飞云江流域水资源优化调度管理机制的探索

黄东洋，董小松

（温州市珊溪水利枢纽管理中心，浙江 温州 325002）

1 引言

水资源调度是水管理过程中的一项重要内容，其核心是要求在保障水利工程安全的前提下，按照水利工程的运行计划，最大程度满足用水需求为目的，制定水利工程对各用水主体的供水策略的一种控制运用技术。水资源调度的对象既包括江河湖泊等地表水，也包括待开发利用的地下水，调度管理的宗旨是实现水资源配置的“帕累托”最优。其目的是科学进行水资源管理，实现经济、社会和生态环境的持续协调发展；在落实好水量分配方案的同时，保障生活用水、农业灌溉和生态用水需求，实现人和环境持续协调发展[1]。调度管理范围为流域范围内的水库、闸坝、水电站、引调水工程等水利枢纽工程，运用行政、法律等多种调度手段，以达到水资源调度的目的。

根据水资源调度管理的紧迫性，可将其分为常规性调度和应急性调度[2]。

1.1 常规性调度

常规性调度又称常态水资源调度。通常情况下，该调度按照年度计划安排实施，是指在特定的区域或流域内，对于一定量的水量进行统一调度管理。例如珊溪水利枢纽工程中引水渠系工程。

1.2 应急性调度

应急性调度是指水资源应急调度。通常在紧急或特殊的情况下，如局部水体污染或特殊枯水年份等突发偶然性状况下，通过气象预警，水雨情数据支撑及预警预报结果，专家分析研判当前事件未来的发展趋势，基于区域内现有的水工建筑物对水资源进行调度配置，加大水库的泄流、改变水流走向等手段制定相应的应急方案[3]。例如珊溪水库开闸泄洪。

2 现状分析

飞云江位于浙江省南部，发源于景宁和泰顺两县交界白云尖西北坡，流经景宁、泰顺、文成、瑞安等县市，全193 km，流域面积3 719 km2。祭坑为流程起点，向北下行至东塘称为东塘溪，至泰顺县黄桥称三插溪，下行至百丈口以下始称飞云江，是浙江省第四大河、温州市第二大河[4]。流域共有泗溪、玉泉溪、洪口溪、峃作口溪等16条一级入库支流，水力资源丰富，已建成的珊溪水利枢纽程，是温州500万人口的供水水源，可供温州市区、温瑞平原及飞云江以南的平阳县、苍南县等地区，素有“温州大水缸”之称。

2.1 存在问题

（1）水库调度权限不统一。目前流域内大中型水库管理单位不同，相应地调度权限也不够集中，数据的汇集、信息的共享不够通畅，影响流域内水资源最优配置。

（2）珊溪水库供水与发电存在的矛盾。珊溪水电厂承担着华东电网调频调峰和事故备用的作用，其发电下泄流量主要受省调控制调节，因此电网调峰发电存在需求性变化，有时较难同时满足下游河道的实际需水；如果后续时段来水少，常出现生活供水和生态调水不能同时满足的情况[5]。因此，需要研究新的调度规则和调度模式，以保证水库下游生态流量考核的要求。

（3）水资源调度多约束条件复杂。在区域水资源调度过程中，受地理位置、下游防洪设施、气象预测不确定及当前技术水平的影响，加上考虑因素较多、各影响因素之间联系密切，致使约束条件繁琐且多呈现非线性关系，增加了水资源调度的难度[6]。因此，在釆用智能算法求解资源调度的多目标优化决策问题时仍存在诸多困难。

（4）水资源调度多目标模型构造困难。水资源调度模型是落实好水量配置方案、实现水资源最优配置的科学依据。由于水资源配置的多重属性，即在资源方面要保持水循环系统本身的稳定健康；在经济方面既要提高水资源的利用效率，又要发挥水资源的经济效益；在社会方面要保障社会和谐稳定发展；在生态方面就是保障生态多样性、稳定性；在环境方面就要保障生态可持续发展；因此，水资源调度是多目标的。同时，水资源配置方案规定了用水总量控制指标，又为水资源调度提供了边界条件。再加上水资源系统固有联系，建立精细化的水资源调度模型是一个挑战。

2.2 调度流程

区域内水资源调度在正常情况下，根据气象部门预报及历年径流量，统计该区域年度生产、生活用水需求生成需水方案，从而制定水量分配方案，通过调节水利枢纽设施，实现水资源配置。水资源调度流程如图1所示。

图1 水资源调度流程

2.3 生态流量满足程度分析

流域生态流量是水资源开发利用、节约以及调度管理的重要基础性工作，是推进生态文明建设的重要内容。自党十八大以来，相继印发《关于加快推进生态文明建设的意见》、《关于实行最严格水资源管理制度的意见》等文件，将生态保护摆在重要位置，对生态流量保障提出明确的要求[7]。

飞云江流域控制断面包括珊溪水库坝址、峃口水文站、赵山渡水库坝址、林溪水库坝址、六科水库坝址、百丈漈水库、东溪五级水库坝址、高岭头一级水库坝址、高岭头二级水库坝址、仙居水库坝址、三插溪水库坝址在内的共11个主要控制断面。本文取用控制断面有长时间连续逐日径流资料的峃口水文站，有十余年的实测资料的珊溪水库、峃口水文站、赵山渡水库、百丈漈水库、三插溪水库在内的4个主要控制断面，基于上述有实测资料的断面生态流量现状的满足程度进行评价[8]。

