按年计按年计算。试计算该工程可供水量。算。试计算该工程可供水量。分析引水工程的可供分析引水工程的可供水
12、量，有三种情况：水量，有三种情况：1 1）属地优先权原则）属地优先权原则2 2）均衡受益原则）均衡受益原则3 3）重要性原则）重要性原则区间入流I60来水Y120用户1用户2回归水20%需水D2200需水D1100第11页/共74页第十一页，共74页。（1 1）属地优先权原则）属地优先权原则先尽量先尽量(jnling)(jnling)满足上游用户，再满足下游用户满足上游用户，再满足下游用户计算之：计算之：Q1Q190m3/s90m3/s，Q2Q278m3/s78m3/s（2 2）均衡受益原则）均衡受益原则水资源紧缺，两用户均衡受益，供水量与需水量之比相等（缺水量水资源紧缺，两用户均衡受益，供水
13、量与需水量之比相等（缺水量与供水量之比相等，意思一样）。与供水量之比相等，意思一样）。计算之：计算之：Q1Q153.6m3/s53.6m3/s，Q2Q2107.1m3/s107.1m3/s第12页/共74页第十二页，共74页。（3 3）重要性原则）重要性原则水资源紧缺，根据两用户需水重要性来考虑，重要性可用权重表示。水资源紧缺，根据两用户需水重要性来考虑，重要性可用权重表示。注意这里注意这里(zhl)(zhl)只能用缺水量与需水量之比表示了。只能用缺水量与需水量之比表示了。按生活：工业：农业按生活：工业：农业4 4：2 2：1 1分析，取分析，取111 1，222 2计算之：计算之：Q1Q12
14、7.7m3/s27.7m3/s，Q2Q2127.7m3/s127.7m3/s第13页/共74页第十三页，共74页。三、蓄水三、蓄水(x shu)工程工程n n蓄水工程对来水在时间和数量进行重新分配，计算更复杂些。蓄水工程对来水在时间和数量进行重新分配，计算更复杂些。n n1.1.大、中型大、中型(zhngxng)(zhngxng)水库水库n n简单起见，一般可按年调节情况考虑。年初和年末库容均为水库的死库容。简单起见，一般可按年调节情况考虑。年初和年末库容均为水库的死库容。n nYtYt表示表示t t时段来水量，时段来水量，DtDt表示表示t t时段需水量，时段需水量，QtQt表示表示t t时
15、段可供水量，时段可供水量，VtVt表示表示t t时段初时段初水库蓄水量，水库蓄水量，t t9090天，一年划分天，一年划分4 4个时段。个时段。n n三种模式三种模式 ：有水就用、过程相似、综合考虑。：有水就用、过程相似、综合考虑。第14页/共74页第十四页，共74页。第15页/共74页第十五页，共74页。（1 1）有水就用（类似属地优先法）有水就用（类似属地优先法）总来水量小于需水量情况。首先满足前期用水，缺水主要集中于后期总来水量小于需水量情况。首先满足前期用水，缺水主要集中于后期(huq)(huq)。不便于生活与生产的安排。不合理！不便于生活与生产的安排。不合理！（2 2）过程相似（类似
16、均衡受益法）过程相似（类似均衡受益法）总来水量小于需水量。各时段的缺水程度相似，来分配水量。总来水量小于需水量。各时段的缺水程度相似，来分配水量。合理！合理！第16页/共74页第十六页，共74页。（3 3）考虑水库蓄水库容限制）考虑水库蓄水库容限制总来水量小于需水量情况。各时段的缺水程度总来水量小于需水量情况。各时段的缺水程度(chngd)(chngd)相似，来分配水量。相似，来分配水量。根据水库蓄水库容限制，前期多余的无法蓄纳的水量则优先满足本时段用水，余留时根据水库蓄水库容限制，前期多余的无法蓄纳的水量则优先满足本时段用水，余留时段再根据过程相似原则进行水量分配。段再根据过程相似原则进行水
