Page 76 - 2023年第54卷第7期

（１）灌区水稻种植比例。本灌区水稻种植比例调整涉及早、晚稻轮作，并受灌区水田率约束，同
时还对城镇供水、生态供水等保证率等硬性约束产生影响，当双季稻种植比例过高时，农业灌溉需水
量显著提升，城镇供水保证率得不到满足。当中稻种植比例过高，农田灌溉关键期需水过于集中，导
致灌区有限的供水能力满足不了灌溉需水量，进而导致农业干旱缺水程度进一步加深，甚至威胁到城
镇的供水安全。根据 灌 区 长 年 实 际 运 行 情 况，在 水 稻 传 统 种 植 比 例 上 下 浮 动 一 定 范 围 （如 ±１０％ ～
±４０％），将中稻种植比例优化区间定为［０．１８，０．５１］，而晚稻与中稻种植受灌区水田率的约束限制呈
此消彼长关系，因此结合二者历年种植面积的变化情况将其差值的优化区间定为［ ０，０．１０］。灌区小
麦、玉米、大豆以及蔬菜等作物与水稻为轮作关系，或由于地形地势等条件的限制无法大范围改种，
且种植面积与灌溉需水量较小，因此不考虑优化。
（２）水稻需水关键期限供比例。针对以往旱限水位确定过程中限供比例过于依赖经验且针对性不
强等问题，根据灌区主要粮食作物水稻不同生育期水分敏感系数，将早稻、中稻以及晚稻的拔节孕穗
期和抽穗开花期概化为各水稻需水关键期，并在传统限供比例上下浮动一定范围（如±２０％～±５０％）作
为优化区间，本研究 将旱 警水位 和旱 枯水 位对 应的 各 水稻 需 水 关 键 期 限 供 比 例 优 化 区 间 分 别 设 为
［ ５％，３０％］和［３０％，５０％］。
（３）骨干水库分级分期旱限水位。为了与 《国家防汛抗旱应急预案》 不同干旱预警的响应级别相
匹配，本文确定应对轻度干旱的旱警水位以及严重干旱的旱枯水位，相应的水库设计来水分别取频率
８０％和 ９５％年份来水过程，同时也作为水库旱限水位的启用条件。应用 Ｆｉｓｈｅｒ最优分割法 ［２７］ 对龙河口
水库入库径流进行水文分期为：１０月—次年 ４月，５—６月，７—８月，９月共 ４个预警期。
３．３．２ 用户需水特性 以灌区主要用水户作为水库干旱预警对象，包括城镇生产生活用水、生态用
水、合肥引调水以及农业灌溉用水等，各用水户需水特性简述如下。
（ １）城镇工业生活需水：主要供水对象为舒城、庐江县城及沿渠乡镇，生活需水采用人口用水定
额法，工业生产需水采用万元 ＧＤＰ需水量进行估算。另外根据灌区管理部门相关规定，龙河口水库
３
需要预留 １．５亿ｍ 的水量以保证灌区城镇需水安全。
３
（２）合肥引调需水：灌区规划于 ２０２３年龙河口引水工程建成并投入使用，届时该工程将以 ５．２１ｍ ?ｓ
３
的设计流量向合肥引水，年需引水量约 ０．８～１．２亿ｍ 。
（ ３）生态环境需水：采用杭埠河灌区运行管理相关规定，以龙河口水库多年平均入库径流量的
１０％作为维持杭埠河河道的生态环境需水量。
（４）农业灌溉需水：由于灌区设计灌溉保证率为 ８０％，通过模型对作物种植结构优化区间模拟运
行，并对 １９６０—２０１４年水库需灌溉水量进行排频分析 得 到 ８０％频 率下 需灌 溉水 量上 下限 值 分别为
３
３
５．１３亿ｍ 和 ６．８４亿ｍ ，超过设计灌溉保证率干旱时需灌溉水量亦不超此限，根据多年杭埠河灌区农
业灌溉用水规律按月占百分比进行分配。
根据以上分析按文献［ ２６］分析计算得到龙河口水库初始旱限水位变化范围如表 ３。
表 ３ 龙河口水库主要特征水位及初始旱限水位区间 （单位：ｍ）
旱枯水位（Ｐ ＝ ９５％） 旱警水位（Ｐ ＝ ８０％）
时段 死水位 正常?汛限水位 设计洪水位
下限值 上限值 下限值 上限值
１０月—次年 ４月 ５３．０ ５３．０ ５５．６ ５６．３ ５８．５ ６８．３ ７２．６
５ —６月 ５３．０ ５４．６ ５５．９ ５７．２ ６２．８ ６８．３ ７２．６
７—８月 ５３．０ ５６．３ ５８．１ ５８．８ ６４．５ ６７．０ ７２．６
９月 ５３．０ ５５．８ ５７．０ ５７．７ ５９．８ ６７．５ ７２．６

３．３．３ 目标函数 以需水侧的水稻种植比例、供水侧的水库旱限水位、供需联动的水稻需水关键期限
供比例为优化调控变量，代入模拟模型计算获得评价指标输出值，并以评价模型式（５）灌区水 － 能 － 粮
系统耦合协调度 １９６０—２０１４年的多年均值最大为目标。
Ｆ ＝ ｍａｘＤ（Ａ（ｌ），Ｚ （ｐ），Ｚ （ｑ），Ｓ （ｋ），Ｓ （ｋ）） （６）
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