基于雙層滑動(dòng)的水庫(kù)旱限水位確定算法

嚴(yán)子奇，周祖昊，韋瑞深，嚴(yán)登華，王 坤

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038)

干旱是全球最常見(jiàn)的自然災(zāi)害，也是中國(guó)主要的自然災(zāi)害之一。由于旱災(zāi)的形成具有一定的隱匿性、持續(xù)性，當(dāng)干旱對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生顯性影響時(shí)，往往已經(jīng)形成了較大范圍的供水脅迫[1-4]。在全球氣候變化背景下，極端干旱發(fā)生頻率顯著增加，如何建立一套干旱預(yù)警指標(biāo)，在干旱形成的初期做出準(zhǔn)確預(yù)判，是當(dāng)前干旱領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，對(duì)干旱防御具有重要的實(shí)踐意義[5]。

為了能夠提升干旱防御管理能力，加強(qiáng)干旱預(yù)警防控，原國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室于2011年發(fā)布了《旱限水位(流量)確定辦法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《辦法》)[6]，提出以旱限水位(drought-limited water level,DLWL)作為干旱預(yù)警指標(biāo)，并采用水量平衡法計(jì)算水庫(kù)旱限水位：根據(jù)水庫(kù)設(shè)計(jì)來(lái)水量和用水需求，結(jié)合水量保障時(shí)段要求(如1個(gè)月或兩三個(gè)月)，確定各月水庫(kù)需供水量。將各月需供水量最大值與死庫(kù)容之和所對(duì)應(yīng)的水位，作為水庫(kù)旱限水位。該方法于2012年在全國(guó)300多個(gè)水庫(kù)進(jìn)行了推廣[7]，但由于全年采用唯一水位進(jìn)行預(yù)警，沒(méi)有體現(xiàn)不同行業(yè)年內(nèi)用水規(guī)律，在實(shí)際應(yīng)用中存在較多局限性。之后，較多學(xué)者深入研究了水庫(kù)旱限水位的分期特性[8-9]，并基于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度理論開(kāi)展水庫(kù)旱限水位算法研究[10-14]，通過(guò)優(yōu)化算法尋求水庫(kù)在干旱期的最優(yōu)蓄泄方案，但由于眾多非劣解的存在，難以明確推算規(guī)劃層面的旱限水位，且在實(shí)際應(yīng)用中有較高的技術(shù)門(mén)檻。為了進(jìn)一步完善水庫(kù)旱限水位確定方法，嚴(yán)子奇等[15]、羅成鑫等[16]、韋瑞深等[17]以水庫(kù)干旱期供水風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖為理念，結(jié)合來(lái)水量和需水量，從水文年末采用水量平衡逆序遞推的方法得到水庫(kù)分級(jí)分期旱限水位。這種方法目前能夠適用于年調(diào)節(jié)水庫(kù)旱限水位確定，但無(wú)法兼顧多年調(diào)節(jié)水庫(kù)和不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)的旱限水位計(jì)算。主要難點(diǎn)在于不同類(lèi)型水庫(kù)的功能和任務(wù)的不同，水庫(kù)調(diào)度期和供水保障時(shí)段靈活多變，難以形成一種具有普遍適用性的旱限水位確定算法。

本文在對(duì)旱限水位內(nèi)涵解析的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)的旱限水位計(jì)算問(wèn)題，引入調(diào)度期和保證期2個(gè)可以靈活組合的控制期變量，在2個(gè)時(shí)間變量上進(jìn)行雙層滑動(dòng)計(jì)算，建立一套適用于不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)的旱限水位算法。完善水庫(kù)旱限水位確定技術(shù)體系，為旱限水位在全國(guó)范圍的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐，為開(kāi)展水庫(kù)抗旱調(diào)度管理提供重要參考。

