【摘要】隨著城市化的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度策略面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以周村水庫(kù)為研究對(duì)象，文中深入探討了城市化背景下如何優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度策略，以滿足城市的供水需求，同時(shí)確保水庫(kù)的防洪安全。通過對(duì)現(xiàn)有挑戰(zhàn)的分析和對(duì)優(yōu)化策略的提出，為城市水資源管理提供了有價(jià)值的參考。

【關(guān)鍵詞】城市化；水庫(kù)調(diào)度；供水需求；防洪安全

【中圖分類號(hào)】TV697.11" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2023）24-0007-03

0 引言

水資源作為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，一直是各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著城市化進(jìn)程加快，城市對(duì)水資源的依賴越來(lái)越強(qiáng)烈，而傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度策略在

滿足這一增長(zhǎng)需求上顯得力不從心。此外，城市化也給水庫(kù)的防洪、生態(tài)保護(hù)等功能帶來(lái)了新的壓力。因此，探索并優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度策略以適應(yīng)城市化的背景變得尤為迫切。本文旨在深入分析城市化背景下水庫(kù)調(diào)度面臨的挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略，希望為未來(lái)的城市水資源管理提供有益的啟示。

1 城市化背景下的挑戰(zhàn)

隨著全球城市化進(jìn)程加快，城市的規(guī)模和人口都在不斷增長(zhǎng)。這種快速的發(fā)展不僅帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的變革，也帶來(lái)了一系列關(guān)于水資源管理的新挑戰(zhàn)。

1.1 增長(zhǎng)的用水需求

1.1.1 人口增長(zhǎng)的壓力

城市人口的迅速增加意味著更多的家庭和企業(yè)需要供水，這導(dǎo)致城市的供水壓力不斷增大。

1.1.2 工業(yè)發(fā)展

隨著城市工業(yè)化的發(fā)展，大量的工業(yè)用水需求出現(xiàn)，尤其是在高耗水的行業(yè)，如電力、化工和制造業(yè)中。

1.1.3 生活水平的提高

城市居民的生活水平不斷提高，人們開始使用更多的水資源用于洗車、澆花和其他娛樂活動(dòng)，進(jìn)一步增加了供水的需求[1]。

1.2 多元化的水源需求

1.2.1 多種用途的考慮

城市不僅要滿足日常生活的飲用水需求，還需要滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的水資源需求。這意味著水資源管理需要更加精細(xì)化，以確保各種用水需求得到滿足，而不會(huì)相互沖突。

1.2.2 生態(tài)與環(huán)境保護(hù)

隨著環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，城市開始更加重視生態(tài)流量和濕地保護(hù)。這需要確保在滿足人類需求的同時(shí)，也要為生態(tài)系統(tǒng)提供足夠的水量。

1.2.3 再生水的利用

為了應(yīng)對(duì)水資源的緊張，許多城市開始考慮使用經(jīng)過處理的污水作為再生水，供應(yīng)給工業(yè)、農(nóng)業(yè)或其他非直接飲用的用途。這不僅可以減少傳統(tǒng)水源的壓力，還可以推動(dòng)可持續(xù)的水資源管理和再利用。

雨水收集和利用：雨水是一個(gè)未被充分利用的資源。通過建設(shè)雨水收集系統(tǒng)和存儲(chǔ)設(shè)施，城市可以充分利用雨水，為公共綠地、農(nóng)業(yè)灌溉或街道清洗提供額外的水源[2]。

1.3 防洪安全

1.3.1 城市地貌變化導(dǎo)致的洪水風(fēng)險(xiǎn)

隨著城市開發(fā)，大量的自然地貌被改變。比如，綠地和濕地被硬化為道路，這減少了地面的滲透能力，導(dǎo)致雨水不能及時(shí)進(jìn)入地下，增加了洪水的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.2 水庫(kù)的防洪功能

由于上述城市化帶來(lái)的洪水風(fēng)險(xiǎn)，水庫(kù)的防洪功能變得更為重要。水庫(kù)需要有充分的容量來(lái)應(yīng)對(duì)可能的洪水，同時(shí)還要保證安全的放水策略，以避免下游地區(qū)的洪水威脅。