17、量分配。既考虑了水库蓄水库容，又考虑各时段需水要求。合理！既考虑了水库蓄水库容，又考虑各时段需水要求。合理！第17页/共74页第十七页，共74页。第18页/共74页第十八页，共74页。2.2.小型蓄水工程小型蓄水工程小型蓄水工程，包括小型水库、塘坝等，数量多，缺乏实测资料，往小型蓄水工程，包括小型水库、塘坝等，数量多，缺乏实测资料，往往采用往采用“复蓄指数复蓄指数”法来估算可供水量。法来估算可供水量。复蓄指数：水库、塘坝年可供水量与有效复蓄指数：水库、塘坝年可供水量与有效(yuxio)(yuxio)库容之比值。库容之比值。复蓄指数一般大于复蓄指数一般大于1.01.0。与集雨面积、来水多少、有效
18、。与集雨面积、来水多少、有效(yuxio)(yuxio)库容库容大小、担负灌溉面积等多种因素有关。大小、担负灌溉面积等多种因素有关。小型蓄水工程可供水量：小型蓄水工程可供水量：式中：式中：nn复蓄指数，复蓄指数，VV水库、塘坝的有效水库、塘坝的有效(yuxio)(yuxio)库容。库容。第27页/共74页第二十七页，共74页。n n小型蓄水工程小型蓄水工程(gngchng)(gngchng)数量多，资料缺乏，计算简单。数量多，资料缺乏，计算简单。n n1 1）复蓄指数法：）复蓄指数法：WK=nVWK=nV兴兴n n2 2）保灌系数法：）保灌系数法：WK=cmAWK=cmAn n3 3）水量利用
19、系数法：）水量利用系数法：WK=RWK=R第28页/共74页第二十八页，共74页。P=50%P=75%P=90%复蓄指数n小型水库1.521.391.10塘坝1.571.421.20保灌系数c0.90.80.7塘坝小（2）型水库小（1）型水库水量利用系数0.40.40.50.50.6小型水利工程复蓄指数(zhsh)与保灌系数表小型(xioxng)水利工程水利利用系数表第29页/共74页第二十九页，共74页。四、提水工程四、提水工程(gngchng)n n提水工程包括地表水提水工程和地下提水工程包括地表水提水工程和地下(dxi)(dxi)地下地下(dxi)(dxi)水提水提水工程。水工程。n n
20、1.1.从河道提水从河道提水n n主要取决于提水设备能力和用户需水要求，也受指定保证率下主要取决于提水设备能力和用户需水要求，也受指定保证率下河道的来水情况、最低枯水位、下游河道的水流要求等因素制河道的来水情况、最低枯水位、下游河道的水流要求等因素制约。约。n n全年最大可供水量：全年最大可供水量：式中：式中：QQ上、上、QQ下下河道上游来水量和下游要求下泄水量；河道上游来水量和下游要求下泄水量；QQ设设提水设备能力；提水设备能力；DD用户需水量。用户需水量。第30页/共74页第三十页，共74页。2.2.从地下提水从地下提水主要取决于地下水补给量、地下水开采井的设备能力限制。主要取决于地下水补
21、给量、地下水开采井的设备能力限制。地下水多年平均可供水量的控制极限一般为多年平均综合地下水多年平均可供水量的控制极限一般为多年平均综合补给量。也可用提水工程补给量。也可用提水工程(gngchng)(gngchng)抽取流量的大小抽取流量的大小与开机时间相乘。与开机时间相乘。第31页/共74页第三十一页，共74页。第二节区域第二节区域(qy)可供水量的计算可供水量的计算第36页/共74页第三十六页，共74页。一、区域可供水量计算一、区域可供水量计算(j sun)原则原则1.1.计算原则计算原则(yunz)(yunz)先用小工程的水，后用大工程的水。先用小工程的水，后用大工程的水。先用自流水，后用
22、蓄水和提水。先用自流水，后用蓄水和提水。先用离用户较近的水，后用远处的水。先用离用户较近的水，后用远处的水。先用地表水，后用地下水。先用地表水，后用地下水。先用本流域的水（包括过境水），后用外流域调水。先用本流域的水（包括过境水），后用外流域调水。自来水用于生活和一部分工业，其他水用于水质较自来水用于生活和一部分工业，其他水用于水质较低的农业和部分工业。低的农业和部分工业。第37页/共74页第三十七页，共74页。2.2.注意事项注意事项按照区域不同保证率选定的典型代表年，取各项工程按照区域不同保证率选定的典型代表年，取各项工程同一年份的供水量同一年份的供水量(shu lin)(shu lin)