1 總體框架與計(jì)算方法

1.1 水庫(kù)旱限水位內(nèi)涵與總體技術(shù)框架

從水資源配置的角度來(lái)看，水庫(kù)旱限水位是在干旱缺水條件下水庫(kù)供水系統(tǒng)中的供需關(guān)系達(dá)到臨界平衡時(shí)的水位閾值，是規(guī)劃層面下水資源系統(tǒng)臨界閾值指標(biāo)。水庫(kù)旱限水位確定的主要理論基礎(chǔ)是面向干旱期有限水資源優(yōu)化調(diào)配的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖規(guī)則。在管理實(shí)踐中水庫(kù)旱限水位表征的是因水庫(kù)水位持續(xù)偏低，供水區(qū)域內(nèi)正常生活生產(chǎn)、重要生態(tài)敏感區(qū)等面臨缺水風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)發(fā)布干旱預(yù)警并啟動(dòng)水庫(kù)抗旱調(diào)度規(guī)程的水位指標(biāo)，是水庫(kù)調(diào)度管理由常態(tài)供水管理進(jìn)入應(yīng)急限供管理的重要標(biāo)志。

基于上述定義，本文結(jié)合來(lái)水量、需水量和水庫(kù)調(diào)節(jié)能力，在雙層控制期下進(jìn)行滑動(dòng)計(jì)算得到不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)的旱限水位。主要步驟包括雙層控制期的確定、干旱期來(lái)水與需水的確定、針對(duì)不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)雙層控制期的水位推算以及旱限水位確定后在抗旱調(diào)度控制中的使用策略?？傮w技術(shù)框架見(jiàn)圖1。

圖1 旱限水位確定與控制總體技術(shù)框架Fig.1 General technical framework for determination and control of DLWL

1.2 雙層控制期

為了滿(mǎn)足不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)的旱限水位計(jì)算，在統(tǒng)一概念框架下考慮水庫(kù)調(diào)度周期、重點(diǎn)保障時(shí)段等時(shí)間控制參數(shù)，結(jié)合水庫(kù)來(lái)水預(yù)報(bào)能力和水量保障需求的差異，引入調(diào)度期和保證期2個(gè)控制期來(lái)進(jìn)行旱限水位的計(jì)算。

調(diào)度期指水庫(kù)抗旱調(diào)度期，也是旱限水位的計(jì)算周期(T)，通常為1個(gè)水文年，一般以汛期第1個(gè)月至第2年汛前最后1個(gè)月作為調(diào)度期。對(duì)于汛期不易發(fā)生旱情的地區(qū)，調(diào)度期可為水文年中的非汛期。多年調(diào)節(jié)水庫(kù)由于可以在年際之間以豐補(bǔ)枯，可以設(shè)置跨年調(diào)度期，以幾個(gè)連續(xù)水文年作為調(diào)度期。

保證期指水庫(kù)抗旱調(diào)度中第i月月初的蓄水量應(yīng)保障的用水時(shí)段(Pi)，年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水庫(kù)Pi可設(shè)為T(mén)-i+1；對(duì)于季調(diào)節(jié)水庫(kù)Pi可設(shè)為min(3,T-i+1)。保證期也可根據(jù)實(shí)際管理需要和預(yù)報(bào)能力差異化確定，比如在部分特大城市供水保障規(guī)劃中，水源地水庫(kù)在枯水時(shí)段至少要保證3個(gè)月城市用水；部分地區(qū)3月、4月為灌溉期，則3月初的蓄水量要保證3月、4月的灌溉用水?？傮w來(lái)講，旱限水位的確定過(guò)程中，各個(gè)月份的保證期變量Pi可根據(jù)實(shí)際供水調(diào)度需求靈活調(diào)整。

