（水利工程专业论文）陕西省关中西部重点水源工程联网调配研究.pdf

陕西省关中西部重点水源工程联网调配研究 作者： 关中地区基本属于资源性缺水地区，要缓解或解决关中地区的水资源供需矛盾，除采取节水、 兴建蓄水工程以及跨流域调水工程等措施外，首先应充分发挥已成水利设施的作用，实现多种水 源工程联合运用、统一调配，使水资源得到充分、有效的利用。然而，长期以来关中地区大、中 型水源工程基本上是自成系统、相互独立，未形成有机的网络联系，不能互补余缺，使已开发的 水资源得不到充分利用，造成了一定的资源浪费。通过对重点水源工程的联网和优化调配研究， 分析水源工程联网调配的必要性和可行性，比选出合理的水源： 程联网调配方案。研究成果对关 中地区水源建殴的计划安排和前期工作具有一定的参考价值，其研究方法和计算程序编制技术对 今后的多水源、多目标水资源开发利用规划工作也具有一定的推广前景。 从系统工程的思想、理论出发，以水资源的充分、合理利用为目标，以重点一r ：程的供需平衡 分析为主要内容，采用最优化技术对联网的重点水源工程进行全面、深入的研究，提出联网调配 的可行性意见和切实可行的联网措施方案。 完成的主要r 作包括：重点l 棵水资源利川现状谰戎评价及不同供水方案供j 辩平衡分析：联 网调配可行性分析及l | 1 ) 网方案选择；联网渊配数学模删研究等。 通过分析研究认为：已实施的引冯济羊工程羽l 石头河西安供水】：程，是十分必耍的：；f l j 可行的： 从水资源配苴的主要要素数量、时间、空间和用户性质的综台分忻研究来看曲部四大二科 目前尚无整体联网的必要；林家村渠首加闸对解狄宝鸡峡塬上灌区缺水仅能起剑缓解作川，从根 本上解决塬上灌区的缺水问题还必须从林家村以上渭河干支流上采取进一步的 = 程措施：曲部 四大工程均为重力供水，只能单补，而不能互补。 关键词：关中地区，水源工程，水资源供需平衡，数学模型，水资源联网调配 t h ec o n j u n c t i o no p e r a t i o nm o d e lo fk e yw a t e rr e s o u r c e sp r o j e c t s i ng u a l lz h o n ga r e ai ns h a a n x ip m v i l l c e 扣3 毋咖6 a b s 缸a c t龇j 叼 g 啪z m o n gz o n ei saw a t e rr 髓o u r c es h o r t a g ea 陀a b e s i d eo f 廿l em e a s u r e so fw a t e rs a v i n g ，c o n s 廿1 l c t i n g 、柏t c rw o r k s ，卸di n t e 卜w a t e r s h e dw 疵rd i s p a t c h i r 马如n c t i o mo fe 五s t i n gw 眦rw o r i c ss h o u i db en o 石c e d s u 衢c i e n t l yt oc o n n e c ta 1 1 dd i s p a t c hv 撕o u sw a t e rw o r l ( sa s aw h o l e ，s oa st or e l a xo rt o5 0 l v ec o n n i c tb e t w e e n w a t e rr e s o u r c es u p p i ya 】1 dd e m a l l da n dt om a l ( eas u f n c i e n ta n de 行毫c t i v eu s eo fw a t e rr e s o u r c e h o w e v e lt h e l a 唱e s c a i eo rm e d i u m s i z e dw a t e rw o r k si ng u a nz h o n gz o n ea r ei n d e p e n d e n te a c ho t h e ra s as e l f 毛x i s t e n t s y s t e m b e i n gn o tf o m iau n i t e dn e t w o r kt t l e s e p a r a t e ds y s t e m sc a n tc o o p e r a t e m u t u a l l y s ot h a t t h e d e v e l o p e d 、v a t e rr 瞄o u r c 锄tb eb e s t 惦c d 锄do 舵nb ew 硒t e d t h ep a p e r 抓a l y 乃髂t h en e c e s s 时卸df e i b i l j t y o f w a t e rw o r k sc o n j u n c t j o nd i s p a t c h i n ga n dc h o o s e sr a t i o n a lw a t e rw o r k sc o n j u n c t i