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水 利 学 报

２０２２年 １０月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 １０期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）１０ － １１５４ － １４

基于模糊集对分析的灌区水库旱限水位及供水策略优化研究

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张礼兵 １，２ ，白亚超 ，金菊良 １，２ ，喻海! ，周玉良 １，２ ，周 婷 ３
（１．合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 ２３０００９；
２．合肥工业大学 水资源与环境系统工程研究所，安徽 合肥 ２３０００９；
３．安徽农业大学 工学院，安徽 合肥 ２３００３６）

摘要：随着经济社会发展和气候条件改变，我国区域干旱问题日益突出，水库在抗旱减灾过程中的作用越来越凸
显，旱限水位的提出与应用对有效发挥大中型水库在抗旱中的调控作用、缓解流域旱情具有重要意义。针对旱限
水位研究现状，本文以史河灌区梅山水库为例，首先考虑城乡供水、农业灌溉、水力发电和生态环境等诸多因
素，构建基于模糊集对分析法的水库灌区水资源系统运行效果综合评价模型，并以水资源系统综合运行等级最优
为目标，以分期分级旱限水位、灌溉限供措施（基于水库来水特征和作物生长特性）为优化变量，运用免疫遗传算
法进行系统优化求解，最后对比有无旱限水位下水库水资源系统综合运行效果，并分析了不同控制方式下水库供
水变化和灌区作物因旱减产风险。结果显示：该优化方法相较于以水库供水经济效益为目标旱限水位确定方法，
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多项年均指标都有较大改善，其中梅山水库经济效益提高了 ４６万元，充反调节水库水量增加了 ５５５万ｍ ，而水
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库弃水量减少了 ５６６万ｍ ；史河灌区塘坝供水量增加了 ２５３万ｍ ，而作物减产率下降了 ３．３２％，同时作物因旱减
产风险降低了 ３．１５％。可见，运用系统综合评估决策方法有利于改善水库灌区系统综合运行效果，提高系统水资
源利用效率和水库灌区经济效益；优化的旱限水位控制和与作物生长特性相适应的优化供水策略相对于经验性控
制能有效减少灌区中稻因旱减产率，为保障旱限水位的顺利实施和干旱时期农业灌溉抗旱提供有力支撑。
关键词：大型水库灌区；旱限水位；模拟与优化；模糊集对分析；作物损失风险
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ６９７ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２１１１３６
１ 概述

作为一个水资源较为紧缺的发展中国家，我国面临着需水量不断增长与水资源时空分布不均的结
构性矛盾，干旱灾害呈现出发生频率高、持续时间长、影响范围广的特点 ［１］ 。近年来，干旱灾害对我
国饮水安全、粮食安全和生态环境安全的威胁越来越突出 ［２］ ，防御干旱灾害、提高地区抗旱能力、加
强干旱灾害综合管理刻不容缓 ［３ － ４］ 。水库作为一种通过调节丰枯以有效缓解洪涝灾害和保障生产生活
供水的重要水利工程设施，在防洪抗旱中具有举足轻重的地位，同时对改善区域生态环境具有不可替
代的重要作用。为推进干旱预警、科学指导抗旱工作，国家防办及水利部水文局于 ２０１１年明确了旱
限水位的概念，即当江河湖库水位持续偏低、流量持续偏少时，影响城乡生活、工农业生产、生态环
境等用水安全，应采取抗旱措施的水位 ［５］ 。在随后的 《水文干旱预警水位（流量）确定试行办法》 （下
［６］
文简称 “办法”） 中将旱限水位进一步划分为旱警水位和旱枯水位，并提出了不同旱情下的抗旱限供
策略。为此，水科学界积极开展了旱限水位的科学研究和实践探索，如：宋树东等 ［７］ 从水资源利用效

收稿日期：２０２１ － １２ － ２７；网络首发时间：２０２２ － ０８ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０８１６．１１１０．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自 然 科 学 基 金 项 目 （Ｕ２２４０２２３）；安 徽 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （２００８０８５ＭＥ１５８）；中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项
（ ＪＺ２０２０ＨＧＱＡ０２０２）
作者简介：张礼兵（ １９７２ － ），博士，副教授，主要从事水资源系统工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｌｉｂｉｎｇ７７７＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：金菊良（１９６６ － ），博士，教授，主要从事结构水资源学研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ＪＩＮＪＬ６６＠１２６．ｃｏｍ

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