1.3 干旱期來(lái)水與需水

以易發(fā)生干旱缺水的枯水年設(shè)計(jì)來(lái)水過(guò)程作為水庫(kù)旱限水位計(jì)算的干旱期來(lái)水系列，可選擇一般枯水年(P=75%)或特枯水年(P=95%)分別用于計(jì)算輕度干旱和嚴(yán)重干旱情景下的旱限水位[16-17]。水文資料應(yīng)充分考慮當(dāng)前下墊面條件和上游取用水條件，采用能充分反映當(dāng)前實(shí)際水文條件的還現(xiàn)系列進(jìn)行分析。對(duì)于處于跨流域調(diào)水系統(tǒng)中的水庫(kù)和湖泊，需結(jié)合引調(diào)水規(guī)則確定入庫(kù)徑流過(guò)程。

旱限水位計(jì)算所采用的需水表示干旱期內(nèi)所需要保障的基本用水目標(biāo)，優(yōu)先保障干旱期的城鄉(xiāng)居民生活用水需求，合理保障生產(chǎn)和生態(tài)用水。干旱期基本需水量可以通過(guò)用水調(diào)查統(tǒng)計(jì)、定額計(jì)算和水資源配置模型調(diào)算的方法來(lái)獲取，重點(diǎn)考慮不同行業(yè)、不同用戶(hù)、不同時(shí)段需水要求及工程供水能力。也可參考《區(qū)域旱情等級(jí)：GB/T 32135—2015》[18]中對(duì)不同等級(jí)干旱的量化指標(biāo)確定，采用表1中的供水調(diào)整系數(shù)，將正常年份下分行業(yè)需水量與供水調(diào)整系數(shù)的乘積作為計(jì)算不同等級(jí)旱限水位采用的需水量。

表1 供水調(diào)整系數(shù)參考表Table 1Reference table of water supply adjustment coefficient

干旱期的需水核算是確定水庫(kù)旱限水位和抗旱調(diào)度的重要前提，既是旱限水位推算過(guò)程中的輸入條件，也是執(zhí)行抗旱調(diào)度過(guò)程中的供水控制目標(biāo)；既涉及到工程調(diào)度問(wèn)題，也涉及到社會(huì)管理問(wèn)題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中除了采用本文列舉的方法進(jìn)行確定以外，還需要必要的用水戶(hù)博弈分析，以支撐抗旱管理實(shí)踐。

1.4 旱限水位推算

1.4.1 年、季調(diào)節(jié)水庫(kù)

對(duì)于年調(diào)節(jié)水庫(kù)、季調(diào)節(jié)水庫(kù)和月調(diào)節(jié)水庫(kù)，調(diào)度期為T(mén)，第i個(gè)月份的保證期為Pi個(gè)月，Pi≤T，則年調(diào)節(jié)水庫(kù)Pi可以設(shè)為從當(dāng)前月份到汛前，季調(diào)節(jié)水庫(kù)Pi可設(shè)為min(3,T-i+1)。則水庫(kù)調(diào)度期內(nèi)各個(gè)月份的旱限水位計(jì)算過(guò)程如圖2所示，其中，T為水庫(kù)調(diào)度期月數(shù)；Whx,i為第i月月初旱限水量，萬(wàn)m3；Zhx,i為第i月的月初旱限水位，m；f( )為水庫(kù)水位—庫(kù)容關(guān)系函數(shù)；Ws,ij、We,ij、Wloss,ij、WQ,ij分別為第i個(gè)月的保證期內(nèi)第j個(gè)月的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量、下泄生態(tài)需水量、蒸發(fā)滲漏量和設(shè)計(jì)來(lái)水量，萬(wàn)m3；Wlimit為水庫(kù)上限庫(kù)容(汛期為汛限水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容，非汛期為水庫(kù)正常蓄水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容)，萬(wàn)m3。計(jì)算過(guò)程中各月初旱限水量雙層滑動(dòng)計(jì)算原理示意見(jiàn)圖3。

圖2 水庫(kù)旱限水量計(jì)算流程Fig.2 Flow chart of DLWL of reservoir calculation

圖3 水庫(kù)旱限水量計(jì)算示意Fig.3 Calculation diagram for DLWL of reservoir

1.4.2 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)