v ed i s p a t c h i n gp r o j e c t sb a s e d o nc h er e s e a r c ho fe m p h a s e sw a t e rw o r k sc o n n e c t i o na 1 1 do p “m a id i s p a f c h i n g t h er e s e a r c ha c h i e v e m e n th a sa c e n a i nr e f e i n c ev a i u ef o rt h ep m g r a r t la 咖g e m e n ta n dp r o p h 丛ew o r ko fg u 锄z h o n gz o n ew a t e rw o r k s c o n s 仃u c t i o n t h em e t h o d su s e da 1 1 dt h ep r o 舭mt e c h n o i o g yc a nb ep u tj n t oe x t e n s i v e 洲i z a t i o ns u c ha s m u l t i w a t e rs o u r c e ，m u l t i 0 b j e c tw 龇e r 佗s o u r c ed e v e l o p m e n ta n dp l a n n n gi nt h ef u t u r e t h ep a p e ra d v a f l c e d 把强i b l ea d v i c eo fc o n j u n d v ed j s p a t c h i “ga n d 融l s 沌j ec o n j u n c i o nm e 毫s u r e sw 油 s y s t e me n g i n e e r i n ga sbt h e o r ys t a r l d p o j n t ，w 油w a t e rr e s o u r c es u 币c i e n ta n dr a t i o n a lu t i l i 2 a t j o n 船i t sg o a l ， w m 、v a t e r 、柏r k ss u p p l y 卸dd e m 柚db a l a r i c ea i l a l y s i s 船池c o n t e n la 1 1 dw i t l lo p t i m a lt h e o r yt e c h n o l o 蚪a s 如 f u l la n di n - d e p t l lr e s e a r c hb i s t h em a i nw o r ki n c i u d e sk e ye n g i n e e n gw a t e rr e s o u r c eu t i i i z a t i o ns i t u a t i o ni n v e s t i g a t i o n 卸da s s e s s m e n t ， d i f f b r e n tw a t e rs u p p i yp r o j e c t sw a t e rs u p p l ya n dd 啊a n db a l 锄c e 锄a l y s i s ，f e 拈i b i i i t y 卸a i y s i so fc o n j u n c 6 v e d i s p 啦h i n g 卸dc o n j u 删v ed i s p a t c h i n gp r o j e c t sc h o o s 吨卸dm 舭m a t i cm o d e i sr e s e 玳ho fc o n j 呻c t i v e d i s p a t c h i n g t h 巾u g l l 锄a l ”i s 扪ds t i i d y i ti sb e l i e v e di m p o n a n t 柚df e 雏i b i et i l a tt i l ei m p l e m e n t e dp r o j e c 坞，t i l e i m p o n i n gf e n g j i a - s h 龃f e 肿i ri n t oy 抽gm - w 匝咒辩n ，0 i ra n dt h ew a t e rs u p p j yf o ms h it o ur i v e rt ox j ，勰 c i h ；f b 丌i lt 1 1 es ”t t l e t i c 如a l ”i so f t h em a i n t o r s _ q u a i l t i 吼n m e ，a p a c ea f l du s e r c h a r a c t e li tc 扑b ec o n f e r r e d 岫i ti sn o tn e 鹃a 巧f o rt 1 1 cf 0 p 删e c t si nt i i ew e s t e ma r e 舾t o j o i nt o g e