1.3.3 城市排水系統(tǒng)的壓力

隨著城市的發(fā)展，舊的排水系統(tǒng)可能不再適應(yīng)新的需求，特別是在大雨或暴雨時(shí)。這需要城市更新和擴(kuò)展其排水設(shè)施，以應(yīng)對(duì)可能的洪水。

2 周村水庫(kù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

周村水庫(kù)位于棗莊市市中區(qū)孟莊鎮(zhèn)境內(nèi)，是市中區(qū)的主要水源。隨著城市化的發(fā)展，周村水庫(kù)面臨著一系列的挑戰(zhàn)和需求。

2.1 供水功能

2.1.1 穩(wěn)定供水的重要性

周村水庫(kù)作為主要的飲用水源地，需確保每天都能穩(wěn)定供應(yīng)水資源，滿足日供水量6.5萬(wàn)m3的需求。任何供水中斷都可能導(dǎo)致城市居民日常生活受到影響，甚至可能影響到工業(yè)生產(chǎn)和其他活動(dòng)。

2.1.2 水質(zhì)保障

除了量的供應(yīng)，水質(zhì)也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。水庫(kù)的水質(zhì)必須經(jīng)過嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和處理，確保達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，為市民提供安全、健康的飲用水[3]。

2.2 防洪功能

2.2.1 城市化與洪水風(fēng)險(xiǎn)

隨著城市化的加速，很多原本用于吸收雨水的自然區(qū)域被建筑和道路所取代。這增加了在大雨時(shí)洪水風(fēng)險(xiǎn)。因此，周村水庫(kù)的防洪功能變得尤為關(guān)鍵。

2.2.2 防洪措施的強(qiáng)化

盡管水庫(kù)已經(jīng)有了一定的防洪設(shè)計(jì)，但考慮到未來(lái)可能的極端氣候和不斷增長(zhǎng)的城市用水需求，可能需要進(jìn)一步強(qiáng)化防洪措施，如增加庫(kù)容、優(yōu)化放水策略等。

2.3 資源管理

2.3.1 多水庫(kù)協(xié)同調(diào)度

流域內(nèi)除了周村水庫(kù)外，還有多個(gè)小型水庫(kù)。如何合理調(diào)度這些水庫(kù)，確保各個(gè)水庫(kù)之間的協(xié)同工作和整體的水資源最優(yōu)配置，是當(dāng)前的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。

2.3.2 優(yōu)化水資源分配

考慮到不同的季節(jié)和各種可能的氣候變化，需要有一個(gè)動(dòng)態(tài)的水資源分配策略。這意味著在雨季和旱季，可能需要調(diào)整水庫(kù)的放水量，以確保水資源的高效利用和防洪安全。

2.3.3 生態(tài)保護(hù)與資源管理的平衡

除了滿足人類的需求，水庫(kù)的管理策略還需要考慮到生態(tài)保護(hù)。例如，保持一定的生態(tài)流量，確保下游生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2.3.4 信息化管理

隨著技術(shù)的進(jìn)步，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)來(lái)優(yōu)化水資源管理變得可能。例如，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)的水位和水質(zhì)，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)和氣候模型預(yù)測(cè)未來(lái)的雨量，從而實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的水庫(kù)調(diào)度。

總之，周村水庫(kù)在城市化背景下面臨著一系列的挑戰(zhàn)。但只要采取正確的管理策略和措施，這些挑戰(zhàn)都是可以克服的。優(yōu)化水庫(kù)的調(diào)度策略，確保水資源的高效利用，同時(shí)滿足防洪和生態(tài)保護(hù)的需求，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)城市發(fā)展的關(guān)鍵。

3 水庫(kù)調(diào)度策略優(yōu)化建議

3.1 動(dòng)態(tài)調(diào)度

3.1.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

利用現(xiàn)代傳感器和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)收集水庫(kù)水位、流量、水質(zhì)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以及城市的用水需求和氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)收集和傳輸，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，可以更好地了解水庫(kù)的狀態(tài)和周邊環(huán)境的變化，為后續(xù)的調(diào)度策略提供有力的支持。

