水文预报与水资源优化管理关键技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,项目概况,研究内容,关键技术,主要创新点,系统应用,综合效益,系统推广,主要汇报内容,项目概况主要汇报内容,1,项目概况,第一部分,项目概况第一部分,2,三面环山,中游为平原，比降小，下游为锅底状平原地形,排水不畅。,伏牛山,桐柏山,大别山,沂蒙山,黄海,淮河地理特征,三面环山,中游为平原，比降小，下游为锅底状平原地形,排,3,南北气候过渡带特性,利于降水的天气 系统极容易发生。,淮河气候特征,南北气候过渡带特性,利于降水的天气 系统极容易发生。淮河气,4,淮河流域水旱灾害的两大特点,1,、灾害发生频率高,据统计，公元前,246,年,2000,年的,2246,年中，共发生洪涝,1005,次，旱灾,936,次，几乎是年年有灾。,2246,年中发生流域性的水旱灾害,336,次（水灾,266,次，旱灾,70,次），平均,6.7,年,1,次。,2,、旱涝交替、连旱连涝变化发生频率高,淮河流域水旱灾害的两大特点,5,淮河流域水资源的特点及存在的问题,1,、水资源短缺,淮河区水资源总量约,916,亿,m,3,，占全国,1/30,，而承载的人口和耕地面积分别占全国,1/5,和,1/7,。由于人多，地多，水少，加上水资源时空分布不均匀，淮河区水资源供需矛盾十分突出。,2,、水资源时空分布不均,汛期特别是丰水年汛期易造成洪涝灾害，水资源利用难度大；偏枯年份水资源又严重供不应求，造成旱灾。,山丘区降水量和水资源量较大，但由于耕地少、经济落后需用水量较小；平原区特别是豫东和南四湖湖西等平原地区降水量及水资源量相对较小、但耕地多，主要城市、工矿企业主要分布在平原区内，需用水量较大。,淮河流域水资源的特点及存在的问题,6,3,、水资源浪费现象,农业用水定额偏高、灌溉水利用率低；许多工厂设备陈旧，工艺、管理落后、取用水量大、重复利用率低；不少城市存在吃大锅饭、常流水、管网跑冒滴漏严重等现象。,4,、水资源配置不尽合理,首先，淮河流域水资源区域配置的工程手段不足。淮河流域水资源与用水要求在空间上不够匹配，淮河以南地区水资源相对丰沛，且拥有多座大型蓄水工程，而社会经济发展对水资源需求不旺；淮河以北地区水资源相对缺乏，但社会经济发展对水资源需求旺盛。,其次，用水结构上不够合理，如在淮北及南四湖等缺水地区发展了大量的高耗水、高污染的大型工业，工业布局不够合理。,水文预报与水资源优化管理关键技术课件,7,目前国内的技术储备难以解决中长期水文预报预见期短、淮河流域复杂气候、下垫面及工程布局条件下的水文预报与水资源优化配置联合调度等技术难题。,瞄准水文预报,预见期增长、精度的提升以及水文预报与水资源配置的联合调度。,淮河水利委员会向水利部,“,948,”,项目,(),管理办公室申请外汇资金，由淮委水文局与美国乔治亚水资源研究所共同开发完成了淮河上游水资源管理决策支持系统，,为淮河流域的防洪减灾及水资源优化配置提供科学支撑。,水文预报与水资源优化管理关键技术课件,8,主要研究内容,第二部分,主要研究内容第二部分,9,总体研究方案,以美国乔治亚水资源研究所研制的集成水文预报与水资源优化管理决策支持系统（,GTDSS,）为基础，根据淮河流域蚌埠闸以上南岸地区的自然地理特征和相应的水资源数据库信息（社会经济、工程、需用水等），对软件进行二次开发，开发适用于研究区的淮河上游区水资源优化管理及决策支持系统。