城市供水实时调度模型研究

依据北京市供水系统明渠输水的3种工况,建立了渠道有水状态和无水状态的供水调度模型。在对供水系统进行概化的基础上,选取京密引水系统为研究对象进行供水调度计算。从京密供水系统的特点和实际运行的角度出发,重点对京密引水渠道有水状态下的水位、流量及渠段水位传播时间进行了模拟。结果显示,模型计算合理,可为京密供水系统调度运行提供决策支持。     

南水进京后北京供水保障战略展望

北京天然水资源人均占有量不足200 m3,属于资源性严重缺水城市。2014年10月江水进京,南水北调划工程来水将成为北京新的主力水源。社会经济快速发展,对北京水资源保障、城市供水设施、生态文明建设以及构建多元外调水保障体系提出了新要求。文章重新认识水的价值,提出打通外部调水四大通道、增加水源储备空间、建设第二条输水环路、沟通五大水系河四大供水保障战略,从而构建起北京供水保障体系,形成多水源联合配置、互为补充、调度灵活、安全可靠的供水系统。     

不同运用方式下北京市多水源联合调度的泵水成本分析

应用北京市多水源联合调度模型,以弃水量和泵水成本为切入点,研究南水北调来水调入密云水库调蓄工程对供水系统的影响,以及考虑大宁水库防洪后系统调度结果的变化。研究发现,在南水北调多年来水条件下,若不启用南水北调来水调入密云水库调蓄工程,供水系统会发生大量弃水;启用该工程后,调蓄能力充足,系统不发生缺水或弃水事件,但会产生最高约每年5 000~7 000万元的泵水成本。考虑大宁水库防洪调度后,供水系统会产生每年几百到几千万方的弃水,反向调蓄成本和大宁补水成本也将增加,建议综合防洪和供水效益考虑大宁水库的调度运用方式。     

南水北调来水条件下北京市多水源联合调度模型研究

2014年南水北调中线工程引水进京后,北京将形成外调水、当地地表水和地下水多水源联合供水的格局,其中外调水是由南水北调中线工程整体调度后确定的,其水量和水质对北京市供水调度有重要影响。本文以北京市多水源供水环路为研究区域,以充分保证供水和弃水量最小为调度目标,建立多水源联合调度模型,采用南水北调中线多年设计来水系列对供水系统进行调度,给出北京市以日为尺度水资源调度结果,环路各处流量、水压等动态变化情况及各个水厂的水资源配置情况。结果表明,通过优化方法确定的调度规则可以使模型达到不弃水不缺水的调度目标;在平水年即南水北调来水量为11.9亿m3时,2014年需水水平下反向调入密云水库约1.65亿m3。不同典型年下,供水环路南水北调来水和本地水源同时供水时间达1~100 d。供水环路中南干渠沿线水厂和九厂发生南北水源同时供水天数较多,需要防范水源混合可能带来的水质风险。     

南水北调水源进京后京密引水工程供水系统调度运行思考与建议

随着南水北调来水调入密云水库调蓄工程的建设,长江水源将沿京密引水渠反向输往密云水库,北京的水资源配置及调度发生变化。分析水务改革发展的形势和水资源统一配置的要求,北京行政区域内所有水源应由以北京市水资源调度中心为核心的调度运行体系统一调配,实现水资源统一、安全配置,提升北京供水系统的安全性和可靠性,确保首都供水安全稳定。本次提出调蓄工程应纳入京密引水工程供水系统,利用京密引水管理处50多年积累的输供水的管理经验、人才队伍以及管理制度优势,统一调度本地水源与南水北调水源,为将来以北京市水资源调度中心为核心的供水系统顺利运行,奠定坚实的基础。     

河南省南水北调受水区配套工程10号口门输水方案研究

10号口门输水线路是南水北调城市供水线路中最复杂的一条，输水线路长，供水目标多，供水关系复杂。为优化设计，节省投资，提出从口门直接埋设管道输水方案和利用燕山水库调蓄输水方案，通过对各种输水方案水质、投资、管理以及各受水城市之间的供水关系进行分析比较，最终选定利用燕山水库调蓄输水方案作为10号口门输水方案。     

