1.2　研究概况

1.2.1　跨流域调水系统概述

水资源分布不均匀性与人类社会需水不均衡性的客观存在使得调水成为必然。跨流域调水工程是结构复杂、多水源、多地区、多目标、多用途的高维复杂系统。跨流域调水一般属于战略性工程，其输水距离远，涉及范围广，跨越不同的流域和地区，影响其经济效益的因素较为复杂，涉及社会、经济、政治、技术等许多方面。

跨流域调水系统一般包括调水区、受水区和水量通过区三部分。调水区是指水量丰富、可供外部其他流域调用的富水流域和地区；受水区是指水量严重短缺、急需从外部其他流域调水补给的干旱流域和地区；沟通调水区和受水区的地区范围即为水量通过区。水量通过区域不同调水系统，常常既是调水区又是受水区。所以，有时把跨流域调水系统直接分为工程调水区和受水区两部分。从工程设施角度考虑，跨流域调水系统一般包括水源工程（如蓄水、引水、提水等工程），输配水设施（渠道或管道、隧洞和河道等），渠系建筑物（如交叉、节制和分水等建筑物）以及受水区内的蓄水、引水、提水等设施。

1.2.2　国内外跨流域调水工程现状

国外调水工程的发展历史悠久。4000多年以前世界上就有了调水工程，如埃及引尼罗河水灌溉沿岸土地等。19世纪中叶以后，国外开始大量兴建跨流域调水工程。1842—1904年美国对克洛顿河进行开发利用，引水至城市以供水；美国西部也兴建了欧文河谷—莫诺湖工程（1913—1970年）、科罗拉多河向加州南部沿海地区调水工程（1928年）、中央河谷工程（1935年）和加州水利工程（1957年）等。据不完全统计，世界上已建、在建和拟建的大规模、长距离跨流域调水工程达160多项，分布在24个国家。较著名的有巴基斯坦的西水东调工程、美国的加州水利工程、澳大利亚的雪山调水工程等。国外跨流域调水工程重视多目标开发和工程运行管理，政府高度重视并实行优惠的投资政策，有法律保障。这些工程运行多年，取得了巨大的经济效益和社会效益，这些效益的取得得益于合理的前期规划、完善的法律系统和行之有效的管理体系。

我国最早的跨流域调水工程通常以通水、灌溉为主要目标。如有明确记载的人工运河是公元前486年挖的长江和淮河间的邪沟及公元前246年起兴建的郑国渠。至中华人民共和国成立初期，我国已建的调水工程仍多以农业灌溉为主要目标。20世纪70年代以后，随着经济社会的发展，城市用水需求显著增加，水资源供需矛盾日益突出，80年代起陆续建设了一批以解决城市缺水为主要目标的调水工程。如广东东深引水工程、引滦入津工程、山东省的引黄济青工程、辽宁省的引碧入连工程、山西省的万家寨引黄入晋工程等，主要目标均为城市供水，城市供水工程成为我国跨流域调水工程的一大特色。目前，全国正在规划建设或新近通水的大型跨流域调水工程有南水北调东、中、西线工程，新疆的引额济克（乌）工程和陕西的引汉济渭工程等。南水北调工程建成之后将刷新多项世界之最，规模最大、输水线路最长、受益人口最多等。南水北调东、中、西三条调水线路，是解决我国北方地区水资源短缺问题的重大战略举措，是实现我国水资源南北调配、东西互济，构筑我国黄、淮、海河流域乃至整个北方地区经济社会可持续发展的水资源保障体系的有效途径，通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大河系的联系，构成以“四横三纵”为主体的水资源调配总体布局。

1.2.3　跨流域调水及水库群联合调度研究现状

作为水资源配置的工程措施，跨流域调水在解决水资源时空分配不均问题中发挥了重要作用，跨流域水库群联合调度对发挥调水工程的效益至关重要。目前，国内外学者已经对跨流域调水问题做了一些研究。Dosi和Moretto分析了调水风险与调水水库蓄水能力之间的关系，认为未来可调水量的不确定性越高，需要水库的调节能力越大。Jain等从流域间水量供需平衡的角度，对印度某一跨流域水库群系统进行了规划分析。Matete和Hassan提出了一种考虑生态环境和经济发展影响的跨流域调水方案分析框架。Carvalho等采用一种策略选择方法，解决巴西两个流域的调水纠纷问题。Li等提出了一种具有模糊识别功能的优化方法，用于评价跨流域调水工程中的供水决策方案。Sadegh等提出了一种基于模糊博弈的跨流域调水水量优化分配方法。Bonacci等研究了跨流域调水工程和水库兴建对河流径流过程的影响，这为跨流域调水工程的环境影响评价提供了重要参考。Xi等建立了一种考虑降水预报信息的跨流域调、供水优化调度与风险分析模型。Chen和Chang采用模糊算子分析了跨流域调水工程中水资源在两个流域间进行分配时决策制定的复杂性。Guo等建立了适合主从递阶结构的跨流域调水水库群联合调度二层规划模型，实例研究证明了模型的合理性和有效性。

在国内，方淑秀等以引滦工程为例，研究跨流域引水工程中多水库联合供水的优化调度问题。沈佩君等针对南水北调东线一期工程，建立了以自优化模拟技术为主体的水库群混合模拟规划模型。郭元裕等提出了南水北调工程规划调度决策的多种分析方法，确定了南水北调东线和中线工程的调水规模与工程调度规则等。邵东国以南水北调东线工程为例，建立了求解跨流域调水水量优化调配问题的自优化模拟模型。沈佩君等系统总结了国内外跨流域调水工程建设的历史与现状，分析了这类工程研究与建设的特点与前景。卢华友等研究了跨流域调水工程实时优化调度的特点、方法和步骤，建立了基于多维动态规划和模拟技术相结合的大系统分解协调实时调度模型。王劲峰等提出了区际调水的三维优化分配理论模型体系。赵勇等建立了南水北调东线水量调配模型，进行了水量调配计算和仿真试验分析，并运用系统仿真理论建立了南水北调东线工程的水量调配仿真系统和水量调度模型。冯耀龙等提出了跨流域调水的基本原则，通过模糊数学方法建立了评价各原则实现程度的隶属函数。游进军等分析了跨流域调水工程中本地水资源和外调水量之间的联合调配方式。江燕等为确定引哈济锡调水工程规模，建立了以供水量最大、缺水量和弃水量最小为目标，以逐月的调水量和供水量为决策变量的多库多目标调水工程规模优选模型。王国利等分析了调水方案决策的多目标性和群决策性特点，提出了基于协商对策的多目标群决策模型。郭旭宁等提出了调水规则和供水规则相结合的跨流域供水水库群联合调度规则。