（农业工程专业论文）雪野水库多目标动态供水模型研究.pdf

中国农业大学硕士学位论文摘要 摘要 我国是一个水资源十分缺乏的国家，水资源的缺乏已严重影响了经济社会的发展，特别是 北方地区尤为明显。为了缓解水资源的不足，许多已建以农业灌溉为主的水库增加城市或工业 供水任务，水库已由过去的单耳标服务转变为向农业、城市、工业等供水的多目标服务，因此， 在水库运行时期需要进行水库多目标供水决策分析研究，尤其是水库各目标供水量不断发生变 化时，即各供水量处于动态时，特别需要进行分析和研究本次研究文以莱芜市雪野水库为例， 对水库多目标动态供水进行了研究，主要研究内容包括：水库来水分析、水库农业和工业供水 分析、水库现状多目标供水方案的分析和水库动态多目标供水模型的构建。基于水库供水现状， 以工业供水为第一目标、以农业供水在确保灌溉设计保证率情况下的最大灌溉面积为第二目标， 以水库可供水量，最小灌溉面积、预留库容等为约束条件，用长系列时历法解算出合理的现状 供水方案，并在此基础上，利用数理统计的方法构建了水库动态多目标供水模型 关键词：水库多目标，动态供水模型，长系列时历列表法。 a b s t r a c t c h i n ai sac o u n t r yw i t ht h ep r o b l e mo f w a t e r 伸s o i h c 嚣s h o r t a g e t h el a c ko f w a t e rr e s o 嘲h a s a l r e a d ys e r i o u s l yi n f l u e n c e dt h ed e v e l o p m e n to f s o c i e t ya n de c o n o m y , e s p e c i a l l yi nt h en o r t hr e g i o n t oe o s et h es c a r e i t yo f w a t e rr e s o u r c e s , m a n yr e s e r v o i r sw h i c hh a v e b e e nb u i l tm a i n l yf o ra g r i c u l h a l i r r i g a t i o nh a v et oi n c r e a s et h et a s ko fu r b a no ri n d u s t r i a lw a t e rs u p p l y ；t h er e s e r v o i r sh a v ea l r e a d y c h a n g e df r o ms i n g l e - o b j e c t i v es e r v i c 七i n t om u l t i - o b j e c t i v es e r v i c e , w h i c hm e a l bs u p p l yw a t e rt o a g r i c u l t u r e , c i t ya n di n d u s t r y t h e r e f o r e , i ti sn e c e s s a r yt os t u d yo i lt h er e s e r v o i rm u l t i o b j e c t i v ew a t e r s u p p l ys t r a t e g yi nt h er e s e r v o i r0 1 ) 口瞰j p e r i o d ，p a r t i c u l a r l yw h e nt h ew a t e rs u p p l yt a r g e tc o n s t a n t l y c h a n g e s , t h a ti s t h ed y n a m i cw a l e rs u p p l y b a s e do i lt h em u l t i - o b j e c t i v ed y n a m i cw a t e rs u p p l yo f x u e y er e s e r v o i ri nl a i w uc i t y , t h es t u d y m a i n i yi n c l u d e ：t h ea n a l y s e so f t h er e s e r v o i rw a t e ri n c o m e s ，t h ea n a l y s e so f t h er e s e r v o i ra g r i c u l t u r a l a n di n d u s 仃i a lw a t e rs u p p l y , t h ea n a l y s e so f t h er e s e r v o i rm u l t i - o b j