t i 忙ra tp 他靶n t ；a d d j n gg a t ea tt h e h e a do f l i nj i a c u n 廿e n c hc a no n l yh e j pt or c l a x 血ep r o b l e mo f l a c ko f w a t e ri nb a 0j _ i ai g a t i o na r e a t os 0 1 v e t h ep r o b l e mo fs h o r to fw a t e ri nt t l ei 丌i g a t i o na r e an e e d st ot a k ep r 蜘e c tm e a s i l r e sa t 山e 廿u n ka n db r a n c h e so f w e i h er i v e r 劬ml i nj i av i n a g e t o t h eu p p e rs 仃e 锄；t h e m o d eo f s u p p 2 y ；n g 啪t e f o f 斑e f o u r p r o j e c t s f n t l l e w e s c e ma r e 船a 陀a b yg r a v i 吼t l l e yc 卸o n l yb es u p p l i e do n ew a y 锄dc 锄tb es u p p l i e de a c h0 t h e r x e y - o r ds ：g u a nz h o 力ga r e a ，w a t e rr e s o u r c e sp m j e c t s ，t h eb a l a i l c eb e t 、粑e ns u p p i ya n dd e m a n do fw a t e r r e s o u r c e s ， m a t hm o d e l ， c o n j u n c t i o no p e r a t i o no f w a t e rr e s o u r c e sp m j e c t s 问题的提出 问题的提出 关中地区位于陕西省的中部，是陕趟省政治、经济、文化、交通、商贸的中心地带，陕 西省国民经济和社会发展第十个五年汁划纲要已把该区列为以西安市为中心的高新技术产 业带，随着西部丈开发战略的实施，关中地区国民经济将会长足发展、人民生活水平将会进 一步提高，也将会对水提出更高的要求。 陕两省水资源贫乏，人均、耕地亩均水资源量均远远低于全国平均水半，其特点是地域 分布小均、与社会经济布局极不协调，年内分配不均、年际变化太，地表水泥沙禽鼙高，地 形条件复杂，水姿源开发难度丈。关中地区在泾河、洛坷、渭河、黄河皮渭河支漉土已建成 十一处犬中型水利 程，这些上稗对关中地区工农业生产的发展和人民生活水平的提高，起 到了举足轻重的作用，然而，由于水利建设滞后于国k 经济的发展，且己成的水利1 程以无 调蓄能力的引水和抽水为主，缺乏蓄水i 剁，供水保证李低，现状缺水严重。据分析计算 关中地区现有并类水利设施i j i 水域6 23 亿m 3 ，再部fj 现：吠需水鞋7 6 5 亿m ，缺水1 42 亿 m3 ，一、全省总缺水域的6 8 3 。缺水已成为关中地区国比经济持续发展的制约冈察。 关中地x 基本属于资源性缺水地区，篮缓解或解决关中地仄的水资源供需矛盾，除采取 节水、兴建蔷水i ：群以及跨流域酾水：梅等 施外，何先应允分发挥已成水利葭施的作h ， 实肌多种水源i ：稗联合运用、统一洲眦使水资澌泳 刊允分、有放的刷= j 。 l 乇川以来关中地区人。”仪水利】? 剧j 占奉上是自成系统，黼i 叠与涮纠并、水曲：i 1 水源之川 相互独移，来形成宵机帕删络j j _ ：c 系，扫二 l 水和用水过刷中，荇自为 譬，卜能! l 补余缺，他已 开发n 水资源得1 i 到允分利用，造成了一定的资源浪j ! ；! 。甲在七十年代，水利l ：年| ! 以农、濉 溉为主宝鸡峡、羊毛湾两人濉区缺水比较严重，而_ i 头河、冯家山两人水库长期以来义有 较多的卉水，四人已成j ：鹎 出现了两余两缺的局砸，从四人1 样的地理位置平来水、供水现 ：状来霜，具有i | _ ) l 刊训眦的可行性。到八十年代，随着我省特别是关中地区经济与社会n 勺快述 发展，水资源 需矛盾逐渐突出起来，联删调配井在必行，从那时起，有关部就提出把关 中州部己成的宝鸡峡、羊毛湾、冯家山、柏头河四人重点一程联合运用，统一调度，实现水 源i 样之间联州调陀。进入九十年代以后，随着关中地区1 业生产的快谜增长和城市化进程 的加快， ：业及城镇生活需水量急骤增长，为了满足变化了的、新的需水要求，省政府及时 调整了具有调蓄功能的石头河水库和冯家山水库两太r 程的供水任务，批准实施了f i 头河西 安洪水j 剧、冯家山水库向宝鸡市 水j ：利，同时实现局部联劂调州l ：穰即引冯( 冯家山水 j 车) 济羊( 羊毛湾水库) 工程。