23、汇总。汇总。按地表水可供水量按地表水可供水量(shu lin)(shu lin)和地下水可供水量和地下水可供水量(shu lin)(shu lin)汇总。汇总。避免可供水量避免可供水量(shu lin)(shu lin)的重复计算。的重复计算。区域可供水量区域可供水量(shu lin)(shu lin)汇总成果的合理性检查。汇总成果的合理性检查。（1 1）可供水量）可供水量(shu lin)(shu lin)定义为供水工程设施所定义为供水工程设施所提供的水量提供的水量(shu lin)(shu lin)。（2 2）可供水量）可供水量(shu lin)(shu lin)的定义考虑需水要求。的定义
24、考虑需水要求。第38页/共74页第三十八页，共74页。二、区域可供水量计算二、区域可供水量计算(j sun)模型概化分析模型概化分析1.1.水资源系统组成分析水资源系统组成分析水资源系统：指处在一定范围或环境下，为实现水资源开发利用目标，水资源系统：指处在一定范围或环境下，为实现水资源开发利用目标，由相互联系、相互制约、相互作用的若干水资源工程单元和管理技术由相互联系、相互制约、相互作用的若干水资源工程单元和管理技术单元所组成的有机体。单元所组成的有机体。水资源系统一般水资源系统一般(ybn)(ybn)由：水源、调蓄工程、输配水系统、用水户、排由：水源、调蓄工程、输配水系统、用水户、排水系统等
25、部分组成。水系统等部分组成。第39页/共74页第三十九页，共74页。第40页/共74页第四十页，共74页。2.2.用水户概化用水户概化区域内用水户众多，可将研究区进行分区，每个分区作为一个供水对象。区域内用水户众多，可将研究区进行分区，每个分区作为一个供水对象。分区要因地制宜，不宜过大，也不宜过小。分区过大，易掩盖分区要因地制宜，不宜过大，也不宜过小。分区过大，易掩盖(yngi)(yngi)矛盾，整体的不缺水掩盖矛盾，整体的不缺水掩盖(yngi)(yngi)局部的缺水，或整体的缺水掩盖局部的缺水，或整体的缺水掩盖(yngi)(yngi)局部的不缺水。分区过小，工作量将成倍增加。局部的不缺水。分
26、区过小，工作量将成倍增加。逐级分区：一级分区、二级分区、三级分区等。逐级分区：一级分区、二级分区、三级分区等。分区原则：分区原则：按行政区划分区。按行政区划分区。第41页/共74页第四十一页，共74页。n n按自然地理单元分区。按自然地理单元分区。n n按行政区划分区。按行政区划分区。n n 按自然地理单元分区。按自然地理单元分区。n n按社会经济单元划分。按社会经济单元划分。n n按流域水资源分区与区域行政分区相结合的方法按流域水资源分区与区域行政分区相结合的方法 进行划分。进行划分。n n分区后再根据用水性质分区后再根据用水性质(xngzh)(xngzh)划分用水类型。划分用水类型。第42
27、页/共74页第四十二页，共74页。3.3.水源划分水源划分如上图所示，水源可划分为如上图所示，水源可划分为(fn wi)(fn wi)：当地水和外来水。：当地水和外来水。当地水又分为当地水又分为(fn wi)(fn wi)：地表水、地下水、再生水等。：地表水、地下水、再生水等。外来水分为外来水分为(fn wi)(fn wi)：流入本地的河流等客水、跨区域调水等。：流入本地的河流等客水、跨区域调水等。根据水源类型进行划分根据水源类型进行划分地表水按照流域水系进行划分地表水按照流域水系进行划分地下水按含水层所属地质单元划分。地下水按含水层所属地质单元划分。再生水按收集、处理与供给系统划分。再生水按
28、收集、处理与供给系统划分。调水按调水系统划分。调水按调水系统划分。第43页/共74页第四十三页，共74页。4.4.工程安排布置工程安排布置当天条件下水资源的时空分布无法满足需水要求时，需要建立水利工当天条件下水资源的时空分布无法满足需水要求时，需要建立水利工程进行水资源的时空调配。程进行水资源的时空调配。供水工程主要包括：供水工程主要包括：蓄水工程蓄水工程引水引水(ynshu)(ynshu)工程工程提水工程，包括提取地表水、地下水。提水工程，包括提取地表水、地下水。输水工程输水工程水处理工程等。水处理工程等。第44页/共74页第四十四页，共74页。5.5.水资源系统网络图水资源系统网络图水源与