e c t i v ew a t e rs u p p l ys c h e m e ，a n dt h e d e v e l o p m e n to ft h er e s e r v o i rd y n a m i cm u l t i - o b j e c t i v ew a t e rs u p p l ym o d e l b a s e do nt h ec u r r e n t r e s e r v o i rw a t e rs u p p l ys i t u a t i o na n du s i n gl o n gs y s t e mt i m ec a l e n d a rm e t h o dt og 竹t h er e a s o n a b l e w a t e rs u p p l ys c h e m e ，t h er e s e r v o i rd y n a m i cm u l t i - o b j e c t i v ew a t e rs u p p l ym o d e li sd e v e l o p e db y s t a t i s t i c a lm e t h o d s 。t a k i n gi n d u s t r i a lw a t e rs u p p l y 鹳t h ef i r s tg o a l 。t h eb i g g e s ti r r i g a t i o nmu n d e r i r r i g a t i o nd e s i g nr e l i a b i l i t y 豳t h es e c o n dg o a l ，c o n s i d e r i n gt h ea b i l i ho fr e s e r v o i rw a t e rs u p p l y , m i n i m u mi r r i g a t i o na r e a , “：s e ec a p a c i t yo f t h er e s e r v o i ra n do t h e rc o n s t r a i n t s k e yw o r d s ：r e s e r v o i r , m u l t i - o b j e c t i v e , d y n a m i cw a t e rs u p p l ym o d e l ，l o n gs y s t e mt i m ec a l e n d a r m e t h o d 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 铋舡绋 帆叼年；月l 细 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名；刍 司让儒 导师签名： 彩。咱 f 时间：砷年6 月l 怕 时间：之力z ) 7 年月g 日 中冉农业大学硕士学位论文 第一章概述 1 1 选题背景 1 1 1 我国水资源概况 第一章绪论 我国水资源总量居世界第六位( 如表1 - - 1 ) 但是，按照1 9 9 7 年人口统计，人均水资源量为 2 2 2 0 m 3 。仅为世界人均水资源量的1 3 ，到2 l 世纪中叶，我国人均水资源将接近1 7 0 0 m 3 ，进入水 紧张的国家。从城市的状况来看，由于城市人口密集、工业发达，用水需求过度集中，人均拥有的 可利用淡水资源量就更加稀少，远远低于全国平均水平城市化是世界各国的发展趋势，而城市 缺水也成为全球关注的问题【1 j 加之我国在今后一段时期内工业化和城市化进程星加速之势，因 而研究工业和城市的供水保证问题势在必行。 襄l i各目年径漉总，人均，亩均水量 往l 外田人r l 按1 9 7 9 年联台田缓计氟，全世界人口接1 9 9 1 年世界人口撬计曩我国 口，并地接1 9 螺年置累统计最 我国水资源开发利用主要存在以下问题： ( 1 ) 水资源总量丰富，人均亩均水资源占有量少 如前所述，我国水资源总量较大，居世界第六位，但由于我国人口众多，地域辽阔，导致人 均和单位面积上的水资源量均较小。属于世界上的贫水国之一这一情况表明，我国水资源短缺 问题严重，必须合理配置水资源，厉行节约用水，加大水资源管理力度，以保证我国水资源的可 持续利用。 ( 2 ) 水资源的空间分布不均匀 由于我国所处的地理位置和特殊的地形、地貌、气候条件，使得我国水资源总体分布状况是 l 中罾农业大学硕士学位论文第一章概述 南多北少，与人口、耕地、生产力布局不相匹配( 如表i - 2 ) 水资源主要集中在长江流域、珠江 流域、东南，西南诸河等四片，而长江流域以北地区尤其华北地区，这里人口、耕地占全国的1 3 左右，但水资源量却只占全国的7 7 所以，华北地区是我国永资源最短缺的地区仁1 ( 3 ) 水姿源的时间分布不均匀 从全国来看，我国大部分地区冬春少雨，夏秋多雨南方各省汛期一般为5 8 月份，降水 量占全年的6 0 7 0 ，而华北、西北和东北地区，年降水量集中在6 9 月份，占全年降水的7 0 8 0 o n 水资源在时间上的分布不均，导致降水和用水时问上的不协调由于过分的集中降水或 过分的干旱，形成洪涝灾害和干旱灾害，使得我国农业生产不稳定，水资源供需矛盾十分尖锐 囊1 - - 我国水资番地域分布情况裹 ( 4 ) 水资源供需矛盾尖锐 我国是个干旱缺水严重的国家，随着我国经济的迅速发展。人民生活水平逐步提高，工业化 和城市化步伐的加快，使得用水量急剧增加。我国缺水城市由8 0 年代的2 3 6 座增加到9 0 年代的 3 0 0 座。缺水总量由1 2 0 0 万m 3 ；3 t 增加到1 6 0 0 万m 3 ，天1 4 1 。据预测，2 0 1 0 年全国总供水量为6 2 0 0 亿一6 5 0 0 亿m 3 。相应的总需水量达7 3 0 0 亿m ，供需缺口近1 0 0 0 亿m 3 。2 0 3 0 年全国将缺水4 0 0 0 亿一4 5 0 0 亿m 3 ，到2 0 5 0 年全国将缺水6 0 0 0 亿7 0 0 0 亿o 【”。因此，2 1 世纪我国水资源供需面 桩非常严峻的形势。 1 1 2 莱芜市水资源开发利用存在的主要问题 ( 1 ) 莱芜市地表水主要供水水源地葺野水库来水呈衰减趋势 衰减的主要原因，一方面由于雪野水库上游修建大小水库及多座蓄水工程使得上游用水增 加，另一方面雪野水库上游近年来连续干旱少雨使得来水减少如果这种趋势延续，来水衰减的 问题会更加严重 c 2 ) 工业和城市快速发展使用水迅速增长 由于整体发展中未能协调好人口、资源、环境和经济，社会发展的关系。工业产业全面发展， 2 中国农业大学硬士学位论文第一章概述 城市人口急剧增加，建设规模的不断扩大，造成水资源不合理利用和严重浪费 ( 3 ) 地下水超采严重 由于地表水来水的减少，在地表水严重不足的条件下，为了满足人口急剧增长和城市规模不 断扩大的用水需求，莱芜市靠超采地下水来维系 1 1 3 课题研究背景 近代水资源开发利用策略思想的第一个重要的发展，就是综合利用思想的发展、落实和整 体观点的兴起。目前水资源利用的趋向，愈来愈向多单元、多目标发展，规模范围日益增大 水资源又不能无限制满足需求，有很多矛盾要协调，因此需整体地、综合地考虑。把系统分析 的方法引入水资源系统的规划、调度成为研究水资源开发利用的新方向嘲 用系统的概念和系统分析的方法来求解水资源开发利用中的问题是第二次世界大战后开始 的，至今已有半个多世纪了随着社会经济的不断发展，水资源紧张情况和环境问题的日益突 出，很多地区对水资源的综合利用和综合管理的要求也愈来愈迫切，愈来愈广泛复杂。从性质 上讲，已经从单纯的对水量水能的要求发展到对水质的控制要求( 物理的和生化的) ，从防灾兴 利、发展到防害兴利。从地域范围讲已从一个河段，一条河流，扩大到整个河系流域甚至跨流 域的开发治理从服务部门讲，已经从传统的农业灌溉、电力，给水、航运，扩大到环境、社 会经济和社会福利方面。因此典型的水资源的开发管理问题，往往涉及到广大的地区范围内众 多的河流、土地上多个工程、多个开发目标、多种约束、多种影响构成的完整系统如何合理开 发和管理的问题。显然它是一个相当复杂的问题因此必然需要一种相适应的有广泛性的新途 径来分析和求解”j 。 系统分析目前还在创建和发展阶段，例如与各种目标有关的系统输出定量化量度问题，特 别是对环境质量目标定量的问题，以便能对各种目标的系统输出进行更好地分析对常遇的典 型水资源问题建立通用模型和程序( 如都市给水规划，地区水评价，防洪规划等) 水资源开发利用策略思想近代的第二个重大发展是指水资源利用的可持续发展问题。可持 续发展，其一般性概念的由来是由于近三四十年来世界人口的不断膨胀及社会生产力的极大提 高，造成不少自然资源的过度开发消耗和污染物质的大量排放，从而导致全球性的资源短缺， 环境污染和生态破坏的严竣形势不断加剧，对社会经济的持续发展和人类自身的生存环境构成 不断加重的障碍，而于上个世纪8 0 年代初开始提出的一个重大问题和新的发展观念它是指： 为了满足人类社会的发展和提高人们生活水平的需要而追求经济发展时，不能光以国民经济生 产总值的增长为主要目标，以工业化为基本内容，忽视资源的合理开发利用，及牺牲环境作为 代价的这种传统的经济发展模式而是要寻求一种人与自然和谐相处，协调发展的新模式，使 保护自然、资源和生态环境与发展经济、满足人类的需要和改善人类生活质量的要求有机地结 合起来。 采用可持续地开发、管理淡水资源的正确途径，以保证人类社会和人类生存环境的持续发 展，就是要采取总体途径去发展人类社会和经济，保护人类赖以生存的自然生态系统。