基于调配管理的北京市多水源水量联合调度研究

针对北京市复杂供水系统多水源联合调配与管理,依据最严格水资源管理制度,在规划用水总量控制红线和用水效率控制红线管控下,充分考虑水行政主管部门调配管理目标与约束,绘制了基于水源-工程-单位(水管系统)-用户的多维嵌套北京市供水网络拓扑结构,建立了北京市多水源联合调度模拟模型,实现了用水管控、水源配置、水量调度统筹的多水源联合调度。计算结果表明:2019年全市用水管控39.6亿m~3,考虑输水损失和干流补水后,由本地新水供水20.3亿m~3,利用再生水11.5亿m~3,调用南水北调水9.7亿m~3;在现状工程条件下,为满足城市生活与工业用水和城区重点区域河湖基本生态需求,可充分调配南水北调水约9～10亿m~3;通过加大调水可进一步恢复本地水源储备和改善河湖生态环境。研究成果可为水行政主管部门开展日常水量调配工作提供技术支撑。     

南水水库供水工程输水系统过渡过程计算分析

广东省乳源县南水水库供水工程属于长距离、大流量、高水头的压力密闭系统。由于地形和受水区域限制,中间无任何调蓄设施。整个系统布置和结构十分复杂,供水压力大,局部动作也会引起全系统水力参数的变化。为了指导调流、调压设备和设施的有效配置,制定调度运行规程,保证工程安全平稳运行,通过对复杂边界条件下的全系统水力暂态过程分析计算,研究了该电站机组全部停机时,计算供水工程输水系统在远期流量规模下,3处事故阀分别关闭时,管线中空气阀的动作情况以及由事故阀关闭产生的水锤压力对供水系统沿线压力分布的影响。     

北京市南水北调供水环路水力过渡过程分析研究

北京市南水北调环线工程是一项规模宏大、结构复杂、涉及面广的系统工程，工程运行工况复杂。基于管道瞬变流的特征线解法，研究输水系统水力过渡过程特性对南水北调供水环路水锤防护的影响，以及系统运行的安全问题，为工程设计及调度运行管理提供科学依据。     

南水北调中线供水安全与对策研究

针对如何提高南水北调中线工程供水保证率、输水过程的稳定性和安全性,从城市用水安全度的角度,提出了丹江口水库调度、受水区反调节问题,并提出采用瀑河水库作为京津两座超大城市供水安全的调蓄工程的建议。     

南水北调东线北延进京工程规划研究

北京市水资源严重短缺,在考虑南水北调中线扩能增加供水量的条件下,到2030年水资源供求缺口仍有9~14亿m~3。南水北调东线外调水源可靠、水量充足、水质达标,向北延伸具有可行性。通过水资源供需平衡计算,确定2030年东线北延进京工程调水规模10亿m~3。基于低碳发展理念,探索在河北省文安县新建文安洼水库(库容4.2亿m~3)将汛期不调水调节为全年连续输水进京。北京境内工程布局以优水优用、一水多用为目标,现有一环输水线路(107 km)水源为优质中线水,供城市生活为主;规划二环输水线路(140 km)水源为东线北延水,供生态环境为主。以此,促进形成一环、二环分质供水,相对独立,调度灵活,运行安全及备用可靠的工程体系。     

城市再生水利用输水形式分析研究

近年来再生水已经成为北京市水资源的重要组成部分。为了保证再生水利用输水方案合理可行,安全可靠,文中以永定河再生水供水北线工程为例,首先通过大量的调研、实地踏勘,充分了解工程区间情况,完成了明渠输水和管道输水方案,并对两方案工程内容、湿地方案、工程投资、工程实施难度、水质水量保障、水环境和原有工程功能影响分析、工程管理及汛期输水保障等方面进行了详细的分析研究。经比选,虽然明渠方案具有增加沿线河道水面,改善区域生态环境的优点,但存在对北京市自来水第三水厂水源地造成水质污染风险,与区域蓄滞洪功能矛盾,汛期输水调度管理难度大,工程投资高等问题,因此推荐采用管道输水方案。本文提出的再生水明渠输水和管道输水形式的分析论证可供类似城市再生水利用输水方式的选择参考。     

浅谈北京市水资源的合理配置

分析北京市水资源配置的现状及问题,提出采用宏观调控和市场机制有机结合的水资源合理配置模式。在水资源承载能力的基础上,充分挖潜,开发非常规水源。在水源调配方面,优先使用南水北调水,其次为地表水,最大限度地涵养地下水。增加环境用水,加大工业、生活、农业的节水力度,提高水价。在进行水资源分配时,优先保证生活用水和必需的生态环境用水,对经济用水实行以供定需,在经济用水内部进行资源优化配置,优水优用,分质供水。形成以本流域供水为主,外流域调水为辅,常规水源与非常规水源相结合的综合开发网络,实现国民经济用水和生态环境用水的兼顾,实现以水资源的可持续利用支持北京经济社会可持续发展的目标。     