随着引冯济羊工程的实施和f i 头河、冯家山水库供水任务的 调牿，关中西部“四大”工程的余缺状况发生了很大变化，同时也产生了一些新的水资源供 需矛盾，在变化了的情况下，关中地区己成重点水源工程及近期规划实施的水源，【程之间联 叫调配的必要性和可行性有多大就成为目前急需深入研究和进一步同答的问题。 西安理工大学工程硕士学位论文 根据关中地区水利建设现状和重点水源1 二程的布局来看，关中东部地区已成的东雷抽黄、 交口抽渭、洛惠渠、泾惠渠等重点水源工程，基本无调蓄功能，且各工程的河源来水、灌区 需水过程同步性很强，因此，东部地区重点水源工程联网调配的可能性_ ；大。关中西部地区 重点水源l 科具有一定的联网条件，因此，本次研究联网调配的重点水源t 程包括已成的宝 鸡峡引渭、冯家山水库、石头河水库、羊毛湾水库等四项重点 ：程以及近期即将建成的黑河 水库、引红济石调水l ：程、段家峡水库加坝工程等四项t 程。平面位置见图1 。 通过对已成重点程的联劂和优化调配研究，探讨在保证现有用户的最低用水标准的前 提下，实现r 程之间水资源在时间和地域上重新分配的可行性，使得在一定l ：科规模条件f 的水资源得到更充分、更有效地利用，以发挥已成重点 j 程在缓解关中地i x 水供需矛盾中的 骨干作用。 2 重点水源工程概述 2 重点水源工程概况 2 1 社会经济 联网研究的工程地理位置优越，自然条件好，在关中地区的社会与经济发展中占有很大 的比重。关中西部四项重点工程灌溉设施面积4 9 7 5 万亩，有效面积4 5 5 4 万亩，旱涝保收面积 2 9 3 5 万亩。1 9 9 5 年灌区总人口3 5 7 2 万人其中农业人口3 2 2 2 万人；粮食总产量1 8 3 9 万t ，占 关中地区粮食总产量的3 0 4 ，平均亩产4 9 5 k g ：棉花总产量1 5 1 万担。 2 2 工程概况 曲部重点工程包括宝鸡峡、冯家山、羊毛湾、石头河四项 程。其中除宝鸡峡为低坝无 调节引水灌溉外，其余均有水庠调节。二水库库容9 3 亿m 3 ，有效库容59 亿m 1 ，分别- l t 关中地 区水库工程总库容( 1 6 3 亿m 3 ) 的5 7 2 、有效库容( 1 0 1 亿m 3 ) 的5 9 0 。 1 ) 宝鸡峡引渭灌溉 程 宝鸡峡灌区分塬上和塬f 两部分，分别自渭河林家村和魏家堡两个引水口取水现状最 人引水能力分别为6 0 m 3 ，s 和5 0m 3 ，s 。宝鸡蛱濡区总灌溉面积2 8 28 万亩，其中塬卜濉l x 约1 8 0 万亩，塬f 灌犀1 0 2 8 万亩。在塬上灌仄内还有于家崖、信义沟、人北沟、_ ；i f 河旧庸渠库结含 水库总有效库容1 1 6 亿m 3 ，四座渠库结合水席的蒿水 i t _ i 仅受河源来水搜含沙 n 勺制约， 而且受渠首引水能力、入库和出库改施能力等闪崇的限制。 2 ) 冯家山水库j ：程 冯家山水库位于千河_ 卜游的宝鸡县桥镇乡冯家村控制流域面积3 2 3 2 k m 2 i l l 全流域面积 9 2 5 ，枢纽上游有陇县的段家峡水库( 库容0 1 7 亿m ) ，r 游有宝鸡峡潦区的渠库结合水库一 一乇家崖水库( 库容o 8 9 亿m 3 ) ，水库原设计是一座以农田潦溉为主兼有防洪、发电、养殖等 综合利用的大型水利枢纽，灌溉面积1 2 6 万亩，其中自流6 5 万亩抽水6 l 万亩。水库是一座小 完全多年调节水库，总库容3 8 9 亿m 3 。设计正常高水位近期7 1 0 m ( 有效库容2 5 4 亿m 3 ) 、远 期7 1 2 m ( 有效库容2 8 6 亿m 3 ) 。 3 ) 石头河水库工程 i i 头河水库位于石头河峪口以上1 5 k m 的温家山控制流域面积6 7 3 k m 2 ，抽 址以上多年平 均径流量4 0 6 亿m 3 。水库原设计是一座具有年调节性能的以灌溉为主结合发电、防洪、养 殖等综合利用的大( 二) 型水利工程。水库坝高11 4 m 总库容1 4 7 亿m 3 ，有效库容1 2 亿m 3 ， 原设计灌溉面积1 2 8 万亩其中渭河南3 7 万亩，渭河北向宝鸡峡灌区补水9 1 万亩水库平均年 调节水域2 7 亿m 3 其中渭河南1 3 4 亿m 3 ，渭河北1 3 6 亿m 。后由多种原因向渭北补水掣未 能实墙仅在少数干旱年份通过天然河道向宝鸡峡塬f 灌区补充过少量的灌溉用水。1 9 9 1 年8 月2 7 日国务院办公会议决定由石头河水库向西安市城市年供水9 5 0 0 万m 3 ，1 9 9 6 年7 月，西安 西安理工大学工程硕士学位论文 供水工程建成，正式投入运用。 4 ) 羊毛湾水库工程 羊毛湾水库位于渭河一级支流漆水河中游的乾县的石牛乡羊毛湾村北坝址以上流域面 积1 1 0 0 k m 2 ，平均年径流量0 7 7 亿m 3 水库坝高4 7 6 m ，总库容1 2 亿m 3 ，有效库容0 5 2 亿m 3 ， 死库容o 1 s 亿m 3 。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、城镇供求、养殖等综合利用的大( 二) 型 水库，水库灌溉设施面积3 2 万亩，有效灌溉面积2 4 万亩。羊毛湾水库于1 9 6 9 年1 2 月2 7 日建成 蓄水，进入运行阶段，但由于水库地质条件复杂。