飛云江流域水資源優化調度管理機制的探索

黃東洋，董小松

（溫州市珊溪水利樞紐管理中心，浙江 溫州 325002）

1 引言

水資源調度是水管理過程中的一項重要內容，其核心是要求在保障水利工程安全的前提下，按照水利工程的運行計劃，最大程度滿足用水需求為目的，制定水利工程對各用水主體的供水策略的一種控制運用技術。水資源調度的對象既包括江河湖泊等地表水，也包括待開發利用的地下水，調度管理的宗旨是實現水資源配置的“帕累托”最優。其目的是科學進行水資源管理，實現經濟、社會和生態環境的持續協調發展；在落實好水量分配方案的同時，保障生活用水、農業灌溉和生態用水需求，實現人和環境持續協調發展[1]。調度管理范圍為流域范圍內的水庫、閘壩、水電站、引調水工程等水利樞紐工程，運用行政、法律等多種調度手段，以達到水資源調度的目的。

根據水資源調度管理的緊迫性，可將其分為常規性調度和應急性調度[2]。

1.1 常規性調度

常規性調度又稱常態水資源調度。通常情況下，該調度按照年度計劃安排實施，是指在特定的區域或流域內，對于一定量的水量進行統一調度管理。例如珊溪水利樞紐工程中引水渠系工程。

1.2 應急性調度

應急性調度是指水資源應急調度。通常在緊急或特殊的情況下，如局部水體污染或特殊枯水年份等突發偶然性狀況下，通過氣象預警，水雨情數據支撐及預警預報結果，專家分析研判當前事件未來的發展趨勢，基于區域內現有的水工建筑物對水資源進行調度配置，加大水庫的泄流、改變水流走向等手段制定相應的應急方案[3]。例如珊溪水庫開閘泄洪。

2 現狀分析

飛云江位于浙江省南部，發源于景寧和泰順兩縣交界白云尖西北坡，流經景寧、泰順、文成、瑞安等縣市，全193 km，流域面積3 719 km2。祭坑為流程起點，向北下行至東塘稱為東塘溪，至泰順縣黃橋稱三插溪，下行至百丈口以下始稱飛云江，是浙江省第四大河、溫州市第二大河[4]。流域共有泗溪、玉泉溪、洪口溪、峃作口溪等16條一級入庫支流，水力資源豐富，已建成的珊溪水利樞紐程，是溫州500萬人口的供水水源，可供溫州市區、溫瑞平原及飛云江以南的平陽縣、蒼南縣等地區，素有“溫州大水缸”之稱。

2.1 存在問題

（1）水庫調度權限不統一。目前流域內大中型水庫管理單位不同，相應地調度權限也不夠集中，數據的匯集、信息的共享不夠通暢，影響流域內水資源最優配置。

（2）珊溪水庫供水與發電存在的矛盾。珊溪水電廠承擔著華東電網調頻調峰和事故備用的作用，其發電下泄流量主要受省調控制調節，因此電網調峰發電存在需求性變化，有時較難同時滿足下游河道的實際需水；如果后續時段來水少，常出現生活供水和生態調水不能同時滿足的情況[5]。因此，需要研究新的調度規則和調度模式，以保證水庫下游生態流量考核的要求。

（3）水資源調度多約束條件復雜。在區域水資源調度過程中，受地理位置、下游防洪設施、氣象預測不確定及當前技術水平的影響，加上考慮因素較多、各影響因素之間聯系密切，致使約束條件繁瑣且多呈現非線性關系，增加了水資源調度的難度[6]。因此，在釆用智能算法求解資源調度的多目標優化決策問題時仍存在諸多困難。

（4）水資源調度多目標模型構造困難。水資源調度模型是落實好水量配置方案、實現水資源最優配置的科學依據。由于水資源配置的多重屬性，即在資源方面要保持水循環系統本身的穩定健康；在經濟方面既要提高水資源的利用效率，又要發揮水資源的經濟效益；在社會方面要保障社會和諧穩定發展；在生態方面就是保障生態多樣性、穩定性；在環境方面就要保障生態可持續發展；因此，水資源調度是多目標的。同時，水資源配置方案規定了用水總量控制指標，又為水資源調度提供了邊界條件。再加上水資源系統固有聯系，建立精細化的水資源調度模型是一個挑戰。

2.2 調度流程

區域內水資源調度在正常情況下，根據氣象部門預報及歷年徑流量，統計該區域年度生產、生活用水需求生成需水方案，從而制定水量分配方案，通過調節水利樞紐設施，實現水資源配置。水資源調度流程如圖1所示。

圖1 水資源調度流程

2.3 生態流量滿足程度分析

流域生態流量是水資源開發利用、節約以及調度管理的重要基礎性工作，是推進生態文明建設的重要內容。自黨十八大以來，相繼印發《關于加快推進生態文明建設的意見》、《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》等文件，將生態保護擺在重要位置，對生態流量保障提出明確的要求[7]。

飛云江流域控制斷面包括珊溪水庫壩址、峃口水文站、趙山渡水庫壩址、林溪水庫壩址、六科水庫壩址、百丈漈水庫、東溪五級水庫壩址、高嶺頭一級水庫壩址、高嶺頭二級水庫壩址、仙居水庫壩址、三插溪水庫壩址在內的共11個主要控制斷面。本文取用控制斷面有長時間連續逐日徑流資料的峃口水文站，有十余年的實測資料的珊溪水庫、峃口水文站、趙山渡水庫、百丈漈水庫、三插溪水庫在內的4個主要控制斷面，基于上述有實測資料的斷面生態流量現狀的滿足程度進行評價[8]。