为达到 这个要求，就必须在开发利用水资源的活动中，注意水在自然界的全部循环过程和因水的开发 中国农业大学硕士学位论文 第一章概述 利用而对这个过程的干扰，必须对水资源的现行管理制度和方法加以改进，对水资源实行总体 多目标管理，应当以服从全人类的发展和环境保护的全面需要为前提，而不是只考虑某个部门 或某个门类用水的需要 水资源开发利用多目标优化为经济、环境和社会可持续的协调发展，如何正确和更有效地 管好，用好水资源；如何把这种已孕育、萌生的新的观念在水资源( 工程) 系统的规划和运行管 理工作中，不断探索前进。逐步体现以造福于人类社会，这已是水利工作者所面临的一项时 代任务 2 9 1 综上所述，我国北方地区人均水资源拥有量少部分城市水资源短缺十分严重，因此。研究 合理开发利用有限的水资源，探讨水资源的优化配置方法具有十分重要的意义 1 2 选题的目的与意义 雪野水库是莱芜市最大的地表水源，也是该市工农业生产最主要的供水水源地目前，该 水库承担着莱芜、莱城两个电厂，莱钢大“h ”型钢厂的供水和雪野水库灌区灌溉的任务随 着该市经济社会的快速发展和用水需求的不断增长，水库水资源供需矛盾将更加突出，如何优 化水库供水分配方案，满足各项供水目标，尤其是在各目标供水量发生不断变化时，需要通过 分析和研究，建立水库的动态供水模型。 本课题的研究将在全面调查水库水资源状况、供水状况基础上，对灌区用水、工业用水( 包 括冶金和电厂用水) 进行全面分析，解算水库现状多目标供水方案，并在此基础上，提出雪野 水库动态多目标供水模型。为水库科学、合理调度提供有利条件 1 3 国内外研究现状 水库单目标供水规划是求解一个晟优或拟最优的规划方案或运行方案，在模型建立以后， 通常采用应用分析技术直接求解，一般得出解析的或数值的最优解，主要包括线性规划、非线 性规划和动态规划最为常用1 6 1 。 水库多目标供水规划常常是指优化目标不只一个时，有两个或两个以上，属于多目标规划 问题。多目标规划，也称多准则规划，主要不同于传统的单目标规划的方面是目标函数不只一 个一般的不可能使各目标同时最优，只能是求得非劣解集。多目标最优化迄今为止至少有3 0 多种不同的方法，c o h o n 按如何处理优先性的特点划分为三大类i “”捌 ( 1 ) t c 曲线生成法 包括：权重法；约束法：多准则单纯形法：自适应寻查法：协调规划法这类方法的目的 都是求解非劣解集生成技术提供了从多目标模型中所可吸取的全部情报，在求非劣解集时， 不需要先从决策者获取优先性的情报，而是从生成的非劣解集就可明确地进行目标间交换比的 分析 其中权重法的想法早在1 9 5 1 年库恩和塔克在提出纯量最优化问题时就同时提到了非劣解 4 中国农业大学硕士学位论文第一章概述 条件，该法是对不同的目标给予相应的权重，把各目标函数的加权和作为总的单一的目标函数， 求此线性规划的，问题( 或n l p 问题) 的最优解，即为非劣解集中的一点，根据各种不同的 权重组合同上求解，就可生成非劣解集权重法的特点是权重模型本身的构造简单对目标函 数的线性或非线性并无要求，适应面大其缺点是计算工作量大，且在应用于无公度的几个目 标的多目标规划时，其得出的加权和目标函数的物理意义亦是含混不清的 约束法是从全体目标中拂选一个作为主目标把其余的目标函数都作为约束条件来处理和 引入模型约束法的通用性优于权重法，在运算上也优于权重法，但也存在计算效率不高的问 题，但随着微机计算速度的加快，该问题可以逐步得到解决，另外也可能存在漏解的问题 ( 2 ) 依赣于事先排定的优先顺序 包括：目标规划；效用函数估价和最优权重法；消转法：替换价值交换法。 其中的目标规划法是查尔斯和库柏1 9 6 1 年首先提出的，此法是基于对距每一且标的标的值 的绝对离差，进行加权，然后使加权的离差和最小化。该法在计算工作上与t c 曲线生成法相 比是有较高效率的，但其得到的解要做广泛的灵敏性分析，以确证其解为非劣，例如当标的值 设定在可行集内时，则此法可能给出一个劣解| 3 5 - 3 7 1 替换价值交换法是1 9 7 4 年h a i m e s 和m a r k s 所提出，此法最大的优点是可用于目标数较多 时，但其工作量相当大，一般随目标数目的平方而增加 ( 3 ) 优先性逐步排定的方法 包括；分步法；序贯多目标问题解法及其他各种对话式方法。这类方法的共同步骤是；先 求一个非劣解然后征询决策者对此解的反应，并相应地改善次问题。如此重复进行计算直到 满意的结果，文献 1 2 - 1 5 等都在这方面提出了研究成果 另外，2 0 0 2 年林浃孝完成的西苇水库多耳标供水规划优化决策，2 0 0 3 年南京水利科学研究 院的倪深海等进行了多水源多目标供水系统模拟模型研究，2 0 0 5 年，尹正杰等对水库多目标供 水调度规则进行了研究。2 0 0 6 年，杜守建等对多目标调度模型在尼山水库的应用进行了研究， 他们都分别用不同的分析方法从不同侧面对水库如何进行多目标综合利用进行了研究和分析， 提出了些前瞻性的指导理论u 嘲还有其他很多专家学者在这方面也做了大量工作，这里不 再一一列举。 