维普资讯 http://www.cqvip.com 水利水电技术第３９卷２００８年第２期 南水北调东线工程水资源网络系统设计与分析 李红艳 （１．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京２１００９８； ２．河海大学商学院，江苏南京２１００９８） 摘要：南水北调东线工程形成了一个水的网。为充分发挥工程效益、合理调度水资源，从网络规划 角度结合水系特点、湖库闸站配置及水流的方向，将湖泊作为连接省级调度中心和管理处的桥梁，设 计了一般情况下东线工程水资源网络系统结构，指出了东线工程在不同水源情况下存在不同的网络结 构的特点，为东线工程水资源调度提供参考。 关键词：南水北调东线工程；水资源；网络系统；设计；分析 中图分类号：ＴＶ２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００．０８６０（２００８）０２．０００１．０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｒｏｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ・・ｔｏ・・Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ＬＩ Ｈｏｎｇ．ｙａｈ ＇ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ￣ｂｏｍｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ－Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙ，Ｎａｎｊｔｉｎｇ ２１００９８，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｊｉｎｇａｓｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｒｏｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ—ｔｏ．Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｆｏｒｍｓ ａ ｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｔｕａｌｌｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｌＩｅ ｐｒｏｊｅｃｔ’Ｓ ｂｅｎｅｉｆｔ ａｎｄ ａｌｌｏｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ．ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ｕｎｄｅｒ ｔｌＩｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｄｉｉｔｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅａｓｔｅｒｎ ｒｏｕｔｅ ｆｔｏｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｈｅｒｅｉｎ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ｈｅｔ ｌａｋｅｓ ａｓ ｈｅ ｔｌｉｎｋｓ ｔｏ ｃｏｎｎｅｃｔ ｗｉｈ ｔｈｅｔ ｐｒｏｖｉｎ－ ｃｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｄ ｔｌＩｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｌＩ ｔｌＩｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｌＩｅ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ．ｄｉｓｔｉｌ． ｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｔｅ ａｎｄ ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｋｅｓ ａａｎｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ｔｈｅｒｅｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗｓ ｃｏｎｃｅｍｅｄ；ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｌＩｅ ｃｈａｒａｃｔｅｉｌｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｌＩｅ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｒｏｕｔｅ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．ａｎｄ ｔｌＩｅｎ ａ ｒｅｆｅ：ｅｎｃｅ ｉｒＳ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｆｏｒ ｔｌＩｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｌｌｃａｔｉｏｏｎ ｏｆｔｈｅ ｒｏｕｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅａｓｔｅｒｎ Ｒｏｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ；ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｎ；ａｇｎａｌｙｓｉｓ 南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺问 题的重大战略措施，计划分别从长江下、中、上游向 北方调水，形成南水北调东、中、西三条调水线路。 东线工程从长江下游抽江引水，向黄、淮、海平原东 部、山东半岛以及淮河以南的里运河东西两侧地区补 充水源。工程的主要作用是补充沿线城市及工业用 水，兼顾部分农业和生态环境用水。