引汉济渭工程运行与调度关键技术研究

杨 宁

（陕西省引汉济渭工程协调领导小组办公室 陕西 西安 710004）

1 项目概况

引汉济渭工程是一个非常复杂的水资源配置系统工程，工程难度极大，牵涉面广，影响因素多。在促进关中和陕西的经济发展的同时，要统一考虑黄河水量配置、陕北榆林和延安的水资源配置、渭河上下游分水等，将涉及全陕西省陕南、关中、陕北，涉及国家南水北调中线，涉及陕西和湖北在汉江上的上下游的关系，涉及电力、水利及中央、地方等利益等，因此必须详细规划，以保证社会经济与生态环境要协调发展，经济布局和水资源布局协调发展。

工程建成后，引水线路上的两个重要调蓄水库——黄金峡水库和三河口水库，位于秦岭南坡的暴雨集中区，其防洪调度和水资源调度任务交叉耦合，调度系统复杂，实时性要求高。此外，15亿m3汉江水翻越秦岭后，关中地区现状55亿m3的供水系统格局将面临重大调整，水资源的优化配置问题是工程效益能否充分发挥的关键。由此可见，引汉济渭工程的运行调度涉及面广、技术复杂，因此，对引汉济渭工程运行调度中所涉及的关键技术进行研究是非常必要的，也是工程能否充分发挥经济效益和社会效益的关键。

2 研究的重点和方向

2.1 引汉济渭工程调度数据资源整合与集成

引汉济渭工程是一项复杂的系统工程，工程的运行调度涉及的信息量巨大。各方数据包括：水文观测信息、水文整编信息、水利工程信息、水利空间信息、遥感信息、水资源信息、水能信息、水利技术标准数据和水利行政管理信息等。因为数据资源是分布式的，同时数据需要分级分部门进行更新和维护，所以在重视各测站点信息采集同时，还应加强遥感等空间面上信息的采集。为了更好地对以上数据进行组织管理以及构建应用，需要对多源数据进行集成。即针对不同数据源，通过数据仓库及数据集成中间件，数据复制技术实现数据有效处理和管理，通过构建数据的集成环境，最终实现数据在数据中心的统一集成。

2.2 引汉济渭工程运行调度可视化仿真系统

采用数字地球、全景再造、Flex仿真作为关键技术，将 GIS、RS、GPS予以集成，并在瓦片金字塔上完成空间信息的存储与方案，建立空间视域模型、地形访问环境和网络地图服务，为地形剖面绘制、现场图像投影、三维实景仿真、三维Flex模拟、重点工程检测等建立访问接口和互操作服务。在此基础上，构建了基于数字地球的引汉济渭工程运行调度可视化仿真系统，实现了对工程运行调度的可视化仿真和情景再现。

2.3 引汉济渭工程运行调度综合集成服务模式及平台

要突破传统的按功能应用的模式，在信息、计算、决策、智能等方面由平台提供服务（应用支撑），快速组织出新的有适应性的应用。通过建立业务应用组件库（解决问题的方法组件化）、主题服务标准库（由事件驱动，形成应用主题）、应用知识图库（解决问题的过程或方法、信息融合、知识形成等的图形化），提出基于平台、组件、主题、可视化的应用模式，即：平台支持下的应用；由组件、主题、知识图快速组织的应用；丰富的多元信息可视化表现的直观应用；由构建应用系统来提供应用服务。

2.4 引汉济渭工程运行调度的业务应用支撑库

在传统工程运行调度的理论、模型、方法研究的基础上，以新模式要求，建立主题库、知识图库、组件库。以运行调度主题、业务处理流程、业务处理计算单元等为设计主线，研究与建立应用支撑库。具体包括：研究建立引汉济渭工程运行调度中预报模型组件库；研究建立引汉济渭工程运行调度模型组件库；研究建立引汉济渭工程运行调度的方法库；研究建立引汉济渭工程运行调度的知识图库。

