一种促进节水的河道生态补水优化方法与流程

本发明涉及生态补水，具体涉及一种促进节水的河道生态补水优化方法。

背景技术：

1、近年来，为修复因缺水而受损的河流生态系统，国家及缺水地区相继组织实施了生态补水工作。通过工程措施及调度管理措施实现节水增效，从上游向下游、从水多流域向水少流域进行生态补水，有效遏制生态系统结构的破坏与功能的丧失，逐步恢复生态系统自我调节的基本功能。受水区河湖水量明显增加，河流生态环境明显改善，地下水水位明显回升，有效恢复了天然河道、美化了人居环境、修复了河湖生态系统，发挥了明显的社会效益和生态效益。

2、目前，一般生态系统受损的河流往往由于流域自身水源涵养能力不足，自产水量难以维持河流生态系统的需水，生态补水量的相关研究一方面聚焦调水工程的可补水量，另一方面聚焦受水河流的生态需水量。依靠外调水解决受损河流的生态系统只是应急措施，同时相关受益区域也需支付较高的补水费用，从可持续发展角度出发，更应从流域自身逐步通过进一步挖潜节水能力、优化水资源配置等措施改善河流生态系统。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的促进节水的河道生态补水优化方法将区域节水置换的水量优先用于本区域河段的生态水量的消耗，以此减少外调水对本区域的补水量。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种促进节水的河道生态补水优化方法，其包括步骤：

4、s1、将生态补水河流划分为若干河段；

5、s2、获取各区域各行业基于定额下降的区域节水指标，并基于区域节水指标计算河段i相应区域可置换至受水河流的节水量wsi：

6、

7、其中，i现状,i,k、esi,k和i目标,i,k分别为河段i相应区域第k行业的现状用水定额、区域节水指标和基于定额下降的目标用水定额；k为河段i中的总行业数量；

8、s3、根据每个河段的槽蓄水量、蒸发量、入渗量，计算在计算时段内河段i生态需水量wedi；

9、s4、计算各河段所需生态补水量：若wsi≥wedi，河段i所需补水量wdi＝0；若wsi<wedi，河段i所需补水量wdi＝wedi-wsi；

10、s5、根据各河段所需生态补水量，计算受水河流总补水量w：

11、

12、其中，ηi为补水水源传输至受水河流河段i的输水效率，0＜ηi≤1，0＜i≤n，n为河段总数量。

13、进一步地，生态需水量wedi的计算公式为：

14、wedi＝dwi+ai×(ei+si-pi)

15、其中，dwi、ei、si和pi分别为计算时段内河段i的所需槽蓄水量、水面蒸发深度、河道渗漏深度和降水深度；ai为河段i维持的生态水面面积。

16、进一步地，计算时段内河段i的河道渗漏深度si的获取方法包括：

17、对于第j场生态补水，构建生态补水节点及各河段的水量平衡方程：

18、wout,i,j＝win,i,j+wii,j

19、win,i+1,j＝wout,i,j+wsi,j-dwi,j-ai,j×(ei,j+si,j-pi,j)

20、其中，win,i,j、wii,j和wout,i,j分别为第j场生态补水节点i的流入水量、汇入的生态补水量和流出水量；win,i+1,j为第j场生态补水节点i+1的流入水量；wsi,j为第j场生态补水河段i汇入河道的区间节水量；dwi,j为第j场生态补水河段i槽蓄变化量；ai,j为第j场生态补水河段i维持的生态水面面积；ei,j为第j场生态补水河段i计算时段内水面蒸发深度；si,j为第j场生态补水河段i计算时段内河道渗漏深度；pi,j为第j场生态补水河段i计算时段内降水深度；

21、根据历次补水过程的水量平衡方程，计算第j场生态补水河段i计算时段内河道渗漏深度si,j：

22、

23、根据多次生态补水河段i计算时段内河道渗漏深度si,j，确定计算时段内河段i的河道渗漏深度si：

24、当河段为常态化补水河段，取所有si,j的平均值作为计算时段内河段i的河道渗漏深度si；

25、当河段为多年干涸河段，取最近一次生态补水对对应的si,j作为计算时段内河段i的河道渗漏深度si。

26、进一步地，输水效率ηi的计算公式为：

27、

28、其中，dak为第k河段因向河段i补水增加的补水面积。

29、进一步地，所述步骤s1进一步包括：

30、获取生态补水河流补水口门、省/市界断面；

31、将补水口门、省/市界断面作为生态补水河流的分段节点，将生态补水河流划分为若干河段。

32、本发明的有益效果为：本方案解决了缺水河流生态补水方案如何合理设计的问题，考虑到节水降耗是保障河流生态水量的根本性措施，本方案将区域节水充分考虑到生态补水方案设计中，通过将区域节水置换的水量优先用于本区域河段的生态水量的消耗，不仅减少外调水对于本区域的补水量，还能较少沿程损耗，可有效减少本区域外调水，进而降低外调水产生的生态补水费用，具有可操作性、可持续性。

技术特征：

1.一种促进节水的河道生态补水优化方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的促进节水的河道生态补水优化方法，其特征在于，生态需水量wedi的计算公式为：

3.根据权利要求2所述的促进节水的河道生态补水优化方法，其特征在于，计算时段内河段i的河道渗漏深度si的获取方法包括：

4.根据权利要求1所述的促进节水的河道生态补水优化方法，其特征在于，输水效率ηi的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的促进节水的河道生态补水优化方法，其特征在于，所述步骤s1进一步包括：

技术总结
本发明公开了一种促进节水的河道生态补水优化方法，其包括将生态补水河流划分为若干河段；获取各区域各行业基于定额下降的区域节水指标，并基于区域节水指标计算河段i相应区域可置换至受水河流的节水量；根据每个河段的槽蓄水量、蒸发量、入渗量，计算在计算时段内河段i生态需水量；计算各河段所需生态补水量；根据各河段所需生态补水量，计算受水河流总补水量。本方案将区域节水置换的水量优先用于本区域河段的生态水量的消耗，以此减少外调水对本区域的补水量。

技术研发人员：缪萍萍,王立明,徐鹤,刘江侠,崔秀平,万超,侯思琰,王潜,石维,高金强,徐宁,顾宏霞,孙玉莹,徐文锦,吴筱
受保护的技术使用者：水利部海河水利委员会水资源保护科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16