浅析水量调度的研究现状与展望

浅析水量调度的研究现状与展望

周思思，曾钟辉

（抚河水文水资源监测中心， 江西 抚州 344000）

摘要：我国水资源污染严重，水资源相当匮乏，供需矛盾越来越紧张，它已经成为制约我国经济发展的瓶颈。解决水资源供需矛盾问题的主要途径和有效措施之一便是水资源合理调度。本文阐述了水量调度的国内外研究现状，分析了目前存在的问题，为后续水量调度研究提供参考意义。

关键词：水量调度，供需矛盾，研究现状

水是生命的源泉，世间万物都离不开水，对我们的生命起着重要的作用，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一，是不可被替代的重要自然资源。近年来，随着我国经济的快速的发展，人口爆炸性的发展，使得我国对水资源的需求日益增加，而且我国水资源污染严重，可用的淡水资源越来越少，水资源相当匮乏，供需矛盾越来越紧张，它已经成为制约我国经济发展的瓶颈。水资源短缺与水资源污染严重已经成为全世界关注的热点问题。在水资源匮乏问题比较严重的情况下，建设水利工程能在空间上对水资源重新分配，能有效缓解水资源时空分布不均的情况，也能缓解区域用水的问题[1]。

1. 国外研究现状

国外开展的水资源调度研究，最早源于四十年代Masse提出的水库优化调度问题。从研究单一工程调度问题到研究流域水资源调度问题。在1953年，USACE对美国密苏里河流域6座水库的运行调度问题进行了研究(Hall和Dracup，1970)。Masse等人在1962年提出了模拟技术在评价流域开发经济指标中的应用实例。随着计算机技术的发展，各种水资源管理系统模型相继产生，其中比较有影响的案例有美国麻省理工学院(MIT)研制的阿根廷河Rio Colorado流域的水资源管理模型。在理论上，20世纪80年代，N．Barus所著《水资源科学分配》和90年代由联合国出版的《亚太水资源利用与管理手册》两本书提出了水资源调配方法。到20世纪70年代计算机、遥测遥感技术和通信技术迅速发展之后，实时优化调度开始得到广泛应用。在1972年，Jamieson和Wilkinson根据系统的来水量进行实时调度，建立了水库防洪预报调度系统。AQUARIUS是用于流域水资源分配调度的模型系统[2,3]。

2. 国内研究现状

流域水量调度研究源自于实践需求，我国从20世纪60年代开始了以水库优化调度为先导的水资源分配研究。水量调度研究历经从开始对水量调度方法模型的研究到水量调度系统的研究，研究者们做了大量的研究工作。

（1）水量调度方法和模型研究。

水量调度常用的调度方法为现行调度方法、系统分析法、自适应法和适度优化法。之后在水量调度中逐渐地出现了一些组合模型，人工智能模型、WROOM模型、粒子群优化模型等，使水量调度的研究涉及范围越来越广。以模糊理论及运筹学理论为基础，并利用梯形模糊理论重心法对模糊参量进行去模糊化，构建了基于多模糊参量的水量最优调度决策模型。传统优化算法比智能优化算法求解效率低，例如线性规划在求解大规模复杂模型时计算量较大、计算时间较长，但线性规划全局寻优的优良特性驱使国内外学者对提升其求解效率的研究不断深入[4-6]。

（2）水量调度系统研究。

水量调度系统研究主要采用先进的技术配合水量调度方法和模型，目前研究学者做了大量的研究。有研究利用了面向对象技术研究开发水量调度决策支持系统，利用面向对象技术和可视化编程语言Visual FoxPro和Visual Basic进行水量调度决策支持系统的研究和开发；采用符合J2EE规范的AAF应用框架，建立了基于Web的干旱情况下的应急调水的仿真系统；设计了基于Web、GIS的水量调度信息查询系统，该系统采用B/S结构模式，实现了水量调度信息查询与相关统计分析功能[7,8]。

3. 存在问题

（1）由于水量调度问题的复杂性和不确定性，单纯利用调度模型进行水量调度在实际应用中往往存在一些问题。然而目前对于水量调度研究主要是通过研究调度模型力求满足实际水量调度需求，但大多数水量调度模型计算过程比较复杂，以往的调度模式还不能更好的满足水量调度业务需求，同时没有与水量调度规则结合，也没有充分的借鉴以往的历史调度经验。

（2）水量调度的手段相对而言较落后，信息化水平较低，传统的水利应用系统把模型和软件系统耦合为一体，难以根据实际水量调度业务需要适时的做出修改，系统可操作性、灵活性差，功能较单一，适应性较差，表现形式缺乏多样性，可视化效果不理想，在业务上缺乏可扩充性，不能满足实际业务需要。需要利用现代化技术研究开发流域水量调度仿真系统，为决策者提供决策支持，以提高流域水资源管理水平。

4. 结语和展望

水资源匮乏问题比较严重，供需严重不平衡，它关乎国家经济、社会发展和民生，是国家的重大战略问题。就我国水资源问题而言，我国水资源时空分布不均，用水矛盾突出。在水资源匮乏问题比较严重的情况下，建设水利工程能在空间上对水资源重新分配，能有效缓解水资源时空分布不均的情况，也能缓解区域用水的问题。

水量调度本身比较复杂，涉及社会、经济、资源、环境各个方面，影响因素众多，技术实现也较为复杂，需要不断的完善，以便为水量调度提供参考和借鉴意义。

参考文献:

1. 李娜.水资源管理现状问题及应对措施思考[J].河北农机,2021(05):29-30.
2. Ross A, Connell D. The evolution and performance of river basin management in the Murray-Darling Basin[J]. Ecology and Society, 2016,21(3).
3. 戴昌军. 汉江流域水量调度协商会议制度探索与实践[J]. 人民长江, 2020,51(03):13-16.
4. 林立，范土贵，陈一帆，等．松古平原水库并联调度应用研究［J］．人民黄河，2019，41( 增刊2) : 30－32．
5. 赵亚威,方洪斌.线性求解器在中长期水量调度中的应用研究[J].人民黄河,2023,45(01):82-86+92.
6. 雷晓辉，张利娜，纪毅，等．引江济淮工程年水量调度模型研究［J］．人民长江， 2021， 52( 5) : 1－7．
7. 王天晓,张琳,田雅婷.黄河内蒙古段水量调度技术服务优化研究[J].黄河.黄土.黄种人,2022(17):59-61.