對(duì)于多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，可設(shè)定應(yīng)對(duì)特大干旱跨年連旱的旱限水位?？紤]水庫(kù)對(duì)連續(xù)枯水年的供水保障需求和水文預(yù)報(bào)能力，可根據(jù)歷史上出現(xiàn)的跨年連旱情景設(shè)置調(diào)度期，也可將調(diào)度期設(shè)為T(mén)=int(興利庫(kù)容/年設(shè)計(jì)供水量)×12個(gè)月，int 為取整函數(shù)。此時(shí)，采用1.4.1節(jié)的算法進(jìn)行多年逐月逆序遞推。以2 a連旱為例，T=24個(gè)月，Pi=T-i+1，可分別得到應(yīng)對(duì)連旱的旱限水位和應(yīng)對(duì)1 a干旱的旱限水位，如圖4(a)所示。

若考慮到后續(xù)年份逐月來(lái)水不確定性，可將多年調(diào)度期劃分為2個(gè)階段，第1年和第2～N年。對(duì)于第2～N年，進(jìn)行年際逐年逆序遞推計(jì)算，得到第1年末的應(yīng)蓄水量；之后，將T=12個(gè)月，Pi=T-i+1，對(duì)第1年進(jìn)行年內(nèi)逐月逆序遞推計(jì)算，得到應(yīng)對(duì)N年連旱的旱限水位計(jì)算過(guò)程。此種情況下計(jì)算步驟如下：

(1) 假定調(diào)度期為2 a，計(jì)算第1年末應(yīng)蓄水量：

W′1end=min (Wlimit,max (0,W′s,2+W′e,2+W′loss,2-W′Q,2)+W0)

(1)

式中：W′1end為第1年末應(yīng)蓄水量；W′s,2為第2年社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量；W′e,2為第2年水庫(kù)下泄生態(tài)需水量；W′Q,2為第2年的水庫(kù)設(shè)計(jì)來(lái)水量；W′loss,2為水庫(kù)第2年蒸發(fā)、滲漏損失水量；W0為死庫(kù)容。

(2) 計(jì)算第1年內(nèi)第i月旱限水位(圖4(b)中紅線(xiàn)):

圖4 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)旱限水位計(jì)算示意Fig.4 Calculation diagram of DLWL of multi-year regulation reservoir

Wi=min (Wlimit,max (0,Ws,i+We,i+Wloss,i-WQ,i)+Wi+1)

(2)

W13=W′1end

Zhx,i=f(Wi)

式中：Ws,i為第1年第i月社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量；We,i為第1年第i月水庫(kù)下泄生態(tài)需水量；WQ,i為第1年第i月的水庫(kù)設(shè)計(jì)來(lái)水量；Wloss,i為水庫(kù)第1年第i月蒸發(fā)、滲漏損失水量;W13為第1年年末、第2年年初的應(yīng)蓄水量。

1.5 基于旱限水位的抗旱調(diào)度控制策略

由于旱限水位決定了干旱期供水風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖規(guī)則的啟用時(shí)機(jī)，限制供水系數(shù)決定了啟用對(duì)沖規(guī)則后的供水方案。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)水庫(kù)水位接近或到達(dá)旱限水位、來(lái)水將持續(xù)偏少時(shí)，啟動(dòng)水庫(kù)抗旱調(diào)度。此時(shí)，水庫(kù)按1.3節(jié)中確定的干旱期基本用水需求作為供水目標(biāo)進(jìn)行供水調(diào)度，實(shí)質(zhì)是通過(guò)前期寬淺式的有限缺水，為后期預(yù)留水量，避免保證期內(nèi)出現(xiàn)不可恢復(fù)的重度缺水。

