引漢濟渭工程運行與調度關鍵技術研究

楊 寧

（陜西省引漢濟渭工程協調領導小組辦公室 陜西 西安 710004）

1 項目概況

引漢濟渭工程是一個非常復雜的水資源配置系統工程，工程難度極大，牽涉面廣，影響因素多。在促進關中和陜西的經濟發展的同時，要統一考慮黃河水量配置、陜北榆林和延安的水資源配置、渭河上下游分水等，將涉及全陜西省陜南、關中、陜北，涉及國家南水北調中線，涉及陜西和湖北在漢江上的上下游的關系，涉及電力、水利及中央、地方等利益等，因此必須詳細規劃，以保證社會經濟與生態環境要協調發展，經濟布局和水資源布局協調發展。

工程建成后，引水線路上的兩個重要調蓄水庫——黃金峽水庫和三河口水庫，位于秦嶺南坡的暴雨集中區，其防洪調度和水資源調度任務交叉耦合，調度系統復雜，實時性要求高。此外，15億m3漢江水翻越秦嶺后，關中地區現狀55億m3的供水系統格局將面臨重大調整，水資源的優化配置問題是工程效益能否充分發揮的關鍵。由此可見，引漢濟渭工程的運行調度涉及面廣、技術復雜，因此，對引漢濟渭工程運行調度中所涉及的關鍵技術進行研究是非常必要的，也是工程能否充分發揮經濟效益和社會效益的關鍵。

2 研究的重點和方向

2.1 引漢濟渭工程調度數據資源整合與集成

引漢濟渭工程是一項復雜的系統工程，工程的運行調度涉及的信息量巨大。各方數據包括：水文觀測信息、水文整編信息、水利工程信息、水利空間信息、遙感信息、水資源信息、水能信息、水利技術標準數據和水利行政管理信息等。因為數據資源是分布式的，同時數據需要分級分部門進行更新和維護，所以在重視各測站點信息采集同時，還應加強遙感等空間面上信息的采集。為了更好地對以上數據進行組織管理以及構建應用，需要對多源數據進行集成。即針對不同數據源，通過數據倉庫及數據集成中間件，數據復制技術實現數據有效處理和管理，通過構建數據的集成環境，最終實現數據在數據中心的統一集成。

2.2 引漢濟渭工程運行調度可視化仿真系統

采用數字地球、全景再造、Flex仿真作為關鍵技術，將 GIS、RS、GPS予以集成，并在瓦片金字塔上完成空間信息的存儲與方案，建立空間視域模型、地形訪問環境和網絡地圖服務，為地形剖面繪制、現場圖像投影、三維實景仿真、三維Flex模擬、重點工程檢測等建立訪問接口和互操作服務。在此基礎上，構建了基于數字地球的引漢濟渭工程運行調度可視化仿真系統，實現了對工程運行調度的可視化仿真和情景再現。

2.3 引漢濟渭工程運行調度綜合集成服務模式及平臺

要突破傳統的按功能應用的模式，在信息、計算、決策、智能等方面由平臺提供服務（應用支撐），快速組織出新的有適應性的應用。通過建立業務應用組件庫（解決問題的方法組件化）、主題服務標準庫（由事件驅動，形成應用主題）、應用知識圖庫（解決問題的過程或方法、信息融合、知識形成等的圖形化），提出基于平臺、組件、主題、可視化的應用模式，即：平臺支持下的應用；由組件、主題、知識圖快速組織的應用；豐富的多元信息可視化表現的直觀應用；由構建應用系統來提供應用服務。

2.4 引漢濟渭工程運行調度的業務應用支撐庫

在傳統工程運行調度的理論、模型、方法研究的基礎上，以新模式要求，建立主題庫、知識圖庫、組件庫。以運行調度主題、業務處理流程、業務處理計算單元等為設計主線，研究與建立應用支撐庫。具體包括：研究建立引漢濟渭工程運行調度中預報模型組件庫；研究建立引漢濟渭工程運行調度模型組件庫；研究建立引漢濟渭工程運行調度的方法庫；研究建立引漢濟渭工程運行調度的知識圖庫。