随着工程的投入 运营，其水资源调度问题迫在眉捷，本文虽仅对工程 水资源网络系统进行设计与分析，但也可为实现水资 源网络调度打下基础。 图…，结点表示一个事项（或事件），它是一个或若 干个工序的开始或结束，是相邻工序在时间上的分界 点。结点用圆圈和里面的数字表示，数字表示结点的 编号，如①，②，③，……等。弧表示一个工序，工 序是指为了完成工程项目，在工艺技术和组织管理上 相对的工作或活动。一项工程由若干个工序组成， 工序需要一定的人力、物力等资源和时间。弧用箭线 “一”表示。权表示为完成某个工序所需要的时间或 收稿日期：２００７－０９・２６ １ 网络理论的基本概念 网络图是由结点（点）、弧及权所构成的有向 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７９００９）；高等学校博士学 科点专项科研基金资助项目（２００６０２９４００８）。 作者简介：李红艳（１９７９一），女，河海大学商学院博士研究生。 维普资讯 http://www.cqvip.com
李红艳∥南水北调东线工程水资源网络系统设计与分析 资源等数据。通常标注在箭线下面或其他合适的位置 上。 调２省调水计划，负责南四湖流域与南水北调主体工 程相关的配套工程的运营与管理，以及南四湖流域南 水北调工程的供水与当地水资源的合理调配 ］。 ２东线工程水资源网络系统界定 南水北调东线工程将水资源作为商品［２］，从长 江经１３级泵站抽水，利用京杭大运河及与其平行 的河道逐级提水北送，将沿线起调蓄作用的湖泊与 输水的河道连在了一起，形成了一个巨大的水网， 江苏省调度中心下设５处分中心（或称“管理 处”）：江都分中心（江都管理处）、淮安分中心（淮安 总渠管理处）、三河闸分中心（三河闸管理处）、骆运 分中心（宿迁市骆运管理处）和徐州分中 ＣＬ，（管理处）； 山东省调度中心下设７处分中心（管理处）：枣庄管 其结构符合网络图的要求。南水北调东线工程系统 中，调度中心、调蓄湖泊、各分水口门、河道交叉 理处、济宁管理处、泰安（东平）管理处、聊理 处、德州管理处、济南管理处和胶东管理处 ］，河 北省调度中心下设衡水和沧州２个管理处。其主要职 口等由点表示；连接各湖泊及从湖泊到分水口门的 河道、引水渠道、供水管道等由弧表示；通过泵站 抽水的能耗则由权表示。按照水流方向，南水北调 系统可以概化成网络系统。 能是接受、执行来自上一级调度中心的调水计划，对 本辖区调水计划提执行方案或调整意见。 ３．２ 东线工程水资源网络系统结构设计 ３东线工程水资源网络系统框架 ３．１ 东线工程水资源网络系统调度机构设置 南水北调东线工程水资源系统是一个多水源、 多目标，以及抽水、蓄水和供水并举的水资源大系 统，根据各省的水系特点、湖库闸站的配置及水流 方向，把南水北调东线工程概化为由黄河以南５个 根据《水利工程管理改革实施意见》 的要求，建议南水北调东线工程水资源网络系统调度 的最高管理机构为南水北调办公室下组建的南水北调 东线工程调度控制中心，该中心负责整个调水的计划 编制、任务安排及水量的区域分配、实时调度，协调 南水北调东线工程水资源的运营和调度。 为适应工程管理 湖泊串联和黄河以北３个洼淀并联的水资源系统， 见图１、图２。 在对东线工程系统进行概化的过程中，做了以下 简化和假设。（１）为了体现系统的整体性，在省调度 中心和管理处之间用湖泊、洼淀连接起来。（２）突出 南水北调工程建设委员会办公室 东线工程调度控制中心 和各级管理机构 的设置情况，在东线 工程调度控制中心下 应设立江苏省调度中 心、山东省调度中 心、河北省调度中心 和天津调度中心４个 省级调度中心，省级 调度中心的主要职能 是负责本省受水区的 供水预测、制定和管 理本省的调水计划、 省范围内的水资源配 置。另外，南四湖地 处３省交界，水事纠 纷较大。为减少行政 区划和流域管理纠纷 给调度工作带来的不 便，应成立南四湖调 度中心，其职能是协 ２ 图１ 南水北调东线工程水资源网络系统概化 水利水电技术第３９卷２００８年第２期 维普资讯 http://www.cqvip.com 李红艳∥南水北调东线工程水资源网络系统设计与分析 个湖泊是串联关系，而黄河以北 千顷洼、北大浪淀、北大港之间 又是并联的关系。因此，南水北 调东线工程水资源网络系统的结 构是混合结构，这为实现水资源 统一调度带来了一定的困难。 ４结语 本文结合南水北调东线工程 的特点，利用网络理论设计的东 线工程水资源网络系统的结构， 为东线工程水资源实现网络调度 打下了良好的基础。但东线工程 水资源网络系统结构的复杂性为 实现水资源网络系统调度带来困 难，因此，要实现整个系统的网 络调度，仍有大量工作要做。 参考文献： ［１］ 《运筹学》教材编写组．运筹学［Ｍ］． 北京：清华大学出版社，１９９０． ［２］ 张莉．南水北调东线水资源供应 图２南水北调东线工程湖泊一用水地区概化网络 链定价研究［Ｄ］．南京：河海大学， ２（）０６． 湖泊、洼淀本身的调节能力，反映各湖泊、洼淀之间 水量调配，由于湖泊蓄水量远远大于河网蓄水量，河 网的调节能力远小于湖泊调节能力，因此不考虑河网 的调节作用 。（３）以湖泊为中心，将湖泊、洼淀之 间复杂的输水状况简化为单一河道。（４）将抽水泵站 ［３］ 王慧敏，胡震云，南水北调供应链运营管理的若干问题探讨 ［Ｊ］．水科学进展，２００５，（６）：８６４—８６９． ［４］ 南水北调东线第一期工程调度运行管理系统可行性研究报告 ［Ｒ］．水利部淮河水利委员会规划设计院，２００２． ［５］ 刘国纬．跨流域调水运行管理——中国南水北调东线工程实例 研究［Ｍ］，北京：中国水利水电出版社，１９９５． ［６］ 朱九龙，王慧敏．南水北调水资源供应链中牛鞭效应的随机控 制［Ｊ］．系统工程，２００５，（５）：１—６． 群复合在管理处内。 ３．３ 东线工程水资源网络系统的结构特点 江苏省调度中心、山东省调度中心和南四湖调度 中心３个调度中心之间通过上、下游供需各方联结而 （责任编辑聂建平） 成串行链状结构 Ｊ。但实际的水流并不经过南水北 调东线工程调度控制中心和江苏省调度中心、山东省 ‘ 调度中心，因此，从东线工程调度控制中心到江苏省 调度中心和山东省调度中心的弧用虚线表示。按水流 方向，洪泽湖、骆马湖又通过南四湖与东平湖和大屯 水库联系了起来，因此上述湖泊之间的弧用实线表示。 从湖泊到用水地区虽然要经过管理处的调度，但管理 处由于没有调蓄功能，为了调度的方便，假设用水地 区直接从湖泊取水，期间的弧用实线表示，而从湖泊 到管理处、管理处到用水地区的弧则用虚线表示。 南水北调东线工程湖泊、洼淀之间的不是简单的 串联或并联关系，黄河以南从洪泽湖到大屯水库的５ 水利水电技术第３９卷２００８年第２期 ３