,总体研究方案 以美国乔治亚水资源研究所研制的集成,10,小时下泄流量,发电目标，状态变量目标,小时下泄流量,发电目标，状态变量目标,电量 洪水损失,供水效益 航运效益,当前系统状态,水文预报,供水需求,能量需求,航运要求,社会,/,文化约束,机组负荷分配,流量调节,实时控制模型,小时,/,天,中,/,短期模型,日，,6,小时,或,1,小时,/,长度一个周,/,旬,/,月,长期计划模型,周，旬，或月,/,几个月到一年,水文预报,电力需求,供水需求,洪水损失曲线,航运要求,用水部门和供水量的短期运行权衡关系,发电计划,防洪管理,供水,航运,用水部门和供水量的长期计划权衡关系,效益分享选择,节水兴利策略,径流方案,系统开发选择,需求方案（水,/,能）,水调方案,方案,/,政策评估模型,周，旬，月,/,多年,评估结果：,系统开发选择,大型调水政策,气候变化,减灾标准,水资源分享协议,系统基础设施变化,管理政策,电量 洪水损失,供水效益 航运效益,水资源管理决策支持系统（,DSS,）的总体结构图,小时下泄流量小时下泄流量电量 洪水损失 当前系统状态水文预报,11,系统主要有以下两大功能,：,枯水期的径流预报；,上游水库管理与下游供水权衡关系；,系统主要有以下两大功能：枯水期的径流预报；,12,淮河中上游水资源系统概化图,淮河中上游水资源系统概化图,13,重点研究内容,建立一个以长期径流预报为基础的淮河流域蚌埠闸以上地区水资源管理决策支持系统。重点为枯水期（,10,月到,5,月）的径流预报，以及下游蚌埠闸区间供水能力的确定。,重点研究内容,14,长期预报模型,利用径流、降雨及海温作为预报因子，采用回归和历史相似法作为预报模型，对鲁台子以上区间、鲁台子至蚌埠闸区间以及上游水库的入库径流进行预报，以可能径流过程线集合的形式作为结果输出，预报提前期可达,3,6,个月。,长期预报模型利用径流、降雨及海温作为预报因子，采用回归和历史,15,长期计划模型,以中长期水库径流预报的结果为依据，综合考虑系统的所有约束条件,(,发电，防洪，防旱，灌溉，供水，生态水质等,),，提供管理,人员,和决策者多种优化方案的权衡对比结果，及相应的各水库今后几月至一年的每月的调度方案。,长期计划模型以中长期水库径流预报的结果为依据，综合考虑系统的,16,多年评估模型,为快速,评估中长期水资源优化管理模型的应用效果而设计的工具。通过对模拟演算的结果分析，可以对决策支持系统的参数是否要做相应的调整提出建议,。,多年评估模型为快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果而设,17,关键技术,第三部分,关键技术第三部分,18,1,、历史相似扩展径流预报法关键技术,1、历史相似扩展径流预报法关键技术,19,利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化，对流域最有可能的来水进行预报，其预报提前期可达,3-6,个月，此方法在多个地区均有应用，可靠性超过,70%,。,利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化，对流域最有可,20,蚌埠闸区间枯水期径流与海温的相关系数图,蚌埠闸区间枯水期径流与海温的相关系数图,21,2,、扩展线性二次高斯（,ELQG,）控制算法关键技术,2、扩展线性二次高斯（ELQG）控制算法关键技术,22,ELQG,属于迭代优化算法，从一初始控制系列开始,R(k);k=0,1,2,.,N-1,，然后逐步寻找改善的系列直到收敛。收敛的标准是目标函数不再改进。,ELQG,法的特点是计算速度快，特别适合有不确定输入的多水库系统的优化问题。,ELQG 属于迭代优化算法，从一初始控制系列开始,23,3,、长系列自动反演模拟关键技术,3、长系列自动反演模拟关键技术,24,快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果。可对决策支持系统的参数是否要做相应的调整提出建议；可评估下列条件变化对系统运行及效益带来的影响：（长期预报模型精度的改进、大气变化、不同的系统约束、新的水利工程开发和不同水资源分配方案）。,快速评估中长期水资源优化管理模型的应用效果。可,25,主要创新点,第四部分,主要创新点第四部分,26,创新点,（,1,）首次利用“历史相似扩展径流”预报技术，利用径流、降雨及海温等作为主要预报因子，建立的蚌埠闸以上南岸地区中长期径流预报模型技术可靠，能提前三个月对研究区域的径流做预报。