Page 21 - 2022年第53卷第10期

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ｈ ＝ ∑ ｔｆ （５）
ｔ
ｔ ＝１
３ 旱限水位及灌溉限制供水策略优化模型

３．１ 目标函数及优化变量 本文以文献［１１］确定的各预警时期初始旱警、旱枯水位和相应灌溉供水
限制比例为优化变量，根据水库灌区水资源系统长系列模拟模型计算的多年平均指标值，以上节构建
的水库灌区水资源系统综合运行效果等级最优为目标（即 ｈ越大越好），建立梅山水库史河灌区水资源
系统优化目标函数：
Ｆ ＝ ｍａｘ ｈ（Ｚ （ｐ），Ｚ （ｑ），Ｓ （ｉ，ｊ），Ｓ （ｉ，ｊ）） （６）
ｄｗ
ｄｗ
ｄｄ
ｄｄ
式中：ｈ为所有干旱年份水库灌区水资源系统综合运行效果评价等级的均值；优化变量 Ｚ （ｐ）和 Ｚ （ｑ）
ｄｄ
ｄｗ
分别为不同预警时期的水库旱警水位和旱枯水位，这里仍取文献［１１］研究确定的 ５个分期初始旱限水
位进行优化，ｐ ＝ １ 、２、３，代表 １０月—次年 ２月、３—４月（７—９月同）、５—６月；ｑ ＝ １ 、２，代表 ７月
—次年 ４月、５—６月；Ｓ （ｉ，ｊ）和 Ｓ （ｉ，ｊ）是本研究新增的优化变量，分别为旱警水位和旱枯水位
ｄｗ ｄｄ
下第 ｉ种来水条件时主要作物中稻第 ｊ个生长阶段的供水限制比例，具体设置条件及取值范围详见
下节。
３．２ 来水适应性灌区限供策略分析 区域干旱发生的本质是水资源持续性短缺，即供水侧供给量难以
满足需水侧需水要求，因此旱限水位控制下的水库抗旱调度应与区域水资源量供、需变化特征相匹
配 ［１５］ ，即需要依据水库的来水条件和用水户的需水特征对水库蓄泄进行控制。如前所述，本研究以各
预警时期旱警旱枯水位和不同来水时灌溉限制供水比例为优化变量，即水库根据当前水位状况启用不
同预警级别的旱限水位，同时根据来水不同对灌区作物启动相应的限制供水策略，二者互相协调配合
以求最优目标的实现。
３．２．１ 不同来水组合下水库限制供水启用条件 这是水资源系统供给侧方面，水库的可供水量受到水
库当前时段蓄水和未来时段入库径流的影响。由于年际来水情况组合不同，水库的供水调控能力也不
同，根据前文的丰平枯定义，以及当年次年水库来水情况，在定性分析水库供水能力的基础上决定当
年采取的水库供水策略如下：
（１）当年为丰水年则水库当年无供水压力，若次年为丰水年或平水年，连续两年的入库径流均较
大，则水库水量充足、无供水压力，根据供水保证率要求能够满足各用水户需要而不必采取限制供水
措施；若次年为枯水年则未来一年水库供水压力较大而可能面临一定的干旱风险，此时若次年来水不
均导致 “前丰后枯”，由于次年汛限水位的限制，当年盈余水量会在次年汛期前因防汛需要而弃水或
充蓄灌区反调节水库和塘坝，若次年全年各时期来水均较少则盈余水量可得到利用，因此次年水库的
供水能力很大程度上取决于次年汛期来水量，此情况下当年亦不作供水控制。
（ ２）当年为平水年即水库供水压力一般，若次年为丰水年或平水年水库供水压力较小，基本能够
实现供需平衡；但若次年为枯水年，则水库当年灌溉期过后的蓄水量比丰水年时要少，次年水库可能
无法完全满足各用户需要，干旱缺水风险较大，此时应适当限制部分供水为次年存蓄部分水量，以应
对未来可能的干旱缺水风险。
（３）当年为枯水年则本年度水库供水压力已经较大，不仅要应对当年的干旱风险，还需要考虑未
来一年的来水是否充足：若次年为丰水年或平水年，则未来的干旱风险较小，当年可以稍微降低供水
的削减比例尽量满足当年灌溉需要；若次年也为枯水年，则水库来水依然不足而供水压力极大，未来
的干旱风险陡然增加，此时应采取较严格的限制供水措施，适当提高限供比例为次年存蓄部分水量，
避免出现因当年供水过多导致次年供水紧张甚至无水可供的不利情况。
后两种情况也是旱限水位设置的最大初衷。综合以上分析，骨干水库限制供水启用条件的年际不
同来水组合为：平－ 枯、枯－ 丰（平）和枯－ 枯。
３．２．２ 不同作物生育期灌区限制供水策略 在供水系统需求侧方面，由于水库下游城镇供水、生态用

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