2.5 引汉济渭水源区水库、电站、泵站联合调度方案

以引汉济渭水源区水库、电站、泵站经济运行调度为目标，研究建立引汉济渭水源区径流预测模型，开展引汉济渭水源区长期、中期、短期及实时径流预测。构建黄金峡水库水电站、三河口水库水电站多目标优化调度模型，研究基于进化计算的多目标优化算法，制订黄金峡水库和三河口水库的防洪、供水、发电调度方案及调度规则。以引汉济渭水源区多年平均供水量最大、枯水年供水量最大、系统运行费用最低等为调度目标，建立黄金峡、三河口水库的联合调度模型，研究制定黄金峡、三河口水库联合调度规则和调度方案。构建引汉济渭水源区一维水动力学模拟模型，对引汉济渭水源区联合调度方案进行水文、水动力学模拟评价。为引汉济渭水源区水库、电站、泵站科学运行和合理调度提供科学理论基础。

2.6 引汉济渭工程受水区水量调度研究

以引汉济渭工程受水区水量调度为目标，建立受水区长期、中期、短期及实时径流预报模型，实现受水区来水预报；以二元水循环模拟模型为基础，建立受水区需水预测模型及方法，实现引汉济渭受水区年度、季度和月度需水预测；综合考虑外调水和当地水的协调，提出适应于引汉济渭外调水过程的最优调度方式，建立受水区水资源综合利用效益最大模型，优化水资源分配方案，实现受水区水量的科学、合理调度。

3 具体实施方案

为有效缓解关中地区水资源供需矛盾，引汉济渭工程采用整体一次立项建设，分期配水。工程2020水平年由汉江向陕西关中地区调水10亿m3左右，2030水平年在实施南水北调中线后期水源工程建设后调水规模可达到多年平均15亿m3。

引汉济渭工程的具体方案是在汉江干流石泉水电站库尾洋县境内修建黄金峡水库壅高水位，通过位于黄金峡水库库区左岸的良心河泵站和连接两库（黄金峡水库、三河口水库）的黄（黄金峡水库）三(三河口水利枢纽)输水隧洞，将汉江干流水引入到在汉江一级支流子午河上，佛坪县与宁陕县交界处的三河口水利枢纽，经水库调节后以长隧洞穿过秦岭自流送入渭河一级支流黑河金盆水利枢纽库内，最后经金盆水库增建工程的放水设施向关中地区各用户供水。通过理论研究、技术攻关，解决引汉济渭工程运行调度中的关键技术问题；建立引汉济渭工程运行调度综合集成服务平台，为工程的运行调度提供信息服务、计算服务和决策服务，为工程的运行调度提供技术支撑。

4 效益分析

4.1 经济效益

根据最新的研究成果表明，我国水资源短缺量在不同丰枯年份差异悬殊，平均在300亿m3/年，直接造成的经济损失每年约1800亿元左右，其中工业经济损失约1500亿元左右，农业损失300亿元左右。通过技术攻关，并以信息化手段提高水资源管理水平，提高水资源利用效率，减少资源短缺量10%～20%，其直接经济效益就是180亿元/年～360亿元/年。本项目作为国家“十二五”的重点工程，直接经济效益重大。

4.2 社会效益

除具有显著的经济效益外，研究还具有一定的社会效益。首先，通过科学的运行调度，促进了水资源节约型和水环境友好型社会建设。本项目的实施，为引汉济渭工程的科学运行、合理调度奠定基础，经过科学的运行调度，实现了水资源蓄丰补枯、优化调度，保证了流域生产、生活用水，大大提高了水资源利用效率和水环境质量，发挥了水库等作为水资源配置工程的价值和意义，为地方经济发展和保障粮食安全做出贡献。其次，可以进一步将加强水资源的调控能力和调度管理水平，为工程的运行调度提供科学、合理的方案。

5 结论

引汉济渭工程作为陕西省最重要的水资源战略性配置工程，对陕西省的经济社会发展，对关中经济区，乃至整个西北经济社会发展，都有着举足轻重的作用。引汉济渭工程不仅可以解决关中地区的缺水问题和改善渭河下游的水环境状况，还可联通汉江、黄河，成为组成国家大水网的一部分，十分有利于长江和黄河的水资源优化配置，也有利于黄河上、中、下游水资源配置和统一调度。

进行引汉济渭工程运行与调度关键技术研究，不仅对该工程的建设和运行期管理提供重要的指导意义，也为其它工程的运行调度关键技术研究提供借鉴，具有重要的应用价值和推广价值，确保引汉济渭工程的顺利实施和安全运行。