漏水严重，加之历史原因，工程质量问题 较多，试运行阶段直限制在低水位运行。从1 9 8 6 年起。经科研、设计、施工等单位协作对 水库进行了全面地除险加固处理，止1 9 8 9 年3 月补强加同上程竣i ：后水库才投入正式运行阶 段。同时为解决羊毛湾灌区的缺永问题，1 9 9 0 年第5 3 次省长办公会议决定兴建引描( 家山) 济羊( 毛湾) j 二程，该：l = 程于1 9 9 6 年开工，1 9 9 7 年9 月止式建成投入运行。 已成重点工程主要】：作参数见表2 一l 。 表2 一j 重点工程主要工作参披统计囊 宝鸡峡 项甘冯家山芊毛湾彳i 头ir 塬上塬下 控制流域商积 k 一3 0 6 6 l3 7 0 0 63 2 3 21 1 0 06 7 3 犬然年i 流j d亿m 1 2 4 9 93 6 9 94 6 80 7 04 0 6 坝离 2 83 6 57 34 7 6j j 4 调节特性 m 无无多年多年多年 设计引水流量 m 3 s5 04 53 6l o7 0 校核引水流量 u 1 s6 05 04 71 6 设计洪水位 m7 0 8 ，86 4 1 28 0 1 0 特 校核洪水位 7 1 2 76 4 5 78 0 2 5 征 正常高水位7 1 26 3 5 98 0 1 0 水 位 汛限水位m7 0 7 o7 9 8 0 死水位 m6 8 8 56 2 0 o7 2 8 0 总库容亿m 1 3 8 9i21 4 7 库 调节库容亿m 32 8 6o 5 2l _ 2 0 容 死库容亿m 3 0 9 1o 1 5o 0 5 已淤库容亿m 0 6 8 2o 1 80 0 1 发 装机容量万k w 0 4 51 6 5 电 年发电量万k w h 5 25 6 0 0 4 重点水源工程概述 2 3 现状供、用水情况 四项重点水源工程。大多在六十至七十年代基本形成设计供水规模，供水能力和水资源 利用程度在八十年代初期达到了历史最高水平但从八十年代后期到九十年代。由于部分【 程老化火修，和农村经济体制改革的一些因素，加之九十年代后期的连续枯水时段的出现， 重点工程的设计供水量一般都有所下降。 1 9 9 5 年四项水源工程地表水总供水量6 1 亿m 3 ，其中向农田灌溉供水5 6 8 亿m 1 ，占地表水 总供水量的9 3 ，实灌面积3 1 7 万亩综合平均每亩地实际灌水量1 8 0 m 3 。重点工程水资源利 用现状见表2 2 。 表2 2 重点工程水资源利用现状调查表 西部 年份 宝鸡峡冯家山羊毛湾t i 头河 小计 总供水蛩 3 3 3 9 71 3 8 6 27 5 31 2 0 8 96 0 l o l 供 农濮 3 3 3 9 713 3 1 87 5 39 3 2 95 6 7 9 7 水 1 9 9 5 年 骷 城市i ：业 2 7 6 0 2 7 6 0 其他 5 4 4 实滞嘶积 2 l8 96 5 31 7 41 5 o3 1 6 6 总“i 水罐 4 j 2 7 59 1 7 l 1 4 9 81 4 0 9 66 6 0 3 0 供 农灌 4 1 2 7 59 1 2 11 4 9 88 5 2 l 6 0 4 1 5 1 9 8 5 至 水 1 9 9 5 年 量 城市l 业 5 l7 9 半均 其他 5 03 8 6 实潦面积 2 5 186 1 ，22 2 712 43 4 9 1 2 4 存在的问题 i ：程老化失修、供水能力f 降：水工建筑及机电设备已有相当部分超过或接近正常使用 年限，i ：程老化，隐患较多，供水能力逐渐有所f 降。羊毛湾水库的渗漏问题和冯家山水库、 宝鸡峡潦区四座渠库结合水库的淤积也使工程效益的发挥受到一定影响。 重点工程设计来水分析 3 重点工程设计来水分析 3 1 地表水 3 1 1 基本资料与计算系列 联蝌研究工程取水断面处一般均设有实测系列较长的水文测站，如渭河干流的林家村、 魏家堡站，石头河的斜峪关( 或鹦鸽) 站千河的千阳站，黑河的黑峪口站，漆水河的好峙 河站等，其实测资料均可直接采用。 为了满足各系统规划水工程供需分析的需要，还一并收集和分析了渭河支流通关河、小 水河以及汉江支流褒河等河流有关测站的资料。 地丧水的分析计算系列，采用1 9 5 6 】9 9 5 年共4 0 年同步径流系列，1 i 足4 0 年的相应插补延 长到4 0 年。各测站实测系列情况见表3 1 。 表3 1 备嗣站实舅资料系列概况表 供水 测站 所在 资料起ij ：年限 说f 1 月 系统名称河流 起i i ： 林家村渭河1 9 5 61 9 q 5 魏家堡消河1 9 5 61 9 9 5 1 9 6 8 一1 9 7 ( j 年缺测 宝鸡蛱 风阁岭通关河 1 9 7 31 9 9 5 朱吲小水河 1 9 7 41 9 9 5 斜峪关石头河 l 9 5 61 9 8 4 鹦鸽咀石头河 1 9 7 41 9 9 5 石头河 江口褒河 黑峪口黑河1 9 5 61 9 9 5 千刚 千河 1 9 6 41 9 9 5 冯家山 段家峡干河1 9 6 01 9 7 0 羊毛湾好峙河漆水河1 9 7 l 1 9 9 5 3 。