雪野水库目前是菜芜市境内最大和最主要的供水水源地，其对国民经济的重要性不言而喻， 分析其多目标供水能力，使其达到最佳的供水效益，是目前亟需解决的问题，而关于该水库合 理的动态供水模型目前尚未研究，拟通过长系列调算的方法并结合约束法的原理求得现状供水 方案，并在此基础上构建该水库的多目标动态供水模型是本次研究的关键所在 1 4 主要研究内容与方法 1 4 i 本课题研究的主要内容 本课题主要研究内容包括以下几个方面； 中国农业大学硕士学位论文第一章概连 ( 1 ) 雪野水库历年来水状况分析：从1 9 6 5 年到2 0 0 5 年4 0 年水库天然径流量和现状工程 条件下水库来水量计算 ( 2 ) 雪野水库供水分析：水库灌溉和工业供水现状分析 ( 3 ) 水库现状多目标供水方案的求解：求解出水库现状供水约束条件下最佳供水方案 ( 4 ) 水库动态多目标供水模型的构建：这种模型在工业供水或者灌溉面积发生变动时，很 容易得到水库的供水方案 1 4 2 本课题的研究方法与技术路线 以水库现状来水和供水资料为基础。利用约束法的原理初设水库现状多目标供水方案，根据 初设的供水方案编制模拟运算程序，计算出现状多目标供水最佳方案。在此基础上。变动其中 一种目标的供水量，形成一个供水方案的系列，运用数理统计的方法构建水库动态多目标供水 模型 研究的技术路线为：收集资料，包括水库的水文资料，文献检索。总结国内外前人相关 的研究成果，给研究打基础；求解现状供水方案，编制模拟运算程序并计算；对计算结果 进行分析、加工、整理；构建动态供水模型；撰写论文研究的技术路线见图卜1 所示 6 中国农业大学硕士学位论文第一章概逮 圈i - !研究的技术路线圈 7 中国农业大学硕士学位论文第二章雪野水库基本情况 2 1 莱芜市概况 第二章雪野水库基本情况 莱芜市位于山东省中部，地处泰山东麓，北依省会济南，东与淄博市接壤，西、南为泰安 市。属泰沂山区地理坐标东经1 1 7 1 9 一1 1 7 。5 8 ，北纬3 6 。0 0 q 6 。3 3 。总面积 2 2 3 1 k m 2 全市北、东、南三面环山，基本上以山脊线为市边界，西部为开阔的河谷平原整 个地势北、东、南三面高，中部低，构成向西倾斜的莱芜盆地。莱芜市辖莱城区、钢城区两个 县级区莱城区下设1 5 个乡镇办事处。钢城区下设4 个乡镇办事处，总人口1 2 4 万人 莱芜市属于暖温带大陆性季风气候、落叶阔叶林区，四季分明，雨热同季，日照充足，适 于农作物生长。全市河流众多，沟谷密集，都为雨源型山溪型河流绝大部分属于黄河流域大 汶河水系，只有东北部很小面积属于小清河流域淄河水系主要河流是牟汶河和赢汶河。 莱芜境内多年平均降水量为7 1 0 r a m ，汛期平均降水量占全年降水量的7 8 ，年际降水变化 较大，丰枯比为3 该地区多年平均年蒸发量为1 5 8 7 n u n 。多年平均气温为1 1 6 5 ，年平均最 高气温为1 7 6 ，最低为6 ，多年平均无霜期在1 8 0 天左右，全年平均日照时数一般2 6 1 9 小时左右，冰冻期平均持续天数可达6 0 - 7 0 天，历年平均冻土深3 8 0 m m 。全年主风向为n e n ，历 年平均风速1 9 m s ，风速大于1 7 m s 的大风历年平均有1 0 4 天。 莱芜市多年平均天然径流深2 5 4 8 m ，折回地表水资源5 8 8 亿一地下水资源量2 8 6 亿 _ 全市水资源地区分布不均，资源明显不足，供需矛盾突出地表水资源量与降水量相应， 8 0 以上集中在汛期汛期中，又主要集中在几场暴雨。雨洪期间，除蓄水工程拦蓄外，剩余水 量大部分出境。桔季径流量很少，除遇较大降水产生径流外，河中水流主要为工矿企业和城镇 生活捧污水 根据国家地震局中国地震烈度区划图( 1 9 9 0 ) ) ，莱芜市属度地震区，设防烈度7 度 2 2 水库概况 雪野水库位于莱芜市莱城区雪野镇大冬暖村北，大汶河支流赢汶河上游，是一座以防洪为 主，并结合灌溉、发电、工业供水、水产养殖、风景旅游为一体的综合利用的大( ) 型水库 水库控制流域面积4 4 4 k m 2 。总库容2 2 1 亿l - i ，兴乖j 库容1 1 2 亿m ，死库容2 8 0 万o 雪野 水库位置图见图2 - l 。 该水库于1 9 5 9 年动工兴建，1 9 6 0 年完成一期工程，1 9 6 5 年完成二期工程，达到现有坝顶 高程2 3 9 5 m 。1 9 9 6 年至1 9 9 7 年由于大坝产生裂缝，实施完成了水库建成以来的第一次应急加 固工程，1 9 9 8 年至1 9 9 9 年实施完成了水库第二次应急加固工程。水库枢纽工程包括主坝，发 电站、溢洪道、放水洞等。主坝为牯土心墙沙壳坝，最大坝高3 0 3 m 。