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水 利 学 报

2021 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2021）03-0265-12

流域水资源供需双侧调控模型及应用

王宗志 ，叶爱玲 ，刘克琳 ，金菊良 2
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（1. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029；
2. 合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）

摘要：针对水资源常规配置中供需分离、配置与调度结合不紧密，难以支撑流域水资源严格管理的问题，提出流
域水资源供需双侧调控模型。在需水侧，通过建立供水量和效益函数关系，并考虑水土资源等约束条件，构建农
业种植结构与灌溉制度优化模型；在供水侧，采用模拟与优化、配置与调度相结合的两阶段建模路径，构建多水
源配置与水库群优化调度模型；通过来源于需水侧模型的“需水过程”与来源于供水侧模型的“可供水过程”的分解
与耦合，实现供需双侧的联合调控，综合集成构建流域水资源供需双侧调控模型。将该模型应用于南四湖流域，
提出了南四湖上级湖、下级湖等大型湖库工程的优化调度图与不同年型下农业种植结构和水资源配置方案，验证
了模型的有效性。通过供需双侧协调优化，南四湖流域供需缺口缩小，农业种植效益增加，枯水年水分生产效益
提高了 0.70 元/m 、平水年水分生产效益提高了 0.63 元/m ；生活和工业供水保证率稳定在 95%，生态和农业供水
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保证率明显提升，分别由 53%提高到 71%、由 67%提高到 75%。
关键词：水资源管理；水库调度；供需双侧调控；种植结构；南四湖流域
中图分类号：TV213.9 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200356

1 研究背景

流域水资源调控是指通过地面水利工程、地下蓄水空间和人类用水行为等方面的调节，使流域
水资源时空分布与经济社会和生态环境需求尽可能相适应的过程，通常包括水资源配置和水利工程
调度两个阶段，是实现水资源合理利用、缓解水资源短缺矛盾的有效手段和核心任务。水资源配置
研究经过近 30 多年的发展，在理念上经历了以需定供、与宏观经济结合、水量水质一体化等多个阶
［1］
段 ，但总体上都是把需水作为约束条件或边界条件，以供水量最大、缺水量最小或经济效益最大为
目标函数，建立区域水资源配置模型，提出尽可能满足区域需水的水资源配置方案 ［2-5］ ，即更多关注
的是供水侧，而对供给侧与需求侧联合调控考虑较少。农业是流域用水的主要用户，随着人口增
加、城市化进程加快和人们生活水平提高对水资源的高质量要求，工业和生活用水呈现刚性增长态
势，为农业用水结构适应性调整、强化节水提出了迫切需求，因此灌区水资源配置成为区域水资源
［6］
配置领域的重点研究对象 。
对于灌区水资源配置，大都以一定的水资源、土地资源为约束，通过优化种植结构和灌溉制
度，实现水资源约束条件下的经济效益最大化 ［7-9］ ，通常是建立以可供水量作为约束条件或边界条
件、以作物种植效益最大为目标函数的水土资源优化配置模型，对给定的可供水过程在灌区内进行
优化分配 ［10-11］ ，鲜见供需双侧调控研究 ［12-13］ 。实际上，实施供需双侧调控，服务水资源集约化利用，
是落实当前“节水优化、空间均衡、系统治理、两手发力”治水理念和实现最严格水资源管理制度考
核的必然要求；此外，由于水利工程是水资源系统的重要组成部分，也是实现水资源优化配置的微

收稿日期：2020-05-22；网络首发时间：2021-02-23
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210222.1713.001.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC0408005）；水利部技术示范项目（SF-201803）
作者简介：王宗志（1977-），博士，教授级高级工程师，主要从事水资源复杂系统运行调度与管理研究。E-mail：zzwang@nhri.cn
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