2.5 引漢濟渭水源區水庫、電站、泵站聯合調度方案

以引漢濟渭水源區水庫、電站、泵站經濟運行調度為目標，研究建立引漢濟渭水源區徑流預測模型，開展引漢濟渭水源區長期、中期、短期及實時徑流預測。構建黃金峽水庫水電站、三河口水庫水電站多目標優化調度模型，研究基于進化計算的多目標優化算法，制訂黃金峽水庫和三河口水庫的防洪、供水、發電調度方案及調度規則。以引漢濟渭水源區多年平均供水量最大、枯水年供水量最大、系統運行費用最低等為調度目標，建立黃金峽、三河口水庫的聯合調度模型，研究制定黃金峽、三河口水庫聯合調度規則和調度方案。構建引漢濟渭水源區一維水動力學模擬模型，對引漢濟渭水源區聯合調度方案進行水文、水動力學模擬評價。為引漢濟渭水源區水庫、電站、泵站科學運行和合理調度提供科學理論基礎。

2.6 引漢濟渭工程受水區水量調度研究

以引漢濟渭工程受水區水量調度為目標，建立受水區長期、中期、短期及實時徑流預報模型，實現受水區來水預報；以二元水循環模擬模型為基礎，建立受水區需水預測模型及方法，實現引漢濟渭受水區年度、季度和月度需水預測；綜合考慮外調水和當地水的協調，提出適應于引漢濟渭外調水過程的最優調度方式，建立受水區水資源綜合利用效益最大模型，優化水資源分配方案，實現受水區水量的科學、合理調度。

3 具體實施方案

為有效緩解關中地區水資源供需矛盾，引漢濟渭工程采用整體一次立項建設，分期配水。工程2020水平年由漢江向陜西關中地區調水10億m3左右，2030水平年在實施南水北調中線后期水源工程建設后調水規模可達到多年平均15億m3。

引漢濟渭工程的具體方案是在漢江干流石泉水電站庫尾洋縣境內修建黃金峽水庫壅高水位，通過位于黃金峽水庫庫區左岸的良心河泵站和連接兩庫（黃金峽水庫、三河口水庫）的黃（黃金峽水庫）三(三河口水利樞紐)輸水隧洞，將漢江干流水引入到在漢江一級支流子午河上，佛坪縣與寧陜縣交界處的三河口水利樞紐，經水庫調節后以長隧洞穿過秦嶺自流送入渭河一級支流黑河金盆水利樞紐庫內，最后經金盆水庫增建工程的放水設施向關中地區各用戶供水。通過理論研究、技術攻關，解決引漢濟渭工程運行調度中的關鍵技術問題；建立引漢濟渭工程運行調度綜合集成服務平臺，為工程的運行調度提供信息服務、計算服務和決策服務，為工程的運行調度提供技術支撐。

4 效益分析

4.1 經濟效益

根據最新的研究成果表明，我國水資源短缺量在不同豐枯年份差異懸殊，平均在300億m3/年，直接造成的經濟損失每年約1800億元左右，其中工業經濟損失約1500億元左右，農業損失300億元左右。通過技術攻關，并以信息化手段提高水資源管理水平，提高水資源利用效率，減少資源短缺量10%～20%，其直接經濟效益就是180億元/年～360億元/年。本項目作為國家“十二五”的重點工程，直接經濟效益重大。

4.2 社會效益

除具有顯著的經濟效益外，研究還具有一定的社會效益。首先，通過科學的運行調度，促進了水資源節約型和水環境友好型社會建設。本項目的實施，為引漢濟渭工程的科學運行、合理調度奠定基礎，經過科學的運行調度，實現了水資源蓄豐補枯、優化調度，保證了流域生產、生活用水，大大提高了水資源利用效率和水環境質量，發揮了水庫等作為水資源配置工程的價值和意義，為地方經濟發展和保障糧食安全做出貢獻。其次，可以進一步將加強水資源的調控能力和調度管理水平，為工程的運行調度提供科學、合理的方案。

5 結論

引漢濟渭工程作為陜西省最重要的水資源戰略性配置工程，對陜西省的經濟社會發展，對關中經濟區，乃至整個西北經濟社會發展，都有著舉足輕重的作用。引漢濟渭工程不僅可以解決關中地區的缺水問題和改善渭河下游的水環境狀況，還可聯通漢江、黃河，成為組成國家大水網的一部分，十分有利于長江和黃河的水資源優化配置，也有利于黃河上、中、下游水資源配置和統一調度。

進行引漢濟渭工程運行與調度關鍵技術研究，不僅對該工程的建設和運行期管理提供重要的指導意義，也為其它工程的運行調度關鍵技術研究提供借鑒，具有重要的應用價值和推廣價值，確保引漢濟渭工程的順利實施和安全運行。