雪野水库特性指标详见 表2 1 3 中国农业大学硕士学位论文 ， 第二章雪野承库基本情况 图2 1 雪野水库位置圈 9 中国农业大学硕士学位论文第二章雪野水库基本情况 襄2 1 譬野水库特性指标裹 项目单位指标项且单位指标 死水位m 2 1 4 5 0 死库容万m 2 8 0 兴利水位m 2 3 1 3 0 兴利库容万m 1 1 2 0 0 骑洪水位m2 3 3 3 0校核防洪库客万m 1 0 6 2 0 校核水位m2 3 8 柏总库容万m 2 2 1 0 0 西放水洞形式压力管式。闸门为阀门式溢洪道形式早板钢闸门 尺寸m 母1 9 0 堰顶高程 1 1 1 2 2 5 7 0 进口底高程m2 1 4 5 0堰顶净宽m舶0 0 设计流量m 3 53 0 0 0闸门孔数孔8 东放永润形式压力管式，阀门为闸阀式闸门尺寸m ( 宽高) i o o o x 6 0 0 尺寸 m中i 9 0 最大泄量 m 弧5 7 4 0 0 0 进口底高程m2 1 4 5 0水库标准 设计流量m ，s3 0 0 0设计百年一遏 电站形式校核千年一遇 装机容量 k w 总1 0 5 0 ( 8 0 0 + 2 5 0 ) 2 3 灌区概况 雪野水库灌区位于莱芜市西北部，北依莱芜盆地北山脚，南临牟汶河，东与大冶水库灌区 接壤，西至泰安市境内，跨8 个乡镇办事处，南北长2 1 6 k m ，东西宽2 0 8 k m ，属泰莱平原的 丘陵地带，地形由东北向西南倾斜，地势较陡灌区分总干、东干和西干三条干渠。以赢汶河 为界，分为两大部分。赢汶河以北由西干渠控制，地面坡降1 3 0 ! 6 0 0 。赢汶河以南由东干渠 控制，地面坡降1 5 0 1 2 0 0 雪野水库灌区图见图2 - 2 。 全灌区总控制灌溉面积3 7 7 万亩，设计灌溉面积2 4 5 万亩，土地肥沃，是莱芜市的主要粮 食生产基地其中河谷平原4 3 万亩，长埠岭缓岗地1 0 万亩，其余为莱芜山前倾斜盆地1 0 2 万亩。灌区内主要河道除赢汶河和牟汶河外，小型河道和自然冲沟较多，构成天然捧水系统 灌区自1 9 6 0 年开发，1 9 7 0 年初具规模，1 9 7 6 年底完成土渠改石渠，基本形成现有规模， 发挥了较好效益。建成初期，除浇灌莱芜市的土地外，还灌溉泰安市部分土地，灌区农业生产 连年丰收，群众生活不断提高，灌区居民生活面貌发生了根本变化。尤其是长埠岭一带，基本 无地下水，水库灌溉成为当地群众赖以生存发展的基础。 在2 0 0 0 年以前，由于灌区经几十年运行，老化退化严重，灌溉水利用系数极低，仅仅达到 0 4 0 左右，水资源浪费严重每年灌溉用水平均需要6 9 8 0 万一。占水库兴刹库容的6 0 以上， 入不敷出现象时有发生。 自2 0 0 0 年开始。雪野水库灌区续建配套与节水改造工程已完成2 0 0 i 2 0 0 6 年度工程，工 程竣工后，可有效提高水的利用率，灌溉水利系数将达到0 6 7 ，可大大节约水资源。灌区今后 应当逐步走现代化农业的路子，增加微滴灌面积，更加充分的利用好有限的水资源。 1 0 中胃农业大学硕士学位论文第二章雩野承库基奉情况 2 4 雪野水库供水情况 圈2 - 2 雪野水库灌区圈 雪野水库目前供水任务主要包括雪野水库灌区灌溉用水，莱芜、莱城两个发电厂用水以及 莱钢大“h ”型钢厂用承。近年来，由于城市和工业用水需求不断增长，雪野水库正逐步从以 农业供水为主转变到以工业供水为主的水库 中国农业大学硕士学位论文第三章水库来水与供水分析 3 1 水库来水分析 第三章水库来水与供水分析 水库来水分析计算的主要有两个任务，是天然径流量的还原计算，二是现状工程条件下 水库来水量计算 3 1 1 水库夭然径流量还原计算 水库天然径流量的计算，采用水量平衡方程公式进行计算，如公式( 3 1 ) 肼矧： 喉嚣2 一+ 韭f + 震+ 一阢瞢木一矿蜥 ( 3 - 1 ) 式中：矿日r i 还原后的天然径流量，万一； 矿h r _ 妥测径流量，即时段内水库总出库水量，万m 3 ； 矿t 一库上农业灌溉净耗水量，万m 3 ； - t - 水库的蓄水变量。万m 3 ；( 增加为“+ 。，减少为“一- ) ； 形l 卜一水库蒸发损失水量，万m 3 ； 矿瑚r 一水库渗漏损失水量，万1 一按水库月均库容的百分数计算，水库库容见表3 - 1 ， 雪野水库水位面积、库容关系表考虑到雪野水库在2 0 0 0 年才进行过应急加固，计算中渗漏 系数取0 2 ： 形t m 一一e 游水库蓄水量，万m 3 ； 矿圭尊r 一水库下游生态用水量，考虑水库本身存在渗漏，且下游河道内直到出莱芜市 境，无大的拦蓄水工程，还有很大的来水面积，会补充河道基流，因此考虑较少的有生态用水 要求。计算中取水库来水量的o 3 水库蓄水变量还原计算按公式( 3 2 ) ： t 2 咯一( 3 - 2 ) 式中：矽舶意义同上； 矿r 计算时段末水库蓄水量，万m 3 ； ，铲计算时段初水库蓄水量，万m ； 水库蒸发损失量计算按公式( 3 3 ) ： 1 震2 赤。( z 木面一磊面) 。啄摩( 3 - 3 ) 式中：矿一水库蒸发损失量，万m 3 ； z - 一水库水面蒸发量，m m 。