第3章　跨流域水库群最优调水、供水过程耦合研究

我国水资源时空分布不均，与经济社会需水要求极不匹配。跨流域调水工程对缓解水资源时空分布矛盾，满足经济社会需水要求具有重要作用。因此，在国家层面，我国兴建了“四横三纵”的南水北调跨流域调水工程；在区域或流域层面，引滦入津工程、山东省和山西省大水网工程，辽宁省东水西调工程开始兴建或已投入使用。水库群作为跨流域调水工程中主要的水量调蓄设施，其调度运行是否合理直接关系到工程效益的发挥。

目前，关于跨流域调水问题，国内外学者已经开展了大量研究工作。Dosi等考虑不确定性来水，分析研究了跨流域调水工程的最大蓄水和最大输水能力。Matete等提出了用来分析跨流域调水经济效益和环境影响的一般分析框架，以利于水资源的可持续利用。Carvalho等分析了策略选择方法在跨流域调水利益冲突协调中的应用。Sadegh等提出了基于模糊博弈理论的跨流域水资源优化调配新方法。Bonacci等描述了跨流域调水对水源区和受水区水文情况的影响。在国内，方淑秀等以引滦工程为实例，研究跨流域引水工程多水库联合供水的优化调度问题，根据该工程的特点，建立了统一管理调度和分级管理调度两种模型。王劲峰等认为在跨流域调水决策中遇到的“是否需要调水、调多少水和如何分水”，在扣除保障用水之后，这三个问题都取决于调水的经济效益。为此，他们提出了水资源在时间、部门和空间上的三维优化分配理论模型。赵勇等运用系统仿真理论建立南水北调东线工程的水量调配仿真系统和水量调度模型，进行水量调配计算，并引入基于数理统计的拉偏试验方法进行了仿真试验分析。冯耀龙等从水资源承载力分析的角度，提出了跨流域调水应遵循的原则，并通过模糊数学方法建立了各原则实现程度评价的隶属函数，并以引滦入津跨流域调水系统为对象，分析评价了2000年度引滦入津调水的合理性。江燕等为确定引哈济锡调水工程规模，建立了考虑多水库多目标的调水工程规模优选模型，以投资费用为评价参考，优选出适宜的工程规模。王国利等分析了调水方案决策的多目标性和群决策特点，研究基于“满意原则”的多人多目标决策模型，重点针对决策者利益的有限冲突性，提出基于协商对策的多目标群决策模型，并用于辽宁省“引细入汤”工程的三方仲裁。

从上述研究工作进展综述中，可以看出目前关于跨流域调水的研究工作主要集中在跨流域水资源优化分配、方案比选、不确定性分析以及跨流域调水冲突协调的策略选择和水文影响等方面，关于跨流域水库群最优调水、供水过程的耦合研究开展得很少。确定跨流域水库群最优调水、供水过程需要统一考虑跨流域水库群联合供水问题和调水问题，两者相互影响，共同决定跨流域水库群联合调度运行效果的优劣。其中，调水问题解决水资源在不同水库间的分配问题，决定了水库来水、蓄水状况，故对水库供水具有直接影响。水库向用水户供多少水，决定了水库的蓄水量，进而影响水库是否接受调水或者向外调水。由此可见，在跨流域水库群联合调度中，调水和供水问题不能分开独立研究。为了解决跨流域水库群最优调水、供水过程联合确定问题，本书采用0-1规划方法对该问题进行描述并建立优化模型，采用智能演化算法对模型进行求解，得到水库群最优调水、供水过程，并采用实例对模型与算法的有效性进行验证。明确跨流域水库群最优调水、供水过程，不仅可为采用隐随机优化方法确定跨流域水库群调水规则和供水规则提供最优化样本过程，而且对跨流域调水系统调度运行评价具有重要意义，值得深入研究。