29、分区分类型用水户之间的地理位置与水量供需关系，用拓扑网水源与分区分类型用水户之间的地理位置与水量供需关系，用拓扑网络图表示。络图表示。系统网络图包括系统网络图包括(boku)(boku)：计算单元、水利工程、分汇水节点、各种：计算单元、水利工程、分汇水节点、各种输水通道等。第输水通道等。第7 7章更详细。章更详细。计算单元：最小一级的计算分区，计算单元：最小一级的计算分区，“面面”元素。元素。水利工程：点、线、面都有。水利工程：点、线、面都有。分汇水节点：天然节点和人为节点，分汇水节点：天然节点和人为节点，“点点”元素。元素。输水通道：天然河流与水利工程，输水通道：天然河流与水利工程，“线线”
30、元素。元素。第45页/共74页第四十五页，共74页。n n东平湖古时称蓼儿洼、大野泽、巨野泽、梁山泊、安山湖，到清朝咸丰年间才定东平湖古时称蓼儿洼、大野泽、巨野泽、梁山泊、安山湖，到清朝咸丰年间才定名称为名称为(chn(chn wi)wi)东平湖，是水浒传中八百里水泊唯一遗存水域，山东省第东平湖，是水浒传中八百里水泊唯一遗存水域，山东省第二大淡水湖泊。二大淡水湖泊。n n湖区总面积湖区总面积627627平方千米，其中一级湖常年蓄水，面积平方千米，其中一级湖常年蓄水，面积209209平方千米，平均水位高平方千米，平均水位高程程40.7540.75米，南水北调东线一期工程完成后，东平湖平均水位高程
31、将达米，南水北调东线一期工程完成后，东平湖平均水位高程将达41.541.5米，将米，将淹损耕地淹损耕地3.63.6万亩，东平湖蓄水面积将达到万亩，东平湖蓄水面积将达到2525万亩。万亩。第46页/共74页第四十六页，共74页。第47页/共74页第四十七页，共74页。第48页/共74页第四十八页，共74页。三、基于三、基于(jy)模拟方法的可供模拟方法的可供水量计算水量计算n n按水资源系统网络图，考虑按水资源系统网络图，考虑(k(k ol ol)水源水量、需水要求、工程供水能力等约束，按照统筹水源水量、需水要求、工程供水能力等约束，按照统筹兼顾的原则，合理安排各种水源各类工程的供水方案。兼顾的
32、原则，合理安排各种水源各类工程的供水方案。n n这一个试算的复杂过程。实际上，这里的区域可供水量与区域水资源优化配置混为一谈了，这一个试算的复杂过程。实际上，这里的区域可供水量与区域水资源优化配置混为一谈了，应归于第应归于第5 5章。章。n n区域水资源的一般性调配规则包括以下方面。区域水资源的一般性调配规则包括以下方面。n n（1 1）计算程序）计算程序n n自上而下，先支流后干流，逐单元计算。自上而下，先支流后干流，逐单元计算。n n考虑考虑(k(k ol ol)水量平衡的原则，多用水户采用水量平衡的原则，多用水户采用“分散余缺分散余缺”原则。原则。第49页/共74页第四十九页，共74页。
33、（2 2）供水次序）供水次序先用自流水，后用蓄水和提水；先用自流水，后用蓄水和提水；先用地表水，后用地下水；先用地表水，后用地下水；先用本流域的水，后用外流域调水；先用本流域的水，后用外流域调水；水质优的用于生活等用户。水质优的用于生活等用户。（3 3）用水次序）用水次序先尽量满足生活需水，再依次先尽量满足生活需水，再依次(yc)(yc)是河道内最小生态需水、工业和第三产业需水、是河道内最小生态需水、工业和第三产业需水、农业需水、河道外生态需水等。农业需水、河道外生态需水等。第50页/共74页第五十页，共74页。（4 4）约束与关联）约束与关联约束包括：各类水源的水量、水位、水质约束包括：各类