1 2 径流还原 四项工程中石头河和羊毛湾水库上游用水很少，对天然径流影响不火，可采用实测径流 代替天然径流。冯家山水库和宝鸡峡渠首( 包括林家村，魏家堡渠首) ，冈上游地区用水量较 大均须进行径流还原分析计算。 6 西安理工大学工程硕士学位论文 径流还原量包括农田灌溉和工业与人畜生括用永两部分。在渭河平原区由于傍河开采 量比较大因此，对魏家堡断面除进行了地表水还原外，还对地下水作了适当还原。各控制 站1 9 5 6 1 9 9 5 年多年平均还原量见表3 2 。 各控制站平均年径漉量还原计算成果表 表3 2 单位：亿m 2 渭河千流 千河 项目 林家村魏家堡 ( 干阳) 实测年径流量 2 37 83 5 1 2 4 4 8 还 地表水1 ，2 l】5 2o0 6 原地下水 0 3 6 h 合计1 2 l1 8 80 0 6 大然年径流苗 2 4 9 93 7 0 0 4 5 4 3 1 3 天然径流量频率计算 通过埘1 9 5 6 j 9 9 5 年同步大然年径流系列的频率计算，符控制站释流特征1 ：j ：f 发其统汁参数 计肄结果见袁3 3 。 表3 3 各控制站不同频率天然年径流计算成果表 飘t 4 i 同频率年径流越( 亿m 1 ) 测站c v c s c v ( 亿m 1 ) 2 5 5 0 7 5 9 ( 】9 5 林家村 2 4 9 9o 4 l2 52 7 9 92 3 3 7 1 7 4 8 1 34 9i i 5 9 魏家堡 3 7 0 00 5 02 54 7 8 43 3 2 52 3 4 01 7 1 l1 43 5 斜峪关 圆踟 4 0 60 3 2 3 0 4 4 5 3 8 6 3 ，1 22 6 02 3 5 黑峪口 6 2 20 4 02 56 9 55 8 l4 4 03 4 l2 9 4 千r l4 5 40 5 02 55 1 34 0 82 8 72 1 0l _ 7 6 段家峡 1 5 30 4 53 o1 ? o1 3 81 0 20 8 l0 7 l 好峙河 0 7 70 4 83 00 8 51 0 00 5 00 3 90 3 5 重点工程设计来水分析 3 1 _ 4 供需平衡代表段选择 1 ) 代表段长度 由于基本资料有限取系列代表段长度为2 0 年。 2 ) 代表段选择的基本原则 径流系列代表段应在1 9 5 6 1 9 9 5 年系列中选取，同步系列选取，以渭河干流控制站( 林 家村、魏家堡) 为主，参照支流径流特征综合确定。渭河干流控制站代表段应包括丰、中、 枯不同年份，其年径流均值应接近于长系列均值：所选代表段均应在实测系列之中。 3 ) 代表段选择 根据以上原则作了多种同步系列的组合，从中筛选出1 9 7 3 一1 9 9 2 、1 9 7 4 1 9 9 3 、1 9 7 5 1 9 9 4 和1 9 7 6 1 9 9 5 年共四种较为接近的系列代表段以供比选( 见表3 4 ) 。在这四组数据中由于 1 9 9 2 1 9 9 5 年均为枯水年，且枯水程度有逐年加深的趋势但各站平均年径流姑的绝对值都相 差不火。 经分析比较，同时由于部分站逐日流域资料的限制供需平衡分析代表段选为1 9 7 4 1 9 9 3 年。 襄3 - 4 重点工程供需分析径流代表段选择对照表 长系列代表段( 2 0 年) 水文 均值与长系列同步代表系列年径流均值 站名 资料 平均年 最接近的代表段 ( 亿m ) 径流带 年径流 系列段 起i r 1 9 7 3 1 9 7 4 一1 9 7 5 一1 9 7 6 ( 亿m 3 ) 均值 时问 】9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 5 ( 亿m ) 林家村 1 9 5 6 - 1 9 9 52 4 9 91 9 6 8 - 1 9 8 72 4 8 12 4 2 92 4 1 l2 3 9 62 2 8 5 魏家堡 1 9 5 6 1 9 9 53 6 9 91 9 6 7 1 9 8 63 7 2 53 3 4 63 3 6 l3 3 3 23 0 9 3 1 9 6 7 1 9 3 66 2 5 黑峪口1 9 5 6 1 9 9 5 6 2 26 3 96 4 16 3 26 0 0 1 9 6 8 1 9 8 76 2 5 斜峪关 1 9 5 6 1 9 9 54 0 61 9 7 5 1 9 9 44 0 64i l4 1 34 0 63 9 l 千阳1 9 5 6 1 9 9 54 6 81 9 6 1 1 9 8 04 6 64 3 24 _ 3 84 3 44 3 2 好峙河 1 9 7 1 1 9 9 50 7 71 9 7 4 1 9 9 30 7 7 0 7 6 0 7 70 7 50 7 0 西安理工大学工程硕士学位论文 3 1 5 扣水计算 1 ) 现状扣水计算 现状扣水以计算断面以上现状水平年的经济和社会发展规模( 如灌溉面积、1 二业产值、 城乡人口等) ，预测计算断面以上地区各部门现状水平年的需水量。然后从代表段的天然径流 系列中扣除，即得到计算断面的设计来水过程。为简化工作量各年的灌溉用水均按7 5 保 证率一种用水标准扣除。 