水库水面面积见表3 - 1 ，雪野水库水位面积，库容关 系表； z - l - 陆面蒸发量，m m ； 1 2 中国农业大学硕士学位论文 第三章水库寒水与供承分折 f t r 耐段内水库平均水面面积，k m 2 ； l 圭单位换算系数。 l o 水库上游工程蓄水量矿戤：上游工程的蓄水量计算较为繁琐，主要原因是上游工程没 有实测的水文资料，只能按照历年上游水库的总的兴利库容和控制面积。进行水量估算即： 按控制面积比算得的逐月来永量，扣除当月上游水库的需水量后。剩余水量大于总的兴利库容 便下泄入雪野水库，此时上游工程为满库，否则按面积比算得的上游工程来水量即为上游工程 蓄水量1 囊3 _ l置野水库水位面积、库窖关系表 水位水面面积库容水位水面面积库容 (m)(kinz)( 万m ，) ( m ) ( k 一)万靠) 2 1 4 5i 4 62 8 02 3 1 01 2 3 51 1 0 5 8 2 1 6 0 2 1 55 4 52 3 1 31 2 5 21 1 4 3 7 2 1 8 03 0 9 1 0 6 32 3 1 81 2 8 01 2 嘲 2 2 0 04 31 8 0 0 2 3 2 01 2 9 11 2 3 2 1 2 2 2 05 52 7 8 2 2 3 2 3 1 3 , 0 81 2 7 1 6 2 2 3 oe 63 3 8 62 3 2 81 3 3 71 3 3 7 6 2 2 4 0 7 2 74 0 7 92 3 3 01 3 4 81 3 6 4 0 2 2 5 08 4 4 8 6 22 3 3 31 3 6 61 4 0 5 3 2 2 5 38 65 1 2 4 2 3 4 01 4 0 71 5 0 1 8 2 2 6 09 0 65 7 3 5 2 3 5 01 4 8 81 6 4 6 5 2 让n9 6 26 6 6 9 2 3 & o 1 5 ，5 81 7 9 8 8 2 2 8 01 0 ，2 97 6 6 4 2 3 7 01 6 ，2 91 9 5 8 2 2 2 9 01 0 8 98 7 2 32 3 8 01 7 1 2 2 1 2 5 2 2 3 0 0 i i ，7 49 8 5 42 3 9 01 9 5 32 3 惦3 采用雪野水库1 9 6 5 2 0 0 5 年历年逐月实测月均出库流量、月初、月末蓄水量、蒸发资丰喜、 农业灌溉变动用水资料，历年上游工程资料等，进行还原计算。得到雪野水库1 9 6 5 2 0 0 5 年历 年逐月天然径流量，见表3 - 2 。雪野水库多年平均年天然径流量为9 9 3 8 万m 3 寰3 - 2野水库天然径渲量寰( 1 9 6 5 - 2 0 0 5 年)单位：万一 年份! ! j ! 一 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月1 0 月1 1 月1 2 月 全年 1 9 6 52 6 1 73 1 42 3 62 6 7 1 6 62 9 48 0 92 2 2 32 9 42 0 l1 7 81 1 9 5 3 6 2 1 9 6 6 1 0 9 31 1 91 6 61 3 l1 1 63 7 27 5 儿 1 4 9 7 3 5 61 7 l 2 0 51 6 0 1 0 9 1 2 1 9 6 71 8 9 6 2 5 6 2 1 8 5 6 73 7 63 8 81 3 5 52 1 8 41 9 2 83 2 52 3 72 3 4 8 2 5 7 1 9 6 8 3 0 2 92 2 02 2 54 5 55 2 01 7 83 9 4 1 0 6 29 9 3 2 0 1 4 01 9 1 4 1 0 7 1 9 6 99 0 2 1 9 7 4 3 56 2 4 5 6 23 3 92 2 2 84 0 6 41 8 1 26 7 43 2 32 7 21 1 6 2 0 1 9 7 0 2 粕83 0 81 6 53 2 24 1 55 3 94 3 3 81 8 2 48 3 2 3 2 4 1 3 8 1 9 19 6 7 7 1 9 7 l2 2 5 4 1 2 4 3 3 i1 3 4 3 2 28 3 95 2 3 02 6 4 l1 0 1 54 0 31 9 41 4 51 1 6 0 3 1 9 7 22 4 4 82 0 43 0 72 4 0 2 5 4 2 0 4 6 6 09 0 22 8 7 63 8 l2 3 21 7 26 6 7 7 中国农业大学硕士学位论文 第三章水库来水与供水分析 续襄3 - 2置野水库天然径流量囊( 1 9 6 , r a - z 0 0 5 年) 单位# 万m ， 年份1 , e l 2 , e l 巧r 4 百5 巧r 毛r 7 普l i 万9 巧r 1 0 , e l 而1 2 全年 3 月月旯6 