34、水源的水量、水位、水质(shu(shu zh)zh)等；各类用水户的需水水量、水质等；各类用水户的需水水量、水质(shu(shu zh)zh)等；供水工程的过水流量等；等；供水工程的过水流量等；针对一个单元：针对一个单元：上一单元退水：上一单元退水：本单元来水：本单元来水：本单元弃水：本单元弃水：第51页/共74页第五十一页，共74页。四、基于四、基于(jy)优化方法的可供优化方法的可供水量计算水量计算n n这部分也应归于这部分也应归于这部分也应归于这部分也应归于“第第第第5 5章水资源优化配置章水资源优化配置章水资源优化配置章水资源优化配置”部分。部分。部分。部分。n n优化方法需要数学模型
35、，数学模型包括：决策变量、目标函数、约束条件，分别优化方法需要数学模型，数学模型包括：决策变量、目标函数、约束条件，分别优化方法需要数学模型，数学模型包括：决策变量、目标函数、约束条件，分别优化方法需要数学模型，数学模型包括：决策变量、目标函数、约束条件，分别(fnbi)(fnbi)述之。述之。述之。述之。n n1.1.决策变量决策变量决策变量决策变量n n区域划分成区域划分成区域划分成区域划分成J J个分区，用水部分分为个分区，用水部分分为个分区，用水部分分为个分区，用水部分分为K K个用水类型，供水水源点为个用水类型，供水水源点为个用水类型，供水水源点为个用水类型，供水水源点为I I个。供
36、水时段为个。供水时段为个。供水时段为个。供水时段为T Tn n决策变量是：在第决策变量是：在第决策变量是：在第决策变量是：在第t t时段内区域第时段内区域第时段内区域第时段内区域第i i个供水水原给第个供水水原给第个供水水原给第个供水水原给第j j个分区的第个分区的第个分区的第个分区的第k k个用水部门的供水个用水部门的供水个用水部门的供水个用水部门的供水量，量，量，量，QijktQijkt第52页/共74页第五十二页，共74页。水源I用水部门J分 区(fn q)K第53页/共74页第五十三页，共74页。2.2.优化模型优化模型（1 1）目标函数）目标函数优化目标有很多，如效益最大、费用最小、
37、环境最好等。优化目标有很多，如效益最大、费用最小、环境最好等。本次设定优化目标为区域本次设定优化目标为区域(qy)(qy)供水系统相对总缺水量最小。供水系统相对总缺水量最小。第54页/共74页第五十四页，共74页。（2 2）约束条件）约束条件约束条件很多，水源水量、用水户需水量、水利工程过水能力约束条件很多，水源水量、用水户需水量、水利工程过水能力(nngl)(nngl)等。等。可供水量约束可供水量约束需水量约束需水量约束供水能力供水能力(nngl)(nngl)约束力约束力第55页/共74页第五十五页，共74页。n n工程运行可行域约束工程运行可行域约束n n对特定水源，其供水应在调节计算的约
38、束域内进行，如水库运行的水位对特定水源，其供水应在调节计算的约束域内进行，如水库运行的水位限制条件等。限制条件等。n n变量非负约束变量非负约束n n优化模型的求解方法与过程，更属于优化模型的求解方法与过程，更属于“第第5 5章水资源优化配置章水资源优化配置”的内容的内容(nirng)(nirng)。这里不能再讲了。这里不能再讲了。第56页/共74页第五十六页，共74页。第三节供需平衡第三节供需平衡的概念的概念(ginin)与与方法方法第59页/共74页第五十九页，共74页。一、供需一、供需(n x)分析的概念分析的概念1.1.水资源供需平衡分析概念水资源供需平衡分析概念是指在一定区域，一定时
39、段内，对某一发展水平年和某一保证率的各是指在一定区域，一定时段内，对某一发展水平年和某一保证率的各部门供水量和需水量平衡关系分析。部门供水量和需水量平衡关系分析。或：在特定的水资源条件或：在特定的水资源条件(tiojin)(tiojin)和需水要求下，充分发挥水利工和需水要求下，充分发挥水利工程的作用，通过水利工程的调节计算，可得到水利工程供水与需程的作用，通过水利工程的调节计算，可得到水利工程供水与需水之间的关系。水之间的关系。供水量和需水量相近为平衡，供大于需的部分为余水量，供小于需的供水量和需水量相近为平衡，供大于需的部分为余水量，供小于需的部分为缺水量。部分为缺水量。第60页/共74页