3.1.2 響應(yīng)性策略

根據(jù)上述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，制定并實(shí)時(shí)調(diào)整水庫(kù)的放水策略，確保在滿足城市和農(nóng)業(yè)用水需求的同時(shí)，保持水庫(kù)的安全水位。當(dāng)水庫(kù)水位過高時(shí)，可以增加放水量，以防止洪水發(fā)生；當(dāng)水位過低時(shí)，可以減少放水量，以保持水庫(kù)的水量?jī)?chǔ)備。這種響應(yīng)性策略可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整，提高水庫(kù)調(diào)度的效率和效果。

3.1.3 預(yù)測(cè)模型

結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)氣候預(yù)測(cè)，制定長(zhǎng)期和短期的水庫(kù)調(diào)度策略，提前應(yīng)對(duì)可能的旱季或雨季。通過引入氣象和氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，可以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的水資源需求和供應(yīng)情況，從而提前調(diào)整水庫(kù)的調(diào)度策略。這有助于提高水庫(kù)的調(diào)度效果，減少資源浪費(fèi)和避免潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

通過實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)度策略，可以更好地管理水庫(kù)的運(yùn)行，確保在滿足用水需求的同時(shí)，保持水庫(kù)的安全和水質(zhì)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、響應(yīng)性策略和預(yù)測(cè)模型的結(jié)合應(yīng)用，將有助于提高水庫(kù)調(diào)度的效率和效果，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用[4]。

3.2 集成管理

3.2.1 整體視角

將主水庫(kù)和各小型水庫(kù)視為一個(gè)聯(lián)合體系，而不是獨(dú)立的單位。這樣可以從整體的角度出發(fā)，綜合考慮各個(gè)水庫(kù)的運(yùn)行情況，更好地協(xié)調(diào)和管理水資源。通過將主水庫(kù)和小型水庫(kù)視為一個(gè)整體，可以更好地協(xié)同工作，確保整體的水資源最大化利用。

3.2.2 優(yōu)化調(diào)度算法

利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)，開發(fā)優(yōu)化算法，確保各水庫(kù)之間的水資源交換最大化效益，避免資源浪費(fèi)。優(yōu)化調(diào)度算法可以基于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)水庫(kù)的調(diào)度進(jìn)行模擬和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置和最大化利用。通過優(yōu)化調(diào)度算法的應(yīng)用，可以更好地管理水庫(kù)的運(yùn)行，提高調(diào)度效果和效率。

3.2.3 信息共享平臺(tái)

建立一個(gè)集中的水資源管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)分享各水庫(kù)的水位、流量和其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)，確保快速、準(zhǔn)確進(jìn)行信息傳遞和決策。通過信息共享平臺(tái)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)各水庫(kù)之間的數(shù)據(jù)共享和信息交流，提高決策的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。同時(shí)，還可以加強(qiáng)各水庫(kù)之間的協(xié)作和溝通，實(shí)現(xiàn)水資源的集中管理和優(yōu)化配置。

通過集成管理策略的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)主水庫(kù)和各小型水庫(kù)之間的協(xié)同運(yùn)行，提高整體的水資源利用效率和管理效果。通過整體視角、優(yōu)化調(diào)度算法和信息共享平臺(tái)的應(yīng)用，可以更好地管理水庫(kù)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和發(fā)展。

3.3 強(qiáng)化防洪功能

3.3.1 定期安全檢查

對(duì)水庫(kù)大壩、溢洪道、放水洞等關(guān)鍵部位進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保其在極端天氣條件下的穩(wěn)定和安全。這可以通過專業(yè)的工程師或技術(shù)人員進(jìn)行定期的安全檢查和評(píng)估來(lái)實(shí)現(xiàn)。在檢查過程中，要特別關(guān)注水庫(kù)的關(guān)鍵部位。同時(shí)，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的任何問題或隱患，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行修復(fù)和維護(hù)，以避免潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2 完善預(yù)警系統(tǒng)

結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，如遙感、氣象預(yù)測(cè)等，建立并完善水庫(kù)的洪水預(yù)警系統(tǒng)，確保在可能的洪水事件前提前做好準(zhǔn)備。通過引入現(xiàn)代技術(shù)和預(yù)測(cè)模型，可以更好地預(yù)測(cè)洪水事件的發(fā)生，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。這有助于水庫(kù)管理部門提前做好準(zhǔn)備，采取必要的措施來(lái)應(yīng)對(duì)可能的洪水事件。例如，在洪水預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)后，水庫(kù)可以提前降低水位，以避免洪水對(duì)水庫(kù)造成過大的壓力和損害。

