资料短缺中小水库调度计划准确度提升措施与成效浅析

1 引言

水库调度是水库管理的基本任务[1]，采用合理的蓄放水策略，保证相关行业部门的用水需求，充分发挥水库的兴利效益[2-3]。制定合理、准确的年度水库兴利调度计划，是充分发挥水库功能、提升其服务社会价值的重要手段。

水库兴利调度计划涉及部门多、范围广，与社会经济发展息息相关，且下一年的气象情势不确定性高。所涉及的相关部门包括：防洪需求、生活需水、第一及第二产业需水、生态环境需水等方面[4]。这些需水部门每年的需水量都是动态的，制定出可行性高、预算准确的年度调度计划，需要充分把握其动态规律[5]。其中：生活需水与城市人口的数量及用水定额密切相关，农业及工业用水受产业规模、单产耗水量及节水技术制约，生态环境用水与下游河道的形态、水力特征、保护鱼类等密切相关[6-7]。每年的降水情势则具有高度的时空不确定性，其规律的把握相对更难[8]。

借助先进的预测分析手段、优化调度方法可明显提高精度和调度水平，但较多的中小水库多采用常规的方法进行[9-12]。如何充分发挥在编工作人员的专业知识、从业经验和主管能动性，往往具有十分重要的作用。因此，研究以贵阳市重要水源地——松柏山水库为例，通过制定合理的措施并持续改进，从而显著提高水库调度计划的准确性，相关措施和成效可为其它中小水库的调度计划制定提供参考。

2 研究区概况

松柏山水库坝址位于贵阳市花溪区党武乡松柏村境内，属长江流域乌江水系南明河干流上游[13]。水库于 1980年5 月蓄水，1987 年竣工正式投入运行。大坝坝高52. 5m，总库容4760 万 m3，兴利库容 3240 万m3，死库容1220 万 m3。设计正常蓄水位 1179.00 m，主汛期讯限水位 1176.00 m，后汛期讯限水位 1178.00 m。坝址上控制集水面积139 km2，多年平均降雨量1129 mm，多年平均来水量约7000 万m3。水库的功能包括城市生活供水、城市防洪调度、生态环境调度、农业供水和少量工业供水。

3 实施措施及成效评价方法

3.1 实施措施

（1）与相关部门紧密联系，及时把握基础数据动态

统计部门的年鉴数据则需对过去一年的资料进行系统核实才对社会发布，存在一定的滞后性，同时也缺乏对下一年的预测。为解决上述问题，通过积极和相关部门进行交流，在制定水库年度调度计划前，系统掌握影响各部门用水的关键数据。包括直接的用水量和间接的发展规划及人口变化等。

（2）对重点需水用户做到单独调研，重点工程单独跟进

除生活用水外，一些关键企业用水也需要掌握。通过对其计划目标进行分析，明确企业所申报的需水量与实际用水量之间的差异。一些重要的引水和调水工程也是影响供水的重要因素，工程的进度是否与预期相符，运行初期的相关政策是否完善等也至关重要。

（3）加强水雨情势动态监测分析，提高数据挖掘能力

中小水库缺乏专门的水雨情监测，有必要增加相关监测，并基于此和历史调度数据进行分析。一些部门的需水量受气候条件影响大，通过加强对历史数据的挖掘，分别针对典型水平年预测其需水，有利于提升计划的准确度，如 P=25%，P=50%和 P=75%等。

（4）合理划分指标体系，提高分析准确性

完善统计类别和指标体系，针对不同的供水需求和目的，对相关指标进行合理的划分。如生态环境用水方面，尽管未被利用的较多水资源也具有生态作用，但统一将其认定为生态用水则存在年际偏差大、不易预测等问题。因而在实施时有必要将其分开，生态用水量依据国家标准计算。此次实施采用多年月平均径流量的 10% 进行核定，其余则算作弃水。

3.2 数据统计

选取实施前后连续的典型年份各 5 年。其中实施前选取 2010-2015 年，因 2014 年数据不齐全未选取；2016-2018 年三年为过渡年份未选取；2019-2023 为实施后的典型年。各年的计划供水和实际供水结构如表 1 所示。