2 應(yīng)用案例

采用山西省張峰水庫(kù)與和川水庫(kù)分別開(kāi)展多年調(diào)節(jié)水庫(kù)和季調(diào)節(jié)水庫(kù)算法驗(yàn)證，對(duì)于年調(diào)節(jié)水庫(kù)可參考多年調(diào)節(jié)水庫(kù)的計(jì)算過(guò)程。

2.1 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)

2.1.1 水庫(kù)概況與數(shù)據(jù)

山西省張峰水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，水庫(kù)興利庫(kù)容為3.030億m3，死庫(kù)容為0.380 0億m3，死水位為728.20 m，汛限水位為756.50 m，多年平均入庫(kù)水量為2.040億m3。由于張峰水庫(kù)庫(kù)容較大，當(dāng)年初有足夠蓄水量時(shí)，即使遇到干旱年也能夠保障用水需求，所以歷史上張峰水庫(kù)的嚴(yán)重缺水現(xiàn)象多發(fā)生在連續(xù)特枯年份的第2年。根據(jù)實(shí)際抗旱調(diào)度需要和調(diào)度規(guī)程中特殊干旱年份應(yīng)急供水方案，將張峰水庫(kù)旱限水位的多年調(diào)度期設(shè)為2 a，每個(gè)月份的保證期為當(dāng)前月份到調(diào)度期末。

根據(jù)張峰水庫(kù)1956—2019年入庫(kù)流量資料，采用頻率分析法確定張峰水庫(kù)特枯水年(P=95%)的年徑流量和逐月分配過(guò)程，作為計(jì)算旱限水位的設(shè)計(jì)入庫(kù)徑流量，見(jiàn)表2第①列。張峰水庫(kù)設(shè)計(jì)供水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于《山西省張峰水庫(kù)調(diào)度規(guī)程》，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水保證率分別為95%、90%和75%。在連續(xù)特大干旱年份，綜合考慮各類(lèi)基本用水需求，對(duì)生活用水、工業(yè)用水、生態(tài)用水、農(nóng)業(yè)灌溉高峰期需水分別按1.0、0.9、0.75和0.5的供水系數(shù)進(jìn)行折減。各用戶(hù)在特枯年內(nèi)的基本需水量見(jiàn)表2的②—⑤列。

2.1.2 計(jì)算結(jié)果

采用圖4(a)的方法開(kāi)展2 a逐月計(jì)算，旱限水位計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2。第⑦列為第②至⑥列之和減去第① 列，各月旱限水量(第⑧列)為死庫(kù)容疊加當(dāng)月至連旱第2年5月的第⑦列數(shù)值之和。其中連旱第1年的旱限水量可看作應(yīng)對(duì)2 a連旱的旱限水量，連旱第2年的旱限水量可看作應(yīng)對(duì)1 a干旱的旱限水量。通過(guò)水位—庫(kù)容曲線(xiàn)關(guān)系，即可得到逐月的旱限水位(圖5)。

表2 張峰水庫(kù)旱限水量計(jì)算表Table 2Calculation table of drought limited storage capacity of Zhangfeng Reservoir 單位：萬(wàn)m3

圖5 張峰水庫(kù)旱限水位Fig.5 DLWL of Zhangfeng Reservoir

2.1.3 效果分析

本文選取2008水文年(P=89%)、2009水文年(P=98%)作為典型連旱年進(jìn)行分析。在設(shè)置旱限水位后，應(yīng)用其來(lái)控制水庫(kù)調(diào)度，在連枯水年的首年，通過(guò)提前限制生態(tài)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的部分需水，從而在水庫(kù)中存蓄水量，在2009年11月至2010年4月，生活、工業(yè)等高優(yōu)先級(jí)用戶(hù)的缺水情況得到大幅度改善(圖6)。

圖6 張峰水庫(kù)有無(wú)旱限水位情景下分行業(yè)缺水量變化Fig.6 Change of water shortage under the condition with and without DLWL of Zhangfeng Reservoir