表1 主要控制斷面生態流量滿足情況

通過上述實測斷面生態流量滿足情況可知，峃口、珊溪水庫、趙山渡水庫等5個有實測數據的控制斷面生態流量滿足度仍較低，尤其百丈漈水庫、三插溪水庫均未滿足生態流量要求。

3 措施探討

3.1 掛牌設立飛云江流域調度管理中心

專門負責飛云江流域內水資源調度工作，負責流域內涉水水利樞紐工程，統籌發電和供水需求，做好年度水量配置計劃安排；制定常規性、應急性水資源調度，并具體負責水資源調度的實施。

3.2 構建多跨協同水庫聯合調度模型

考慮水庫發電和水量調度兩個因素，以發電流量作為耦合因子，建立多水庫聯合優化模型[9]。將水庫優化調度中各時間段的下泄流量在各個水庫發電機組進行優化分配，得到個機組最優出力之和作為水庫優化調度的計算，優化求解出最佳水庫運行方案，為制定不同情況及尺度下的水量優化調配方案提供理論依據。

3.3 打造“飛云江流域調度系統”

搭建一個飛云江流域各水庫數據集成和共享平臺，為上下游水庫協同作業、高效運行提供及時有效是數據支撐。依托“數字珊溪、智慧監管”庫區綜合管理平臺，開發構建一套信息共享、機制暢通的實用性及靈活交互的調度系統。

3.4 建立飛云江流域生態流量應急調度機制

在原飛云江流域水量調度的基礎上，根據最低生態流量考核要求，按照汛期和非汛期不同調度期進行水資源調度。汛期時，按照各自水庫防洪調度方案執行，下泄流量的控制按相應水庫下游防洪對象的防洪標準要求；非汛期時，除了保證個水庫壩址流量滿足生態基流要求外，應當充分考慮峃口、趙山渡斷面生態流量要求。

3.5 加裝生態流量發電機組

為滿足峃口水文站斷面生態流量要求，保障飛云江流域生態流量考核達標，可考慮在珊溪水庫壩址加裝生態流量發電機組。枯水期大發電機組停止運行時，啟動生態機組，兼顧發電的同時，確保水庫下游河道保持長期流水狀態。構建生態流量保障長效機制，統籌水庫防洪、供水、灌溉、安全發供電等要求開展生態流量調度運行，充分利用水資源，保障下游河道生態基流。

3.6 流域水資源應急調度管理

針對枯水期、持續干旱等情況，應合理統籌生活、生產、生態供水，盡量保障河道生態基流；當出現極端情況下，應按照供水優先級執行供水計劃。當峃口、趙山渡斷面流量降至預警流量時，應及時組織實施應急調度，統籌調度上游水庫，實施水庫應急泄洪方案，加強水文監測等措施，確保峃口、趙山渡斷面生態流量達標。對于河道外用水要制定嚴格管控用水要求，制定特殊干旱年干旱期節水、管理措施，把控用水指標，嚴格限制超計劃用水，強化流域水資源統一調度，最大限度滿足生態流量基本要求。

4 結束語

飛云江流域面積大、支流水系多，大小型水庫眾多，管理權限不集中，增加了流域水資源的統一調度、統一管理的難度。本文從飛云江流域水資源調度所面臨的困難入手，提出針對流域內水資源調度問題的幾點建議，以期流域內水資源得到合理配置和高效利用。近年來，國家大力推進生態文明建設，中共中央、國務院相繼印發一系列文件，把江河湖泊保護擺在重要位置，對加強河湖生態需水保障提出明確的要求，生態流量達標考核日趨嚴格；因此，在現有水資源分配、調度的基礎上，要統籌好生態需水。

另外，在調度的方案計劃、調度的監督管理等方面上，由于水資源管理的復雜性，導致其具體實施上還不夠完善，在調度方面還需要不斷優化和完善。因此，今后水資源調度的管理應重點從以下幾個方面開展：

（1）加強水資源的統一調度管理。考慮到我國江河流域和調水工程眾多，需由各級水行政主管部門根據需要，對地區之間、部門之間、行業之間的水資源分配進行協調。根據需要建立利益相關方參與的調度協商機制，通過協商溝通平衡多方需求，達成共識，實現共贏。提升組織協調能力，統籌好區域和流域的關系，實現水資源的統一調度。

（2）促進水資源調度機制的建設。完善水資源管理制度，建立事權清晰、分工明確、行為規范、運轉協調的水資源管理工作機制。做到依規調度，保障水資源調度體制、機制暢通。要重點做好水資源常規性調度，對于應急方面的調度，既要做好預警預報工作，又要結合水利樞紐工程的實際。不斷完善水資源管理制度，建立長效調度機制。

（3）加大水資源研究。通過對水資源的基礎數據的研究和分析為水資源的合理調度提供基礎保障，使得制定水量分配方案和取用水總量指標體系就顯得尤為重要。只有把握好整個水資源的占比和其他非常規的水資源統一調度，才能建立好對應的水源調度體系。

（4）強化珊溪水源保護宣傳力度。飲水安全事關人民群眾生命安全和身體健康，必須從源頭上層層把關、嚴格監管，思想上要高度重視，行動上要落到實處。通過護水先鋒行動，廣播、視頻、公眾號等自媒體的形式，將水源保護，水資源調度重要性廣泛宣傳，讓護水觀念深入人心，切實守護好溫州人民的“大水缸”，最大限度發揮飛云江流域水資源的社會效益、經濟效益、生態效益。