[发明专利]华北平原区域沿海线与东中等不同输水线路及水系联合组网数字化调水方法

说明书

本发明是一种华北平原区域沿海线与东中等不同输水线路及水系联合组网数字化调水方法。本发明将创新构建的大流量沿海输水线，与现状的东中输水线及黄河、海河、滦河及辽河等流域组网，实现不同调水线路间互联互通的物理空间网络化。同时创新构建多线路网络化联合调度系统，在对不同输水线路网络节点区域水位、流量等进行实时监测基础上，结合区域的用水需求，依托本系统创新建设的多输水线路远程通信与联合控制网，经调度中心对实测信息的实时分析处理，确定不同线网间水资源调配规模，实现中国北方大范围联合调水与水资源平衡。本发明方法充分利用了现状水利工程及设施，具有输水能力强，服务范围广，建设成本低，周期短，集成化程度高等特点，打破了不同输水线路间相互独立、范围小、供水不足等缺陷，对改善中国北方缺水问题具有极其重要的意义。

技术领域

本发明涉及输水领域，特别涉及中国北方不同输水线路的组网互联互通，进行线网间水资源联合调配与平衡方法。

背景技术

为解决我国北方缺水问题，规划了南水北调的东、中、西三线方案，东线与中线已建成运营，对于缓解华北地区的缺水问题意义重大，但调水能力相对较低，年调水不足100亿m³，仅能解决沿线少部分城市的生活用水问题。目前，在两线调水运营状态下，河南、山东、河北、北京及天津5省市每年抽取地下水的总量在370亿m³左右，用于解决部分居民的生活用水问题，但用水需求更大的农业、生态及工业等根本无法满足，约占用水需求的90%。近期近海海洋环境资源调查表明，我国沿海地区水资源短缺日益显现，超过90%的城市淡水资源不足，北方沿海城市的缺水问题更为严重。

传统调水方法存在如下几方面的问题。

（1）调水规模小。东中西三线规划调水规模分别达到150、130以及170亿m³，实际建成的东中线每年实际调水量分别为10亿、60亿m³左右，仅能解决沿线十几座大中城市生产生活和少部分工农业用水。因整体调水量小，即便全部达到现状规划方案的调水能力，其与整个中国北方的缺水规模存在较大的差距。

（2）各条线相互独立。东线从江都附近的长江干流引水，沿京杭大运河北上，经高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖调蓄、净化，由沿途布设的13级泵站提抽65m，由东平湖一路向北穿黄河后自流到天津，另一路向东进入胶东。中线从丹江口水库调水，在丹江口水库东岸河南省淅川县九重镇境内的工程渠首开挖干渠，经沿线的南阳、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳、邯郸、邢台、石家庄、保定、北京、天津等14座大、中城市。西线处于前期论证阶段，拟从长江上游雅砻江、大渡河等长江水系调水，至黄河上游青、甘、宁、蒙、陕、晋等地，补充黄河上游水资源，解决西北缺水问题。从规划的角度，东中西三线分别服务北方的东部、中部及西北地区，各自相对独立。

（3）后期西线与中线二期工程的建设难度极大、造价极高。以西线为例，其须在高寒地区长距离建设大断面隧道，构筑高坝工程等，而青藏高原具有寒冷缺氧、人烟稀少，区域多震等特点，材料、设备、技术等组织极为困难，实施难度极大，造价极高。中线工程大宁河三峡补水方案年调水能力仅30多亿m³，并须将水位提升400多米后进入丹江口，工程实施难度大，所调水量小，运营成本高。

（4）解决因调水引发的泥沙处理问题较困难。长江水含沙量约为0.2~0.3kg/ m³，调水过程中，须对其进行沉淀净化。以东线为例，如果按设计150亿m³的调水规模，每年会形成300~450万t泥沙，并淤积于京杭大运河及沿线的水库，清理非常困难。

（5）部分线路较多利用了现状天然湖泊，如东线的洪泽湖、高邮湖、骆马湖、南四湖等，连接湖泊的水系众多，某些区域小范围的污染在雨水汇聚到线路湖泊，极易造成水源污染，而这些湖泊的自净能力相对较低、周期长。

（6）各输水线路缺乏实时统一指挥，集成调度。由于现状输水线路的总体调水规模较小，没有网络化调度运营，整体服务水平、集成化程度等均较低下。