（1）准确度

式中， A_ij 表示第 i 年第j 部门的计划供水准确率； 表示计划供水量， 表示实际供水量。

（2）平均准确度

Ai 表示某一年的平均计划供水准确度；对于某一时段的平均供水准确度，通过计算多年的算术平均值划分。

4 实施成效分析

4.1 总体水平分析

统计措施实施前后各连续完整5 年的水库调度供水计划准确率，结果如表2 所示。可以看出，改革措施实施后调度计划的准确度显著提升。计算 和各部门供水量的多年均值、最大值和最小值，结果如表3 所示。从年度供水总量来看，相关措施实施后取得的效果明显，不同时段误差平均降低 29.4% ，最小的提升 12.8% ，最大的年份提升 61.2% 。

4.2 典型部门分析

进一步分析各部门的误差提升，结果见表3。可以看出，市区的供水提升最高，平均达到接近 80% ；其次是水厂供水和生态供水，误差降低均超过 20% ；企业供水的精度提升较小，平均为 4.5% ，原因是企业用水相对稳定，一旦达到规模后年度差异较小；向大学城供水的平均误差水平有所升高，原因是其中一年（2022）的误差极大，计划供水 200Fm³ ，实际仅供水18.76 万m3，其余年份的平均水平也有事提升。

5 结论

研究针对中小水库短缺和智能化调度面临的平台支撑较弱，充分发挥专业工作人员的经验和主观能动性，从四个方面采取措施并进行了优化调整，包括：与相关部门紧密联系，及时把握基础数据动态；对重点需水用户做到单独调研，重点工程单独跟进；加强水雨情势动态监测分析，提高数据挖掘能力；合理划分指标体系，提高分析准确性。相关措施实施的成效明显：年度供水总量的偏差平均降低 29.4% ，最小的年份提升 12.8% ，最大的年份提升 61.2%; ；在不同部门多数会得到提升，尤其是在指标划分不够详细的部门。结果表明，实践工作中制定的四项措施是可行的，能够明显提高水库年度调度计划的准确度，可为其它资料短缺的中心水库精准调度提供参考依据。

参考文献

[1] 万俊. 水资源开发利用[M]. 第二版. 武汉： 武汉大学出版社， 2008.

[2] 梅亚东.水库调度研究的若干进展[J]. 湖北水力发电， 2008， （01）： 47-50.

[3] 郭生练， 陈炯宏， 刘攀等. 水库群联合优化调度研究进展与展望[J]. 水科学进展， 2010， 21（4）： 496-503.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.水库调度设计规范：GB/T 50587-2010[S].中国计划出版社，2010.

[5] 左其亭，水资源利用与管理[M]，2009， 黄河水利出版社. 郑州.

[6] 陈诚.基于随机线性规划的水库概率约束调度模型与方法[D].华中科技大学，2019.

[7] 陈森林，李丹，陶湘明，等.水库防洪补偿调节线性规划模型及应用[J].水科学进展，2017，28（04）：507-514.

[8] Berne， A.; Delrieu， G.; Creutin， J.D.; Obled， C. Temporal and spatial resolution of rainfall measurements required for urbanhydrology. J. Hydrol. 2004， 299，166-179.

[9] 田福昌，张安邦，李孝彬，等.山区中小型水库洪水预报-调度-风险分析全过程耦合模型及应用[J/OL].水力发电，1-13.

[10] 白咏梅， 关庆国， 刘惠群. 水文比拟法在无资料中小河流洪水预报中的应用[J].水利科技与经济，2010，16（02）：196-197.

[11] 谈戈，夏军，李新.无资料地区水文预报研究的方法与出路[J].冰川冻土，2004，（02）：192-196.

[12] 陈美， 司伟， 王庆平， 等. 局部组合降雨空间插值方法适应性研究[J]. 水利水电技术（ 中英文），2024，55（08）：59-68.

[13] 贵州省松柏山水库管理处. 贵州省松柏山水库2023 年度兴利调度运用计划[R]，2022.

[14] 黄振平， 陈元芳. 水文统计学[M]， 2017， 中国水利水电出版社. 北京.

1 收稿日期：

基金项目：贵州水利科技经费项目（KT202433）

作者简介：袁颖（1983—），女，汉，贵州习水县人，本科，工程师。主要从事水库调度与水资源开发利用保护方面工作。E-mail：757438663@qq.com