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水 利 学 报

2022 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 53 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2022）03-0348-10

水库分级分期旱限水位设计与控制研究

罗成鑫 ，丁 伟 ，张 弛 ，严登华 ，严子奇 ，周惠成 1
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（1. 大连理工大学 建设工程学部 水利工程学院，辽宁 大连 116024；
2. 中国水利水电科学研究院 水资源研究所，北京 100038）
摘要：水库旱限水位的合理设置与科学运用对实现水资源安全高效利用、减轻旱灾损失具有重要意义。针对现有
方法确定旱限水位时未全面考虑用户对供水保证率、破坏深度的要求，借助优化方法计算而在推广应用时有较高
的技术门槛与难度等问题，本文明确了水库分级分期旱限水位定义，以各用户供水保证率最大、最大供水破坏深
度最小为目标，构建了旱限水位优化计算模型，提出了旱限水位的多目标优化计算方法；在此基础上，通过分析
旱限水位年内变化规律，识别影响供水效果的旱限水位关键时期，提出了一种快速、便捷、适于工程推广应用的
旱限水位简便计算方法。结果表明：旱限水位年内变化规律与用水量年内分布规律一致，且高用水时期的旱警水
位、枯水期的旱保水位对系统供水目标影响大，为简便计算方法中初步确定旱限水位的反馈调整提供了依据。不
设置旱限水位以及按现有方法设置旱限水位，供水系统均发生严重缺水事件，而按本文提出的优化计算方法及简
便方法设置旱限水位后，水库可通过提前恰当限制供水，有效避免后续严重缺水事件的发生，使得系统缺水事件
发生的几率及严重程度满足设计要求，有效提升了抗旱能力。本文研究为水利部门制定水库旱限水位，指导水库
抗旱调度提供了一套优化计算方法及一套科学便捷的方法。
关键词：旱限水位；供水调度；供水保证率；供水破坏深度；旱灾防御
中图分类号：TV679.2 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210778

1 研究背景

受气候变化与强人类活动影响，近年来我国极端干旱事件趋多趋强 ［1-2］ 。同时，随着经济社会的
［3］
快速发展，用水需求迅速增加，水资源供需矛盾愈发突出，严重制约了我国经济社会发展 。水库是
重要的蓄水工程，制定水库抗旱特征指标，指导水资源合理分配，有助于降低缺水事件的发生几
［4］
率、减轻缺水的严重程度，对实现抗旱减灾具有重要意义 。2011 年，国家防汛抗旱总指挥部办公
［5］
室在《旱限水位（流量）确定办法》 中首次提出以旱限水位作为水库抗旱关键性控制水位，并给出了相
应的计算方法。该办法首先通过逐月滑动计算得到各月水库应供水量，再将各月水库应供水量与死
库容之和最大值所对应的水库水位作为依据，经综合分析确定全年设置的单一旱限水位。
水库来水、蓄水、用水均存在季节特性，年内不同时期枯水具有不同特点，全年设置相同的旱
限水位对于年内某些时期可能偏高而造成不必要的供水破坏，对于年内某些时期可能偏低使得预蓄
［6］
［7］
水量不足。为此，刘攀等 首次提出对旱限水位进行分期控制的理念，之后宋树东等 提出了分期旱
限水位滑动计算方法。该方法简单易用，但在计算旱限水位后，未能进行合理性分析，忽略了设置
［8］
旱限水位对供水系统的影响 ，不能确保设置旱限水位的调控效果。近年来，一些学者 ［8-10］ 从不同角
度定义了旱限水位，基于模拟-优化思想提出了相应的计算方法，从而考虑了设置旱限水位对供水系

收稿日期：2021-08-24；网络首发时间：2022-03-17
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20220314.1807.003.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFC3000205）；国家杰出青年科学基金项目（51925902）
作者简介：罗成鑫（1994-），博士生，主要从事水资源系统分析研究。E-mail：lcxindlut@mail.dlut.edu.cn
通讯作者：丁伟（1987-），副教授，主要从事水资源系统分析研究。E-mail：weiding@dlut.edu.cn
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