上游用水量很小未进行径流还原的工程也相应不作扣水计算，对个别有特殊需要的， 如羊毛湾水库从防渗加固处理的效果上考虑，对现状来水过程打了九折后作为设计来水过程。 2 ) 规划扣水计算 规划扣水的时间水平，按供水或用水事件的变化估测，如宝鸡峡涟区的规划水半年，是 以小水河引渭蓄水i ：程予计建成的时间为准，按此予测上游的用水昔变化。 规划扣水仍以总鼍控制再按单位用水过程分配到需要的计算时段。 设计断面以上人烟稀少，r 农业生产很不发达的地区，规划扣水也可忽略小计。 缺乏上游用水资料的地方为简化计算也可对天然来水过稃适当打折后作为设汁来水过 程。 3 2 地下水 根据现何水文地质勘察资料和有关评价资料综合分析四人濉r 地f 水资源总j l 约8 3 9 亿m 3 可外采资源总试约6 4 3 亿m 3 1 9 9 5 年实际丌聚髓约37 4 亿m 3 其i 丰】j jj ：农田潍溉的水 罐约1 6 7 亿m 。详见表3 5 。 联网漕区地下水资源量 表3 5单何：亿m ! 现状丌采苗 灌区名称资源每可开采彗 小计其中农潦 宝鸡峡 4 3 03 0 32 2 4l - 1 3 冯家山 1 5 51 3 30 8 70 4 2 羊毛湾 o 6 00 4 2o 1 9 0 1 2 干i 头河 1 9 4l6 5o 4 4 0 合计8 3 9 6 4 33 7 41 6 7 9 需水量预测 4 需水量预测 4 1 灌溉需水量 4 1 1 灌溉制度 为满足长系列供需平衡计算需要根据灌区降水频率分别拟定了l o 、2 5 、5 0 、7 5 、 9 0 共五种灌溉制度。 现状供需分析所采用的灌溉制度，基本以灌区目前的作物组成和灌水技术为基础，参照 关中地区暂行灌溉用水标准综合分析拟定。规划水平年潦溉制度的拟定，其作物组成和 种植比例一般1 i 作调整，只考虑灌溉水利用系数的相应变化。现状水平年各浠医小同频率净 灌溉定额及最人净灌水率见表4 一l 。 4 1 - 2 代表系列灌溉制度选配 1 ) 代表雨量站选择 代表系列灌溉制度的选陀，选用灌犀代表站的雨域代替灌区嘶雨糙进行频率分析再以 此分析结果选陀所拟定的五种濉溉制度。根据已有资料f ；况，宝鸡峡、芊| 色湾濉区选用上官 村雨鞋站为代袭站，冯家山滟区选用冯家村站，_ i 头河灌区选用魏家堡站。 2 ) 代表站雨 f 频率计算 代表站i 盯城频：# 分析，采用1 9 5 6 1 9 9 5 年共4 0 年长系列进行，) r 分别拨年f 刚1 1 年砭濉则m 苗作了两剃叶占况的频率分析，从汁算结果( 见表4 2 ) 来石一肯有部分年份早涝尚小一傲、敞以 复游期雨姑频率分析结果为依据进行代表系列1 9 7 4 1 9 9 3 年灌溉制度选配 r 合。 3 ) 代表系列灌溉制度匹配 复灌期降水量频率在小于1 7 5 时选皑湿润年( p = 1 0 ) 的灌溉制度：降水耸频率在 1 7 5 3 7 5 2 间时，选配中等湿润年( p = 2 5 ) 的潦溉制度；降水鼙频率住3 7 5 6 2 5 之间时选配中等年( p = 5 0 ) 的牒溉制度：降水蛙频率在6 2 j 8 2 5 之间时选配中等 干早年( p = 7 5 ) 的灌溉制度：降水姑频率人于8 2 5 h 十选陀干早年( p = 9 0 ) 的浠溉制度。 0 西安理工大学工程硕士学位论文 表4 1 各灌区灌溉定顿分析成果表 单位：m 3 ，亩：m 3 s ，万亩：d 灌区复种 降水频率 名称指数 项目 l o 2 5 5 0 7 5 9 0 净灌溉定额 1 5 3 31 6 961 8 2 52 5 3 9 2 6 2 3 宝鸡峡 1 7 8 最大灌水率o 1 7 90 1 9 80 1 9 602 0 902 0 9 灌水天数 1 2 71 3 4 1 4 61 8 31 8 3 净灌溉定额 7 88 61 4 31 6 6 5 l 9 4 5 冯家山 1 6 0 最大灌水率0 1 6 2o 1 6 2o 1 6 2o 2 0 3o 2 0 3 潦水天数1 2 l 1 2 l 1 6 61 7 62 0 1 净灌溉定额 】4 3 21 5 1 41 6 2 42 2 4 62 3 8 3 羊毛湾 1 6 6 最人濡水率0 1 6 6 o 1 7 0 01 9 70 1 9 70 2 i 灌水天数 1 6 ：31 6 3 1 6 ：3 l g i 1 9 l 净灌溉定额 17 5 22 0 0 22 1 6 82 3 6 32 5 ( 】 i 头、同 1 8 5 最大滞水率 0 2 0 50 2 2 9 o 2 2 90 2 3 60 ，2 4 2 灌水天数1 9 l1 9 11 9 l1 9 11 9 l 净灌溉定额1 9 6 7 2 1 6 1 2 3 3 62 6 7 52 7 5 1 黑河 1 6 4 最大灌水率0 2 0 l o 2 1 00 2 3 00 2 4 l 0 2 4 9 灌水犬数 1 9 41 9 41 9 41 9 41 9 4 需水量预测 表4 2 灌区降水频率成果表 宝鸡蛱、羊毛离躯 冯家山灌区 石头河灌区 黑河灌区 年 ( 上官村站)( 冯家村站)( 魏家堡站)( 周至站) 