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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及输水领域，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。
技术介绍
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。如何将大流量的沿海输水线与东中西三线及其它水系组网，实现我国北方不同输水线路间淡水资源的相互补充，并实时进行网络化、数字化多线水资源调配是本专利技术核心解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在构建沿海大流量输水通路的基础上，将其与现状的东中线及黄河等流域通过压力隧涵、明渠、河道等组网，构建线网水资源实时检测分析系统，实现我国北方输水线网及水系间水资源相互补充，网络化、数字化集成调度。本专利技术提出的一种北中国沿海线与东、中、西等不同输水线路联合组网调水方法，其专利技术的主要内容集中体现在如下几个方面：(1)创新构建沿海大流量输水主干路。利用江苏沿海及渤海湾滩涂地势平缓的特点，对现状防潮堤适当加高，并在外侧重新构建防潮堤，这样，从长江口上游获取的优质淡水资源，将沿南北形成纵向大流量超级输水主干路，向北一直输送至北京市的北部地区；(2)构建横向输水次干路，创新实现华北不同水系及输水线路物理组网。在华北平原区域，借助压力隧道、箱涵、明渠、渡槽等，构建数条东西横向输水次干路，实现新建的沿海线与南水北调东中线、黄河、海河、滦河及辽河等水系可干预物理组网；(3)创新构建多线路网络化联合调度系统。首先，对整个华北平原在不同输水主次干路、水系等交汇处，布设压力、流量、水位等测试仪器、设备等，实时监测相关参量；其次，实时分析区域用水需求，通过分析区域温度变化、人口分布、降雨量、面积、产业分布等定量与定性参数，形成区域用水需求汇总信息；再有，建设输水线路远程通信与联合控制网，依托系统对实测信息与用水需求的实时分析，以及当前不同线网间水资源总量，集成控制各泵站的运行，实现水资源数字化联合调配。这样，长江口大量的优质淡水资源(类以上)，借助沿海岸线新建设的输水主干路，与东西横向数条输水次干路，将与现状的南水北调中线、东线及区域自然水系，如黄河、海河、滦河、辽河等形成水资源调配网，实现线网水系间水资源的均衡与互补，并有可能上述各流域上游节约数百亿的淡水资源。在从根本上解决华北平原地区的缺水问题同时，极大缓解蒙、甘、陕、晋、宁、新等区域的缺水现状。整个输水网络系统及其建设方法，构成了本专利技术华北平原区域沿海输水线与东、中、西等不同输水线路及水系联合组网数字化调水方法。本专利技术的有益效果是：(1)调水能力强。借助海岸线进行输水通道的建设，其水源条件好，长江年流量在10000亿m³左右；同时，建设300~500m宽的输水通道，相当于现状上海黄浦江的宽度，每年可将500~1000亿m³的淡水资源输往北方，甚至可以输出更多，可以解决今后数百年华北地区的用水不足的问题。(2)水质条件好。长江是我国污染程度最低的流域，长江口青草沙水库的水质一直维持在类以上，其沿海岸线北输的过程中，与现有的水系如淮河、新沂河等，通过垂直立交的方式，不直接联系，因此，无污染输往北方。(3)可实现线网及不同水系流域间淡水资源的互补。通过创新建设的沿海线及横向输水次干网，并经小幅提升后，可实现淡水资源在东中线及黄河、海河等流域间互补，平衡华北各流域及输水线路的需水缺口。(4)部分利用现有水利工程及现状水网、市政管网等，覆盖影响范围广。该专利技术方法部分利用现有的东、中线调水工程以及华北平原地区天然水系河道，降低了配套工程建设的总量，在从根本上解决平原数十万平方公里地区的缺水问题的同时，可以减少黄河、海河、滦河及辽河等水系的下泄流量，为上游的山西、陕西、内蒙、宁夏、甘肃、新疆等节约数百亿的淡水资源，极大缓解其缺水问题，服务影响范围极广。(5)整个供水网络的稳定性、安全性与可靠性等将得到极大提升。采用多线路组网输水，克服了单一输水线路或区域水体被污染，或单一水系水资源丰枯分布不均状态下，即引发区域干旱、生产与生活用水不足等的缺陷，安全性好，可靠度强。(6)大区域集成数字化调控，精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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，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，在适当的位置组网，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。/n

【技术特征摘要】
1.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，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，在适当的位置组网，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。


2.根据权利要求1所述的联合组网数字化调水方法，其特征在于：
创新构建沿海大流量输水主干路，利用江苏沿海及渤海湾滩涂地势平缓的特点，对现状防潮堤适当加高，并在外侧重新构建防潮堤，这样，从长江口上游获取的优质淡水资源，将沿南北形成纵向大流量超级输水主干路，向北一直输送至北京市的北部地区。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周希圣，卞国强，徐连刚，徐同磊，王欣杰，张伟，
申请(专利权)人：周希圣，卞国强，徐连刚，徐同磊，王欣杰，张伟，
类型：发明
国别省市：上海;31