3.3.3 村鎮(zhèn)教育和培訓(xùn)

與當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)合作，開展防洪知識(shí)的普及和培訓(xùn)，確保居民在緊急情況下知道如何應(yīng)對(duì)。通過與當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)的合作，可以開展防洪知識(shí)的普及和培訓(xùn)活動(dòng)，提高居民對(duì)防洪知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí)。這有助于居民在緊急情況下采取正確的措施來(lái)保護(hù)自己和財(cái)產(chǎn)安全。例如，在洪水發(fā)生時(shí)，居民可以及時(shí)采取措施，如轉(zhuǎn)移至高地或緊急避難所，以避免生命和財(cái)產(chǎn)的損失。同時(shí)，通過培訓(xùn)和教育活動(dòng)，還可以提高居民的自救和互救能力，為應(yīng)對(duì)可能的洪水事件提供更多的支持和保障[5]。

3.4 與其他水資源整合

3.4.1 地下水整合

地下水是一種重要的水資源，可以作為水庫(kù)的補(bǔ)充水源。通過制定合理的開采策略，可以有效地利用地下水資源，減輕水庫(kù)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，在雨水充足的時(shí)期，可以采用人工注水技術(shù)，將多余的雨水存儲(chǔ)在地下水中，以備不時(shí)之需。這樣可以提高水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

3.4.2 再生水利用

城市中產(chǎn)生的廢水，經(jīng)過處理和凈化，可以被再利用，從而減少對(duì)天然水源的依賴。例如，經(jīng)過處理的再生水可以用于景觀綠化、工業(yè)循環(huán)用水和其他非直飲用途。通過再生水的利用，可以有效地減少對(duì)天然水源的依賴，提高水資源的利用效率。同時(shí)，再生水的利用還可以促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，提高環(huán)境質(zhì)量。

3.4.3 雨水收集和利用

雨水是一種重要的水資源，可以用于日常需求或向地下水進(jìn)行補(bǔ)給。在城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮集成雨水收集系統(tǒng)，將雨水收集起來(lái)并存儲(chǔ)起來(lái)。通過雨水收集和利用，可以有效地提高水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。同時(shí)，雨水利用還可以減輕城市對(duì)水庫(kù)的依賴，提高城市的水資源保障能力。

3.4.4 綜合水資源管理體系

綜合水資源管理體系是將水庫(kù)、地下水、再生水和其他水資源進(jìn)行整合和管理的一種體系。通過這個(gè)體系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種水資源的協(xié)同和高效利用，滿足城市的多樣化用水需求。同時(shí)，綜合水資源管理體系還可以提高水資源利用的效率和可持續(xù)性，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。構(gòu)建綜合水資源管理體系需要政府、企業(yè)和公眾的共同努力和支持，以確保管理體系的有效性和可持續(xù)性[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度策略對(duì)于實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。通過動(dòng)態(tài)調(diào)度、集成管理、強(qiáng)化防洪功能以及與其他水資源的整合等手段的應(yīng)用，可以更好地管理和利用水資源，滿足城市的多樣化用水需求，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖靈明，鐘芳仁.水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方法研究進(jìn)展[J].機(jī)電

技術(shù)，2022（06）：33-35.

[2] 伍昕，譚君.淺析水庫(kù)調(diào)度圖優(yōu)化方法與實(shí)際運(yùn)用評(píng)估

[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2022，45（10）：168-172.

[3] 何中政.水庫(kù)群中長(zhǎng)期發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法研究[D].華中

科技大學(xué)，2020.

[4] 劉紅嶺，蔡建章，蔡華祥.季調(diào)節(jié)水電站枯水期調(diào)度研究

[J].云南電力技術(shù)，2020（01）：172-174.

[5] 陳森林，董建凡.基于改進(jìn)基尼系數(shù)的水電站年最優(yōu)發(fā)

電量變化規(guī)律研究[J].水利工程學(xué)報(bào)，2020（12） ：6-8.

[6] 徐斌，盧慶文，鐘平安.梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度函數(shù)

的逐步回歸模型[J].水力發(fā)電，2021（08）：103-105.

[作者簡(jiǎn)介]李洪志（1968 —），男，山東棗莊人，本科，研究方向：防汛信息化。