Page 102 - 2022年第53卷第3期

行水位低于旱限水位时，说明水库蓄水不足，未来可能发生严重缺水事件，影响社会经济稳定发
展，此时应采取适当的限制供水措施，提前余留充足水量以抵御未来可能的干旱 ［13-14］ 。在天然来
水、水库蓄水、需水等因素季节性规律的影响下，枯水具有季节性。一般来说，枯水期干旱事件发
生的概率高于汛期、缺水程度重于汛期，为此，本文设置分期旱限水位。同时，在年内同一时期，
水库不同蓄水量下的供水能力不同，高蓄水量下供水保障能力强于低蓄水量。为此，本文将旱限水
位分为旱警水位与旱保水位两级，在水库蓄水量
较高时，设置旱警水位，轻度限制供水，在水库
蓄水量较低时，设置旱保水位，进一步限制供
水，如图 2 所示。
水库旱警水位指水库水位持续偏低，影响城
图 2 水库分级分期旱限水位示意图
乡生活、工农业生产、生态环境等用水安全，应
采取一般抗旱应急措施的水位。该水位是能够在一般枯水年份（75%）保障城乡生活需水量、工业生产
需水量、重要农业生产需水量、河道生态环境需水量的水库水位。当水库水位高于旱警水位，采取
“充分供水”的供水措施，不限制供水；当水库水位低于旱警水位、高于旱保水位，采取“一级限供”
的供水措施，轻度限制供水。
水库旱保水位指水库水位显著偏低，严重影响城乡生活、工农业生产、生态环境等用水安全，应
采取高级别抗旱应急措施的水位。该水位指能够在特枯年份（95%）保障城乡生活需水量、重要工业需
水量、重要农业需水量、河道基本生态环境需水量的水库水位。当水库水位低于旱保水位，水库采取
“二级限供”的供水措施，进一步限制供水。限制供水量需结合各用水户的允许破坏深度与当地抗旱应
急预案，综合分析确定；也可直接采用用户供水允许破坏深度对需水量进行折减。（下文统一使用旱限
水位指代旱警水位和旱保水位，若需指代具体某一级旱限水位时，则使用旱警水位或旱保水位。）
2.2 干旱预警分期 旱灾的本质是可利用的水资源量不能满足各行业用水需求，与天然来水、水库
蓄水、用水需求等因素相关。根据地区属性与供水需求的不同，缺水可能发生在来水较枯的枯水季
［6］
节，也可能出现在需水较大的时期，如夏季灌溉期 ，旱限水位分期应按照水文年（汛期-非汛期）时
序进行分期。综合考虑流域降水、径流特征、不同用水户需水特征、水库调蓄过程，采用 Fisher 最优
分割法、成因分析法、模糊分析法、分形分析法等方法对水文年进行干旱预警分期，如图 3 所示。

月份
图 3 水库干旱预警分期确定示意图
2.3 分级分期旱限水位多目标优化计算方法

2.3.1 模型构建 本文针对多用户供水系统，以各用户供水保证率最大、最大供水破坏深度最小为
目标，以水库基本运行要求及各用户供水保证率、破坏深度设计要求等为约束条件，构建分级分期
旱限水位多目标优化模型。
（1）目标函数。①各用户供水保证率最大。供水保证率表征系统满足用户供水需求的概率，越大
越优，用户 i 供水保证率 Rel 计算公式为：
i
N
Rel i = 1 ∑ R i,t （1）
N
t = 1
式中：i 为第 i 个用户，若 i = 2，表示有两个用户；N 为总时段数，t =1~N，R i，t 代表用户 i 在 t 时段满
足用水需求的情况，若该时段满足用水需求，则 R =1；否则 R =0。
i,t
i,t
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