,（,2,）首次利用“扩展线性二次高斯”的优化算法对蚌埠闸以上南岸地区的水库进行水库群优化调度，算法实用快速，能帮助管理人员制定从中长期计划到短期实时运行的方案。,（,3,）建立的演算评估模型可以利用中长期水资源优化管理模型对所选定的长期历史径流系列进行自动反模拟计算，对模拟结果进行分析评估。,创新点,27,查新报告认为：,“本项目采用“历史相似扩展径流预报法”，联系了大气环流的长期演变，利用当前水文信息和有关联的海洋温度变化,(,厄尔尼诺现象,),进行中长期水文预报，在充分挖掘已有信息的基础上，更注重物理基础的结合，同时应用“扩展线性二次高斯算法”进行水库群的优化调度及长系列自动反演模拟的技术，创建了集水文预报、水资源优化配置和调度方案评估等功能于一体的决策支持系统，不仅可以解决目前流域中长期水文预报中的一些具体的问题，而且还可以为流域水资源统一管理、水资源优化配置等方面提供更科学的预测技术。这些内容在国内外文献中未见有相同报道。”,查新报告认为：,28,技术创新在国内外文献中未见有相同报道,技术创新在国内外文献中未见有相同报道,29,研究成果达到国际先进水平,研究成果达到国际先进水平,30,系统应用,第五部分,系统应用第五部分,31,应用情况,“,淮河上游水资源管理决策支持系统”是淮河流域防洪抗旱及水资源优化管理配置中的重要非工程措施。系统自,2007,年在淮河流域蚌埠闸以上地区投入使用以来，系统在以下方面做了应用研究：,2,、区域的水资源论证,如淮南凤台、潘集、田集及蚌埠等电厂的水资源论证等。,应用情况 “淮河上游水资源管理决策支持系统”是淮河流域,32,1,、水资源规划、研究,如“淮南煤电基地田集电厂水源条件分析”、“特殊干旱期淮河蚌埠闸上水资源调度方案研究”、“淮南采煤沉陷区平原水库建设研究”、“淮河干流临淮岗以上规划来水研究”、“淮河干流正阳关,蚌埠段水量配置方案研究”等。,1、水资源规划、研究,33,1,、枯水期的预报精度高、预见期大大增长,系统的应用实现了以下几个方面：,1、枯水期的预报精度高、预见期大大增长系统的应用实现了以下几,34,加入海温后的预报模型可以将预报提前期由个月增加到个月，为长期计划的制定提供了保证。,加入海温因子后对预报精度的改进,加入海温后的预报模型可以将预报提前期由个月增加到个月，为,35,帮助决策人员制定上游山区水库群防洪调度和水资源调度的方案，能计算不同来水年份（丰、平、枯水年等）水资源利用率和利用潜力，分析缺水年份不同分水方案对各用水户造成影响，从而为制定流域长期水资源规划提供支撑。,2,、优化决策、科学调度,帮助决策人员制定上游山区水库群防洪调度和水资,36,综合效益,第六部分,综合效益第六部分,37,2003,年,2009,年，通过,系统在不同地区、不同部门的应用，提高了淮河上游区中长期水文预报和水资源预测调度的水平，在蚌埠闸以上地区的水资源水资源论证、水资源规划研究、水资源的优化配置等方面得到了广泛的应用，经济效益和社会效益显著。,2003年2009年，通过系统在不同地区、不同部门,38,通过安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水科院应用取得了显著的应用和经济效益。,通过安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水,39,系统推广,第七部分,系统推广第七部分,40,目前国内类似的软件产品不多，国际上虽有类似系统软件，但价格贵，二次开发困难，本项目技术成熟，可先在淮河流域内部地区推广应用，然后再推广到其它流域。,目前国内类似的软件产品不多，国际上虽有类似系统软件,41,项目成果已于,2007,年投入应用，并在,安徽省水文局、淮委水政水资源处，安徽省水科院,进行了实际推广应用，取得了良好的经济和社会效益。,通过实践检验证明，项目的设计思想、技术成果等具有广阔的推广应用前景。,项目成果已于2007年投入应用，并在安徽省水文,42,谢 谢！,谢 谢！,43,