环首都经济圈水资源合理配置与评估

河北省环首都经济圈对于加速形成以首都中心城市带动、区域中心城市支撑、点面协同发展的京津冀一体化有着重要意义,按照环首都经济圈总体规划,实现其跨越式发展,水资源的支撑和保障能力将面临严峻挑战。本文在区域水资源情势分析的基础上,对当地的地表水、地下水和外调水进行多水源的联合调配,从水资源开发利用率及其变异系数对环首都经济圈区县优化配置结果分析表明,研究提出的区域水资源配置方案对于提高环首都区域供水保障程度、支撑环首都经济圈的快速发展可提供科学支撑.     

南水北调引水进京后北京水价改革研究

分析了北京市水价的现状及存在的问题,结合南水北调中线工程引水进京后供水结构的变化,深入探讨了引入水对北京现有水价体系的影响和推动作用,并提出了与当地水价平稳衔接的有关建议及北京市的水价改革设想.这对建设节水型社会、合理配置水资源以及南水北调通水后水价的平稳过渡具有一定的参考价值.     

基于GWAS模型的灌区水资源优化配置研究:以淠史杭灌区为例

针对淠史杭灌区“蓄、引、提、调”相结合的“长藤结瓜”式灌溉系统,为实现灌区间、上下游的优化联合配置,采用GWAS模型,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,建立了适用于淠史杭灌区的水资源优化配置模型。配置结果表明:灌区引水量最大,其次为当地地表水和边界提水站提水,中水和浅层地下水作为补充。通过序列年水资源配置,发现相同频率年在处于不同丰枯年份时,可供水量存在明显差异,因此在进行区域水资源配置时,仅分析50%、80%或90%几个频率年往往不能真实反映可供水情况,需进行长序列调配分析。基准年、2025年和2035年在50%和80%保证率下基本不缺水,灌区水资源可实现基本供需平衡。如遇连续干旱年,90%保证率下缺水较严重,可通过合理开发当地水、新增外调水来降低缺水程度。     

调节阀在长距离输水工程消能调流中的应用

结合北京市已建的长距离重力输水工程,介绍了调节阀的设计选用情况,论述了设置消能调流设施可有效防护水锤保障输水管路安全,并对管道工作压力进行合理分段,分析了常规措施与采用调节阀消能调流的优缺点,阐述了调节阀的应用现状和选用技术要求。采用特征线法进行数学模拟计算,通过计算分析结果表明,调节阀可方便地调减流量,消减富余水头防护水锤并节约投资。     

南水北调中线水质安全潜在风险及对策

南水北调中线来水主要作为北京市生活饮用水源,水质安全决定调水成败.长距离输水存在水质风险,分析了南水北调中线潜在的水源地水质风险、输送过程风险、突发性水污染事故及水质差异影响等风险.在此基础上,提出构建水环境监测网络及预警体系,建立健全突发水污染事件预案及应急处置体系,提高抵御灾害及应对突发水污染事件的能力;加强本市调蓄池库水生态环境建设;加强外调水与本地水适应性生态研究等输水水质安全对策,以保障南水北调调水水质安全和水生态安全.     

地表水与地下水的联合调蓄及其供水风险性分析

本文阐述了年调节水库与地下水联合调蓄的模拟分析方法,并通过对石佛寺水库地表水与地下水联合调蓄模拟计算,提出了石佛寺平原水库地表水与地下水联合调蓄的供水规模及其运行方式。建立风险分析模型,进行了供水系统的风险性分析。     

利用水资源配置系统确定供水工程的建设规模

本文在分析水利工程建设特性和供水工程水资源配置原则的基础上,探讨了水资源需求、系统简化、水资源调度策略、计算方法对供水工程建设规模的影响,提出了确定供水工程建设规模的基本思路和步骤,并具体应用到某干旱区生态环境保护工程。水资源配置“三次”平衡分析确定供水工程建设规模的主要步骤为:(1)绘制水资源配置系统网络图;(2)进行需求分析,包括经济、生态环境需水;(3)制定水资源调度策略;(4)进行水资源配置“三次”平衡分析,初步确定供水工程的建设规模;(5)进行流域耗水平衡分析,分析经济与生态的耗水比例;(6)确定供水工程的规模以及供水工程实施建议。