Page 17 - 2022年第53卷第10期

率和社会效益两个方面讨论了水库旱限水位分期确定的必要性及具体计算方法；彭薇 ［８］ 以鄱阳湖环湖
区供水保证率为基础，将湖泊旱限水位分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，利用游程法对鄱阳湖干旱进行识别，通过
与径流距平指数及标准化径流指数的识别结果对比分析，籍此判断鄱阳湖旱限水位的合理性；曹润祥
等 ［９］ 提出用 “预警期?旱限水位” 数对形式表示初始旱限水位，依据实际来水情况和预警期对初始旱
限水位进行动态修正，并基于旱限水位和限制供水系数 ＨＦ控制水库供水；彭少明等 ［１０］ 认为多年调节
水库的旱限水位应当平衡年际、年内的供水关系，以实现年际间缺水均衡；张礼兵等 ［１１］ 以梅山水库为
例，先根据不同水平年预警期来用水计算初始旱警、旱枯水位，再基于水库灌区水资源系统长系列模
拟模型，以水库供水效益最大为目标对不同预警期的旱限水位进行优化，最后分别从水库运行、灌区
灌溉、生态效益及水力发电等多角度初步评估了旱限水位的合理性；Ｃｈａｎｇ等 ［１２］ 提出以总缺水率和最
大单期缺水率 最小 为目 标，通 过构建 水库 运 行 优 化 模 型 确 定 旱 限 水 位，并 将 ＳＤＩ指 数、ＳＰＩ指 数、
ＲＭＩ指数耦合为综合干旱指数，评价旱限水位指导下水库运行的抗旱减灾效果；薛璐 ［１３］ 选取缺水破坏
深度为指标对黄河上游地区进行干旱等级评估，采用最优分割法对流域全年干旱时期进行分期，以各
干旱时段流域干旱等级转化程度最优为目标，确定了梯级水库分期旱限水位；Ｗｕ等 ［１４］ 以跨流域调水
工程中的输水水库为研究对象，采用 Ｍａｎｎ － Ｋｅｎｄａｌｌ理论和聚类分析检验水文序列趋势，运用 Ｃｏｐｕｌａ
函数分析输水水库和受水水库的丰枯径流的同步 － 异步相遇概率，根据入库径流、可利用调水量和总
需水量确定输水水库的逐月旱限水位；王义民等 ［１５］ 等采用核主成分分析提取指标非线性特征，结合熵
权法确定指标权重，再用 Ｆｉｓｈｅｒ最优分割法开展了旱限水位的年内分期研究；Ｃａｏ等 ［１６］ 认为静态旱限
水位忽略了不同时期之间的水量传递关系，综合考虑水库初始蓄水量、旱季入库过程和供水规则，采
用滚动计算确定动态旱限水位，以克服旱季来水过程的不确定性。
旱限水位目前的研究主要集中于旱限水位的合理设定、启用条件和限制供水控制等，确定旱限水
位多从供水侧水库出发，通过调节水库供水使供水效益最大化或均衡分配年内、年际水量。旱限水位
的确定是一个多目标的系统优化问题，需要综合考虑城乡供水、农业灌溉、水力发电、交通航运以及
生态环境等多方面的目标，结合一定来水情况进行多目标决策分析。当前旱限水位研究存在的问题在
于：（ １）未考虑旱限水位对区域水资源系统整体运行效果的影响，多以水库角度考虑运行效果的优劣，
即把水库视为一个独立的供水单元而忽略了供水侧水库与需水侧用户（城镇生活、工业生产、生态环
境、农业灌溉等）的适配关系，以及水库与其他供水单元（如流域内河流、湖泊、塘坝等内部水源和外
部调水）在水资源系统中的反馈与协调作用；（ ２）目前的限制供水措施和水量分配规则偏于经验性，忽
略了不同用水户的不同需求及其动态变化过程，难以解决不同来用水组合、水库调度规则对干旱预
警、抗旱调度的影响。特别是对于灌区水库而言，在遭遇干旱时大量削减农业灌溉供水，势必增大农
业干旱的风险。
本文在已有文献基础上，深入研究大型灌区骨干水库旱限水位分析计算方法：考虑城镇供水、农
业灌溉、水力发电、生态环境等多方面因素，构建水库灌区水资源系统综合运行效果评价模型，代替
以水库供水经济效益最大化为单一目标的原方法；提出结合水库来水特征和作物生长特性相适应的灌
溉限制供水策略，即在作物需水敏感时期适当降低旱限水位以增加灌溉关键期可供水量，同时增加灌
溉供水比例以减少由缺水造成的作物减产损失；最后基于水库与灌区耦合系统的综合评价模型进行旱
限水位及相应灌溉限供策略同步优化，并利用基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险定量评估模
型 ［１７］ 计算了不同控制方式下的灌区作物因旱减产频率分布和减产率期望。

２ 水库灌区水资源系统综合评价模型构建

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２．１ 梅山水库及史河灌区概况 梅山水库位于淮河支流史河上游安徽省金寨县境内，总库容 ２２．６３亿ｍ ，
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为多年调节大Ⅰ型水库，控制流域面积 １９７０ｋｍ ，年均来水量约 １３．０３亿ｍ 。水库以防洪、灌溉为
主，承担金寨县城及叶集试验区的城镇供水，兼顾水力发电和水产养殖等综合利用工程，并部分承担
为淮河干流蓄洪错峰的任务。受季风和海温异常引起的大气环流变化的影响，梅山水库流域年降水主

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