40、第六十页，共74页。2.2.水资源供需分析的目的水资源供需分析的目的摸清区域内水资源供需现状，预测摸清区域内水资源供需现状，预测(yc)(yc)未来，揭未来，揭示区域内水资源供需关系的内在规律和主要矛示区域内水资源供需关系的内在规律和主要矛盾，探讨水资源开发利用的途径与潜力，提出盾，探讨水资源开发利用的途径与潜力，提出实现水的长期稳定供给方案，为加速工农业生实现水的长期稳定供给方案，为加速工农业生产的发展和水利建设提供科学依据。产的发展和水利建设提供科学依据。第61页/共74页第六十一页，共74页。3.3.水资源供需分析的重要性水资源供需分析的重要性供需分析中的供水与需水应该相互协调、平衡。供
41、需分析中的供水与需水应该相互协调、平衡。供需分析中涉及的方面与国民经济和工农业生产有密切的关系供需分析中涉及的方面与国民经济和工农业生产有密切的关系(gun x)(gun x)。研究水资源供需分析，对解决余缺水量的对策显得十分重要。研究水资源供需分析，对解决余缺水量的对策显得十分重要。第62页/共74页第六十二页，共74页。4.4.水资源供需分析的主要内容水资源供需分析的主要内容分析水资源供需现状和存在的一些问题分析水资源供需现状和存在的一些问题(wnt)(wnt)；分析不同发展阶段（不同水平年）水资源供需情况和实现供需平衡方向；分析不同发展阶段（不同水平年）水资源供需情况和实现供需平衡方向；
42、研究解决与供需平衡对应的余缺水量的对策，分析实现本区域水的长期研究解决与供需平衡对应的余缺水量的对策，分析实现本区域水的长期稳定供给的措施和计划方案。稳定供给的措施和计划方案。第63页/共74页第六十三页，共74页。5.5.供需分析中几个基本概念供需分析中几个基本概念（1 1）分区单元：）分区单元：水资源供需关系分析，一般需要水资源供需关系分析，一般需要(xyo)(xyo)将一个大的区域划分成若将一个大的区域划分成若干分区。对每一分区单元进行供需分析，然后逐级汇总。干分区。对每一分区单元进行供需分析，然后逐级汇总。（2 2）计算时段：）计算时段：水资源供需平衡计算时段的划分，总的原则是：能够突
43、出不同时水资源供需平衡计算时段的划分，总的原则是：能够突出不同时段的水资源量的余缺情况，不至于掩盖水资源的供需矛盾。段的水资源量的余缺情况，不至于掩盖水资源的供需矛盾。第64页/共74页第六十四页，共74页。（3 3）水平年：）水平年：供需分析中选择出的代表年，要能够反映区域发展不同阶段社会经供需分析中选择出的代表年，要能够反映区域发展不同阶段社会经济达到的水平、相应的需水水平和水资源开发水平，所以通常济达到的水平、相应的需水水平和水资源开发水平，所以通常称其为水平年。称其为水平年。水平年可设：现状水平年（基准年）、近期（水平年可设：现状水平年（基准年）、近期（5 51010年）、远期年）、远
44、期（15152020年）年）水平年还应分不同保证率，即同一水平年应选几个不同的保证率，水平年还应分不同保证率，即同一水平年应选几个不同的保证率，分别代表平水、枯水特枯水年进行供需分析。分别代表平水、枯水特枯水年进行供需分析。代表年：通常所说的典型年，由系列中选择出具体代表年：通常所说的典型年，由系列中选择出具体(jt(jt)年份。年份。第65页/共74页第六十五页，共74页。1.1.系列法系列法选择代表性的系列，进行逐年供需分析。选择代表性的系列，进行逐年供需分析。系列法要求资料多，工作量大，适用于大区域、重要地区系列法要求资料多，工作量大，适用于大区域、重要地区的供需平衡分析。的供需平衡分析
