珠科院成熟适用水利科技成果（四）：复杂水网闸泵群多目标智能调度技术

　　编者按：2022年8月，水利部办公厅发布2022年度成熟适用水利科技成果推广清单，珠科院“洪水实时模拟与洪灾动态评估技术”等10项科技成果入选，是珠江流域片本次入选成果数量最多的单位。

　　成熟适用水利科技成果推广清单是水利部深入贯彻落实习总关于保障国家水安全重要讲话精神，进一步发挥科技对新阶段水利高质量发展支撑保障作用的重要举措。2022年，经严格筛选，全国共有106项科技成果入选成熟适用水利科技成果推广清单。

　　该成果是由预报、调度、模拟等多种技术综合集成，围绕复杂水网区面临的供水、水灾害、水环境等水问题，通过模型优化确定河网闸泵调度方式和时机，提出了工作量减小、可操作性增强、水环境改善效果明显等多效合一的工程调度运行模式。大大提高了调度期内水资源利用率，在满足防洪排涝目标的前提下可有效改善河涌水质状况，为区域供水、防洪排涝、水环境改善等多目标调度决策提供技术支持。

　　1.多目标效益明显：在实现防洪排涝目标的前提下，可以有效改善围内河涌水质状况，在应用示范区城区河段调度后水质由劣V类提升至III类左右，综合水环境、水生态、水安全等总体多目标效益明显。2.复杂河网区洪涝预报成果的预见期可从常规的2小时，最高提高到6小时以上；闸泵群整体调度时长缩短60%以上；河网区水系活水换水效率提高50%以上，水体置换率提高20%以上。3.成本低：基于本技术转换为实际部署软件约为50万元-100万元，较常规国外商业软件节省资金成本50%左右，且可一次投入，长期使用。方案运行期间不会额外增加运维成本，投入运行后可有效降低人工成本约20%，水环境改善效益增加约30%。较传统人为调度模式，结合闸泵自动化控制的智能调度技术，可大幅缩减闸泵值守人员，节约人力成本70%以上。1. 针对复杂水网区面临的供水、水灾害、水环境等水问题，以闸泵群多目标智能调度决策为目标，集成了复杂水网水文-水质集合实时预报、复杂水网水动力水环境改善调度、咸潮河网水生态调控等一系列全面且成体系的技术。2. 根据区域多目标约束及优化的基本原则和总体要求，内置水闸泵站调度响应秩序，一定程度上实现了复杂河网区闸泵群调度的自动优化，具有智能化调度特点。3. 具有较好的适应性，能较好的实现供水等兴利调度、防洪排涝调度、水环境改善调度等目标之间的转换。基于该成果构建了珠江三角洲中顺大围河网水量、潮位预报以及一维水动力-水质模型，通过接入国家气象实时预报边界数据，模拟计算不同边界以及闸泵群联控方案情况下中顺大围的水量-水质过程，最终构建调度方案库，为中顺大围水量水质调度的科学决策提供支撑。以围内河涌氨氮指标为例，联合调度实施前，联围内河涌水质普遍较差，岐江河城区段化学需氧量、氨氮浓度处于劣V类；联合调度实施后，板芙、大涌、渡头、员峰桥的各项水质指标均得到了较大改善，岐江河城区段由劣V类提升至III类左右。枯水条件下区域水环境总体提升效果在29.3%左右（以化学需氧量和氨氮指标计算）。

　　基于该成果构建了市桥水道附近河网水量、潮位预报以及一维水动力-水质模型，模拟计算番禺湖设计方案实施前、后的潮流场和水质情况，分析了不同水闸调度方案下工程附近水动力及水质变化趋势，最终构建调度方案库，为市桥水道水量水质调度的科学决策提供支撑。

　　以市桥水道大龙滘断面的氨氮、化学需氧量和总磷的浓度为控制指标，充分利用龙湾闸、雁洲闸联合调度，经过2日调度，将水源地内大部分水体中的上述指标浓度降低50%以上，水质改善较明显。同时，还防止了污染水体回荡，不但可以保证上游水体不受潮流顶托，加快下泄速度，而且增加水体的稀释和自净能力，促进番禺湖及市桥水道水体的良性循环。