將生活缺水率10%、生態(tài)缺水率30%、工業(yè)缺水率20%和農(nóng)業(yè)缺水率80%設(shè)置為嚴(yán)重缺水閾值，在2008—2009水文年內(nèi)，設(shè)置旱限水位后生活、工業(yè)和生態(tài)的嚴(yán)重缺水月數(shù)較設(shè)置旱限水位之前分別由5個(gè)、7個(gè)、7個(gè)均降為0個(gè)，農(nóng)業(yè)嚴(yán)重缺水月數(shù)從3個(gè)降低至1個(gè)。表明通過(guò)設(shè)置旱限水位并配合對(duì)應(yīng)的寬淺破壞調(diào)度規(guī)則，能夠有效降低干旱期出現(xiàn)重大缺水的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 季調(diào)節(jié)水庫(kù)

2.2.1 水庫(kù)概況與數(shù)據(jù)

和川水庫(kù)為季調(diào)節(jié)水庫(kù)，興利庫(kù)容為1 598萬(wàn)m3，死庫(kù)容為29.00萬(wàn)m3，死水位為885.00 m，汛期水位為894.00 m。多年平均入庫(kù)徑流量為1.670億m3。和川水庫(kù)供水任務(wù)主要包括本流域生態(tài)基流及跨流域工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)補(bǔ)水。歷史上和川水庫(kù)在特枯年份易出現(xiàn)嚴(yán)重缺水現(xiàn)象，根據(jù)山西省枯水期調(diào)度需要和調(diào)度規(guī)程中特殊干旱年份應(yīng)急供水方案，將和川水庫(kù)旱限水位的多年調(diào)度期設(shè)為非汛期(10月至次年5月)，每個(gè)月份的保證期為3個(gè)月。

根據(jù)和川水庫(kù)1956—2019年入庫(kù)流量資料，采用頻率分析法確定和川水庫(kù)特枯水年(P=95%)的年徑流量和逐月分配過(guò)程，作為計(jì)算旱限水位的設(shè)計(jì)入庫(kù)徑流量，見(jiàn)表3第①列。根據(jù)《和川水庫(kù)調(diào)度規(guī)程》，工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水保證率分別為90%和50%。在特枯年份，綜合考慮各類(lèi)基本用水需求，對(duì)本流域生態(tài)用水及跨流域工業(yè)、生態(tài)和農(nóng)業(yè)用水分別按0.8、0.8、0.8、0.5的供水系數(shù)進(jìn)行供水。各用戶(hù)在枯水年內(nèi)削減后的需水量見(jiàn)表3的②—⑤列。

2.2.2 計(jì)算結(jié)果

采用1.4.1節(jié)的方法對(duì)和川水庫(kù)旱限水位進(jìn)行計(jì)算(表3)。第⑦列為第②至⑥列之和減去第①列，各月旱限水量(第⑧列)為死庫(kù)容疊加當(dāng)月及其后2個(gè)月的第⑦列之和。通過(guò)水位—庫(kù)容曲線(xiàn)關(guān)系，即可得到逐月的旱限水位(圖7)。

表3 和川水庫(kù)旱限水量計(jì)算表Table 3Calculation table of drought limited storage capacity of Hechuan Reservoir 單位：萬(wàn)m3

圖7 和川水庫(kù)旱限水位Fig.7 DLWL of Hechuan Reservoir

2.2.3 效果分析

本文選取1986水文年(P=93%)作為典型特枯年進(jìn)行分析(圖8)。設(shè)置旱限水位后，下游生態(tài)、跨流域工業(yè)和跨流域生態(tài)用水通過(guò)在1986年10月和1987年1—3月適當(dāng)限制需水，其缺水量有輕微增加，在水庫(kù)中存蓄了水量，1987年4月跨流域農(nóng)業(yè)缺水量降低了124萬(wàn)m3，缺水情況得到改善，在農(nóng)業(yè)灌溉關(guān)鍵期進(jìn)一步保障了農(nóng)作物的生產(chǎn)。