45、。通过对长系列调节计算结果的统计分析，可以得到不同通过对长系列调节计算结果的统计分析，可以得到不同(b tn)(b tn)来水频率下的各分区各部门的余缺水量。来水频率下的各分区各部门的余缺水量。二、分析方法二、分析方法第66页/共74页第六十六页，共74页。2.2.典型年法典型年法选择代表性的系列，根据降水频率，选取典型年选择代表性的系列，根据降水频率，选取典型年进行供需进行供需(n x)(n x)分析。分析。一般地，平水年频率一般地，平水年频率P=50%P=50%，枯水年（偏旱年）频，枯水年（偏旱年）频率率P=75%P=75%；特枯水年（干旱年）频率；特枯水年（干旱年）频率P=90%P=90
46、%或或P=95%P=95%。北方干旱地区，一般要做平水年（北方干旱地区，一般要做平水年（P=50%P=50%）、偏旱）、偏旱年（年（P=75%P=75%）二个典型年的供需）二个典型年的供需(n x)(n x)分析。分析。南方湿润地区，则做平水年（南方湿润地区，则做平水年（P=50%P=50%）、偏旱年）、偏旱年（P=75%P=75%）、干旱年（）、干旱年（P=95%P=95%）三个典型年的供）三个典型年的供需需(n x)(n x)分析。分析。第67页/共74页第六十七页，共74页。三、区域三、区域(qy)水资源供需平衡水资源供需平衡分析分析1.1.一次供需一次供需(n x)(n x)平衡平衡水
47、资源一次供需水资源一次供需(n x)(n x)平衡分析就是在流域现状供水能力与外延式增长平衡分析就是在流域现状供水能力与外延式增长的用水需求间所进行的供需的用水需求间所进行的供需(n x)(n x)平衡分析。平衡分析。水资源一次供供需水资源一次供供需(n x)(n x)分析主要目的是：了解和明晰现状供水能力与分析主要目的是：了解和明晰现状供水能力与外延式用水需求条件下的水资源供需外延式用水需求条件下的水资源供需(n x)(n x)缺口。缺口。主要回答三个问题：主要回答三个问题：确定在无新的供水工程投资条件下，未来不同阶段的供水能力和可供水量。确定在无新的供水工程投资条件下，未来不同阶段的供水能
48、力和可供水量。确定在无直接节水工程投资条件下，未来不同阶段的水资源需求自然增长量。确定在无直接节水工程投资条件下，未来不同阶段的水资源需求自然增长量。第68页/共74页第六十八页，共74页。n n确定现状开发状态下，未来不同阶段的水资源供需缺口确定现状开发状态下，未来不同阶段的水资源供需缺口(quk(quk u)u)，为确，为确定节水、治污和挖潜等措施提供依据。定节水、治污和挖潜等措施提供依据。第69页/共74页第六十九页，共74页。2.2.二次供需平衡分析二次供需平衡分析水资源二次供需分析，主要是在一次供需分析的基础上，在水资源需求方面通水资源二次供需分析，主要是在一次供需分析的基础上，在水
49、资源需求方面通过节流等各项措施控制用水需求的增长态势，预测不同水平年需水量；在水过节流等各项措施控制用水需求的增长态势，预测不同水平年需水量；在水资源供给方面通过当地水资源开源等措施充分挖掘供水潜力，给出不同水平资源供给方面通过当地水资源开源等措施充分挖掘供水潜力，给出不同水平年供水工程的安排；通过调节年供水工程的安排；通过调节(tioji)(tioji)计算，分析不同水平年的供需态势。计算，分析不同水平年的供需态势。通过供给和需求两方面的调控，基本实现区域水资源的供需平衡，或者使缺口通过供给和需求两方面的调控，基本实现区域水资源的供需平衡，或者使缺口有较大幅度的下降。有较大幅度的下降。第70
50、页/共74页第七十页，共74页。3.3.三次供需平衡分析三次供需平衡分析水资源三次供需分析，是在二次供需分析的基础上，进一步考虑跨流域水资源三次供需分析，是在二次供需分析的基础上，进一步考虑跨流域调水解决当地缺水问题，将当地水与外调水作为一个统一整体进行调调水解决当地缺水问题，将当地水与外调水作为一个统一整体进行调配。配。将二次供需平衡的供需缺口作为需水项，以不同调水规模的方案作为新将二次供需平衡的供需缺口作为需水项，以不同调水规模的方案作为新增供水项，参加水资源供需平衡。增供水项，参加水资源供需平衡。通过通过(tnggu)(tnggu)不同方案的对比和分析，为确定调水工程的规模提供依据。不同