降水频率( )降水频率( )降水频率( )降水频率( ) 份 全年夏灌期全年夏灌期全年夏灌期全年夏i 推期 1 9 7 42 77 82 99 83 29 83 99 8 1 9 7 5 2 2 5 6 i 23 976 l】25 9 1 9 7 65 42 04 23 27 l3 28 35 l 1 9 7 79 89 89 59 59 3 8 l 9 3 9 5 1 9 7 8 6 36 34 94 25 65 95 63 4 1 9 7 97 86 8 7 85 18 34 98 85 4 1 9 8 04 62 24 44 43 72 74 62 9 1 9 8 i1 56 l1 5l o2 0 72 41 2 1 9 8 2 4 93 26 64 98 l5 l8 57 8 1 9 8 ：3 7 1 2 1 01 752 25i5 1 9 8 4 1 07【71 2l71 07l ( ) 1 9 8 58 39 07 16 67 3 6 37 67 6 l 9 8 69 3 7 69 39 39 59 07 34 2 1 9 8 76 63 79 07 35 13 45 9：j 2 1 9 8 81 7i o 751 51 22 22 7 1 9 8 96 84 66 l5 64 6 2 9 6 3 ：3 9 1 9 9 05 62 73 7 1 52 41 54 21 7 1 9 9 1 3 93 97 66 35 95 66 14 9 1 9 9 24 23 42 72 02 7 1 75 13 7 1 9 9 38 15 l 8 57 l6 64 29 07 l 西安理工大学工程硕士学位论文 4 2 城市工业专项用水 4 2 1 城市工业专项用水的范围 联网研究工程的城市及工业用水，是指向联网灌区内或灌区外具体的城市或 业企业专 门的供水事项不是指区域水平衡中对面上、没有具体用户的上业与城市生活用水预测。专 项用水主要包括以下三种情况。 1 ) 已由各级政府或水行政主管部门批准的供水事项和供水数量。 2 ) “城市供水水源规划”或其它水规划确定的供水项目和供水数量。 3 ) 规划工业企业的意向性供水事项其供水量应在联网工程供需平衡分析的基础上按照 以供定需的原则确定。 4 2 2 专项用永项目 联嘲研究中参与供需平衡的城市j 二业用水项目有： 1 ) 石头河水库向西安市城市年供水量0 9 5 亿m 。 2 ) “成阳市城市供水水源规划”确定远期由“头河水库每年供水i o 亿m 3 。 3 ) 宝鸡三电厂向水资源办提出远期( 装机2 4 0 万k w ) 由石头河水厍供水要求。 3 ) 冯家山水庠近明向宝鸡城市年供水0 6 亿m 。 4 ) 冯家山水库近期向宝鸡_ 二电厂年供水0 4 亿m 。 4 3 其它用水 其它用水指重点1 程2 问已经宜施或计划实施的农田潍溉补水币项，h 体为：冯家l jj 水库向羊毛湾水蚱年口 水3 0 0 0 万m 2 ( 己实施) 。 联网系统结构框架和软件模型 5 联网系统结构框架和软件模型 5 1 系统结构框架 系统共包括四个灌区、五个取水口和七座水库( 其中灌区水库四座) 。随着关中地区经济 与社会的迅速发展，城市及工业用水急骤增长。石头河和冯家山水库的用户已形成多元化结 构，工业和城市用水量大幅度增长原有四大工程的供水能力已适应不了形势发展的需要， 各自都在不断寻求工程扩建的途径和补充新水源的措施。因此，本次的研究对象除了已成工 程外，还涉及到规划中的一些工程，如与石头河水库串连的引红济石调水工程、与冯家山水 库联合运用的干流段家峡水库( 加坝) 工程和支流高楼子水库t 程、与宝鸡峡林家村系统联 合运用的小水河引渭蓄水r 程等。 根据关中西部现有及规划工程，相互之间的水力关系、供水任务以及现状情况的渠系、 管网布置，其恻络系统为三级递阶结构形式：即西部现状与规划c 程组成一个人系统，f 分 三个二级子系统和九个三级子系统( 见圈5 1 ) 。 三个二级子系统包括：冯羊系统( 冯家山和羊毛湾滟区) 、宝鸡峡林家村系统( 塬上滟区) 和t i 魏系统( 石头河和宝鸡峡塬下潦区) 。 九个二级于系统包括：冯芋二级子系统j 1 勺冯家山、羊毛湾和规划的段家峡加：f ! j ! 与高楼子 水库共四个基本供水系统i 林家村一二级f 系统的塬上潍1 再和规划n 勺小水河蓄水1 牲：_ i 魏二 级千系统朐7 i 头河和宝鸡峡塬卜_ 灌区以及规划的引红济i i 调水r 程。 4 图5 一l联网系统三级递阶结构图 西安理工大学工程硕士学位论文 5 2 软件模型 联网调度的核心问题是水资源的供需平衡分析。本次研究不对工程原有的供水任务和供 水数量进行重新调整和分配，而是在保证原有用户及其相应地最低设计标准的前提下，求解 水资源的最大可能利用量和用户意向，供有关部门决策参考。 从联网研究重点水源工程的地理位置和水力联系上来看，有水库调节的1 i 程，都分布在 渭河南北两岸的支流上无调节引水工程都分布在渭河干流上。同时，渭河干流的龙头j ：程 宝鸡峡引渭又是一个十分复杂的供水系统。因此，水平衡软件模型的设计，按照面向过程和 面向对象的两种方法分别编制了支流水