圖8 和川水庫(kù)設(shè)置旱限水位前后分行業(yè)缺水量變化Fig.8 Change of water shortage under the condition with and without DLWL of Hechuan Reservoir

將生態(tài)缺水率30%、工業(yè)缺水率20%和農(nóng)業(yè)缺水率70%設(shè)置為嚴(yán)重缺水閾值，在枯水年內(nèi)(來(lái)水頻率大于75%)，設(shè)置旱限水位后本流域生態(tài)、跨流域工業(yè)、跨流域生態(tài)和跨流域農(nóng)業(yè)的嚴(yán)重缺水月數(shù)分別為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)和6個(gè)，與設(shè)置之前相比，生態(tài)缺水月數(shù)總體保持不變，工業(yè)和農(nóng)業(yè)分別減少了1個(gè)和3個(gè)嚴(yán)重缺水月數(shù)。

3 結(jié) 論

水庫(kù)旱限水位是干旱預(yù)警和抗旱調(diào)度的重要參考指標(biāo)，為解決不同調(diào)節(jié)能力水庫(kù)旱限水位確定計(jì)算問(wèn)題，本文探討了水庫(kù)旱限水位的概念內(nèi)涵，提出了基于雙層滑動(dòng)的水庫(kù)旱限水位通用算法與控制技術(shù)，并在典型水庫(kù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，驗(yàn)證了算法的可行性。主要結(jié)論如下：

(1) 對(duì)于水資源配置系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，水庫(kù)旱限水位是在干旱缺水條件下水庫(kù)供水系統(tǒng)中的供需關(guān)系達(dá)到臨界平衡時(shí)的水位閾值，是規(guī)劃層面下水資源系統(tǒng)臨界閾值指標(biāo)。水庫(kù)旱限水位確定的主要理論基礎(chǔ)是面向干旱期有限水資源優(yōu)化調(diào)配的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖規(guī)則。水庫(kù)旱限水位一方面作為干旱預(yù)警指標(biāo)，可對(duì)即將發(fā)生的旱情進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指示；另一方面，可作為維持水資源供需系統(tǒng)極限平衡的抗旱調(diào)度控制水位。

(2) 通過(guò)引入調(diào)度期、保證期雙層控制期，可有效解決不同類(lèi)型水庫(kù)調(diào)度期和供水保障時(shí)段靈活多變的問(wèn)題。雙層滑動(dòng)算法可適用于多年調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)及季調(diào)節(jié)水庫(kù)的旱限水位計(jì)算，其配套的水庫(kù)抗旱調(diào)度策略可有效改善干旱期水資源供需失衡狀態(tài)。

(3) 本文針對(duì)多年調(diào)節(jié)和季調(diào)節(jié)水庫(kù)進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，制定了張峰水庫(kù)與和川水庫(kù)的旱限水位。根據(jù)旱限水位啟動(dòng)抗旱調(diào)度，提前預(yù)留水量，可以有效緩解典型干旱年份的缺水情況。各個(gè)行業(yè)的缺水率和嚴(yán)重缺水時(shí)段均有顯著減少。

(4) 在旱限水位的運(yùn)用中，可以進(jìn)一步對(duì)水庫(kù)旱限水位進(jìn)行分級(jí)處理，通過(guò)調(diào)整干旱期供水程度、供水范圍、供水時(shí)段、供水優(yōu)先級(jí)，計(jì)算得到符合當(dāng)?shù)乜购敌枨蟮姆旨?jí)旱限水位。并可根據(jù)當(dāng)?shù)厮墓?jié)律和需水特征，對(duì)逐月旱限水位進(jìn)行分期階段化處理，降低控制運(yùn)用的技術(shù)難度。對(duì)于未來(lái)來(lái)水不確定性，應(yīng)進(jìn)一步研究提升水文氣象預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期，以避免因過(guò)度啟動(dòng)限供措施而導(dǎo)致的不必要缺水。