表1 主要控制断面生态流量满足情况

通过上述实测断面生态流量满足情况可知，峃口、珊溪水库、赵山渡水库等5个有实测数据的控制断面生态流量满足度仍较低，尤其百丈漈水库、三插溪水库均未满足生态流量要求。

3 措施探讨

3.1 挂牌设立飞云江流域调度管理中心

专门负责飞云江流域内水资源调度工作，负责流域内涉水水利枢纽工程，统筹发电和供水需求，做好年度水量配置计划安排；制定常规性、应急性水资源调度，并具体负责水资源调度的实施。

3.2 构建多跨协同水库联合调度模型

考虑水库发电和水量调度两个因素，以发电流量作为耦合因子，建立多水库联合优化模型[9]。将水库优化调度中各时间段的下泄流量在各个水库发电机组进行优化分配，得到个机组最优出力之和作为水库优化调度的计算，优化求解出最佳水库运行方案，为制定不同情况及尺度下的水量优化调配方案提供理论依据。

3.3 打造“飞云江流域调度系统”

搭建一个飞云江流域各水库数据集成和共享平台，为上下游水库协同作业、高效运行提供及时有效是数据支撑。依托“数字珊溪、智慧监管”库区综合管理平台，开发构建一套信息共享、机制畅通的实用性及灵活交互的调度系统。

3.4 建立飞云江流域生态流量应急调度机制

在原飞云江流域水量调度的基础上，根据最低生态流量考核要求，按照汛期和非汛期不同调度期进行水资源调度。汛期时，按照各自水库防洪调度方案执行，下泄流量的控制按相应水库下游防洪对象的防洪标准要求；非汛期时，除了保证个水库坝址流量满足生态基流要求外，应当充分考虑峃口、赵山渡断面生态流量要求。

3.5 加装生态流量发电机组

为满足峃口水文站断面生态流量要求，保障飞云江流域生态流量考核达标，可考虑在珊溪水库坝址加装生态流量发电机组。枯水期大发电机组停止运行时，启动生态机组，兼顾发电的同时，确保水库下游河道保持长期流水状态。构建生态流量保障长效机制，统筹水库防洪、供水、灌溉、安全发供电等要求开展生态流量调度运行，充分利用水资源，保障下游河道生态基流。

3.6 流域水资源应急调度管理

针对枯水期、持续干旱等情况，应合理统筹生活、生产、生态供水，尽量保障河道生态基流；当出现极端情况下，应按照供水优先级执行供水计划。当峃口、赵山渡断面流量降至预警流量时，应及时组织实施应急调度，统筹调度上游水库，实施水库应急泄洪方案，加强水文监测等措施，确保峃口、赵山渡断面生态流量达标。对于河道外用水要制定严格管控用水要求，制定特殊干旱年干旱期节水、管理措施，把控用水指标，严格限制超计划用水，强化流域水资源统一调度，最大限度满足生态流量基本要求。

4 结束语

飞云江流域面积大、支流水系多，大小型水库众多，管理权限不集中，增加了流域水资源的统一调度、统一管理的难度。本文从飞云江流域水资源调度所面临的困难入手，提出针对流域内水资源调度问题的几点建议，以期流域内水资源得到合理配置和高效利用。近年来，国家大力推进生态文明建设，中共中央、国务院相继印发一系列文件，把江河湖泊保护摆在重要位置，对加强河湖生态需水保障提出明确的要求，生态流量达标考核日趋严格；因此，在现有水资源分配、调度的基础上，要统筹好生态需水。

另外，在调度的方案计划、调度的监督管理等方面上，由于水资源管理的复杂性，导致其具体实施上还不够完善，在调度方面还需要不断优化和完善。因此，今后水资源调度的管理应重点从以下几个方面开展：

（1）加强水资源的统一调度管理。考虑到我国江河流域和调水工程众多，需由各级水行政主管部门根据需要，对地区之间、部门之间、行业之间的水资源分配进行协调。根据需要建立利益相关方参与的调度协商机制，通过协商沟通平衡多方需求，达成共识，实现共赢。提升组织协调能力，统筹好区域和流域的关系，实现水资源的统一调度。

（2）促进水资源调度机制的建设。完善水资源管理制度，建立事权清晰、分工明确、行为规范、运转协调的水资源管理工作机制。做到依规调度，保障水资源调度体制、机制畅通。要重点做好水资源常规性调度，对于应急方面的调度，既要做好预警预报工作，又要结合水利枢纽工程的实际。不断完善水资源管理制度，建立长效调度机制。

（3）加大水资源研究。通过对水资源的基础数据的研究和分析为水资源的合理调度提供基础保障，使得制定水量分配方案和取用水总量指标体系就显得尤为重要。只有把握好整个水资源的占比和其他非常规的水资源统一调度，才能建立好对应的水源调度体系。

（4）强化珊溪水源保护宣传力度。饮水安全事关人民群众生命安全和身体健康，必须从源头上层层把关、严格监管，思想上要高度重视，行动上要落到实处。通过护水先锋行动，广播、视频、公众号等自媒体的形式，将水源保护，水资源调度重要性广泛宣传，让护水观念深入人心，切实守护好温州人民的“大水缸”，最大限度发挥飞云江流域水资源的社会效益、经济效益、生态效益。