月月8 月月 1 1 月月 一 1 9 7 32 0 8 31 5 62 5 92 3 03 1 07 4 05 9 9 41 1 3 76 6 4 1 4 4 44 2 52 8 71 1 8 5 4 1 9 7 4 3 1 5 2 0 84 0 4 2 5 52 1 93 材 1 8 5 0 6 3 6 51 1 5 37 0 74 8 56 3 21 2 卯8 1 9 7 s4 5 争63 3 83 3 07 驾6 0 37 9 03 9 3 72 3 9 21 7 1 07 5 6 3 5 13 4 91 2 7 4 2 1 9 7 62 5 73 救2 0 04 3 71 4 22 2 63 2 94 9 5 2 1 1 3 14 5 42 8 72 3 19 0 5 7 1 9 7 7 2 0 0 6 1 5 6 2 6 21 9 21 5 11 6 35 0 2 l3 8 5 03 7 31 4 4 96 3 23 3 5 1 2 7 蚪 1 9 7 82 3 9 92 8 33 5 l2 5 11 8 51 3 6 11 3 0 8 65 0 3 0 6 9 i6 7 33 3 72 7 1 12 ：2 7 6 6 1 9 7 92 6 53 1 9 2 3 77 9 9 3 0 4 9 4 6 3 1 6 6 1 5 7 83 3 32 6 62 5 i2 8 79 2 5 0 1 9 1 9 9 91 7 11 0 62 6 35 9 ：33 6 2 22 3 5 31 3 0 31 0 2 64 3 6 2 8 3 2 0 0 1 0 5 5 4 1 9 8 12 2 9 12 3 0 1 5 l1 1 0 1 8 9 8 7 0 鹌3 2 8 9 63 9 12 0 84 7 01 4 58 7 2 0 1 9 8 21 3 4 ，41 4 9l 2 4 35 14 5 32 9 05 7 11 0 1 42 2 l 2 4 71 4 83 6 2 5 1 31 2 4 81 4 51 7 35 3 63 7 0 粕 1 0 2 67 9 4 6 5 46 2 4 61 9 34 9 4 l 1 9 科l 矾51 4 41 9 3l l o2 57 0 2“2 43 1 9 6 5 5 4 3 3 7 2 8 5 3 2 5 1 0 4 6 0 1 9 8 5 2 6 7 6 2 3 6 1 9 22 4 55 7 02 7 52 6 4 21 3 2 12 1 3 4i 1 0 45 6 23 6 69 9 1 , 1 1 9 8 63 2 6 62 甜2 8 92 5 12 4 02 7 32 l “ 3 4 2 64 1 43 2 62 3 92 5 18 4 4 8 1 9 8 7 2 3 3 3 1 8 8 1 4 2 1 4 0 1 8 87 6 l5 2 1 02 5 7 0“1 57 7 54 9 63 8 41 3 5 0 2 1 9 髓3 7 4 73 0 82 蔼2 4 8 3 2 41 2 9t 9 9 66 2 42 3 8t 铭 1 1 6 1 5 84 9 _ 7 2 1 9 8 91 3 7 3i 1 29 31 5 94 53 3 74 2 2 1 3 2 4 06 6 4 05 01 6 3 2 1 9 帅4 8 s6 76 42 81 7 61 3 7 0 6 7 l o1 9 2 54 2 43 5 02 5 81 8 3 6 7 1 9 9 l2 扼s2 ”l s o3 0 52 ”6 7 52 2 6 32 2 7 68 1 7 2 5 6 9 02 4 3 7 8 1 9 1 9 9 22 2 71 9 13 2 43 7 22 8 42 8 02 4 63 毋1 2 4 52 7 71 1 31 3 34 0 6 l 1 9 9 3觚57 l7 l”75 0 61 3 11 7 柏2 0 9 94 2 l2 5 7 1 3 4 5 5 4 4 7 5 2 2 1 9 9 43 7 1 72 7 92 6 73 5 81 8 86 2 5 45 7 8 53 0 7 11 1 6 36 5 36 7 15 2 71 9 5 8 8 1 9 9 54 3 93 6 43 4 04 0 23 1 5 3 5 8 2 5 1 2 5 5 9 2 2 4 7 9 7 1 33 9 9 3 8 6 1 4 2 9 8 1 9 9 6z 硌93 5 82 7 71 9 13 0 31 8 醴8 8 0 6引5 56 6 44 6 72 9 72 3 12 1 8 3 9 l 嘶3 0 1 ，2 8 42 4 83 3 69 0 52 8 04 6 7船0 51 7 0 23 5 2 3 3 9 3 5 4 8 3 7 3 1 9 9 82 5 6 - 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