一种水资源优化配置方法

技术领域

本发明属于水资源分配技术领域，尤其涉及一种水资源优化配置方法。

背景技术

资源配置的精准化是当今水资源配置问题中的研究方向之一。既满足水资源需求，又尽可能地减少冗余配水，从而提高水资源的有效利用，成为越来越多高强度用水区域的迫切需要。为了实现水资源的优化配置，目前常用的方法包括数学规划法，包括线性规划和非线性规划，以及面向多目标水资源配置问题的多目标规划方法。对于充分灌溉条件的灌区而言，在有限水资源总量和水源工程规模下，以用水综合效益最大为目标，加强区域水资源的统一调度和管理，把灌溉系统的水利工程作为统一整体来运用和调节，运用已建工程(如多个水库群和多个泵站群联合调度运行)使其发挥更大的作用，是解决灌区缺水问题的主要途径。现有的水资源配置方法，在用水高峰期容易出现受水区供水不充分、供水效果差，难以满足用水需求。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种水资源优化配置方法，能够保证受水区的供水连续充分，保证供水效果，满足用水浇灌需求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种水资源优化配置方法，其特征在于包括如下步骤：

a、水资源划分：

按照随资源的来源分为水库来水和自然补水，水库与用水需求地建立水库来水系统，在用水需求地的就近水源建立自然补水系统以在水库来水系统供应不足时补充用水。划分供水区的水资源，水库来水系统用于供水区的日常供水，而在供水区用水高峰期，用水量激增时，通过自然补水系统补充用水，使得总供水量能够满足供水区的使用.

b、水资源监控：

实时监测需水量与输水量变化，预测用水趋势，以便在用水激增时能够及时补充用水。通过对用水量的实时监测，并结合供水区实际用水情况，推导供水区需水趋势，以便及时调度水库来水和自然补水，保证供水区的水供应，保证供水连续充分，保证供水效果。

c、自然补水系统补水：

在需水量大于水库输水总量时，启动自然补水系统，补充额外需水，达到供需平衡。利用自然补水系统，在水库来水系统满负荷运转时，能够及时供水，保证供水区的供水，避免供水区出现用水紧张的情况。

d、需水量下降补水方案：

在需水量下降以后，降低水库输水量，保持自然补水系统的输水量，在总需水量小于水库最大输水量时，且预计需水趋势用水量不会大于水库来水系统的总供水量时，关闭自然补水系统，仅依靠水库输水达到水资源的供需平衡。在用水趋势下降时，调节水库来水系统达到供需平衡，由于自然补水系统采用多组水处理机构处理水质再出水，使得水处理机构的出水量不能灵活控制，只能够以一组水处理机构为单位增加或减少出水量，而在总供水量与水库来水系统的供水量相差不多时，调节水库来水系统的供水量则更为方便，也能够使得自然补水系统中的的机组不需要频繁开启关闭，节约能源。

进一步，步骤c自然补水系统补水的详细步骤为：

(1)启动补水泵：

启动补水泵，将自然水源中的水输送到水处理机构中。补水泵用于抽取自然水系中的水到水处理机构中处理。

(2)水处理：

水处理机构对输入的水进行处理，保证自然补水系统的出水水质。通过水处理机构对自然补水进行简单的过滤处理，使得水质能够满足浇灌需求。

(3)水储存：

对处理后的水进行储存处理，以便在用水高峰期能够及时补充用水缺口，保证正常的水供应。同时对处理后的水储存，也能够起到缓冲的作用，保证供水平稳，满足供水需求。

(4)供水：

启动供水泵，将储藏池中的水供入供水管网中，保证水供应。

进一步，步骤(2)水处理的详细步骤包括：

1)、沉淀处理：

水泵入沉沙池以后，待沉砂池中的水位达到预定水位，停止泵水，之后静置沉淀，沉淀预定时间，待大部分沙土沉淀完毕以后，启动第一油缸，第一油缸驱动第一分隔板在沉沙池中移动，直至将沉沙池分隔为底部的沉沙区和上部的清水区，之后清水区的抽水泵启动，抽取沉沙池中的水，而沉沙池底部的第二分隔板在第二油缸的作用下打开，底部沉沙区的沉沙流入到沉沙处理池中进行处理，清水区的水抽取完毕以及沉沙区的沉沙导出完毕以后，打开第一分隔板，用适当清水将沉沙池的池壁上粘附的泥沙冲洗入沉沙处理池，冲洗完毕，关闭第二分隔板，再导入新一轮进水进行沉淀处理。沉沙池在进水完毕以后，进行一定时间的沉淀，之后利用第一分隔板分隔，使得清水区抽水是不会搅动沉沙，保证抽水的水质，抽水同时打开第二分隔板，出沙，同时进行保证工作效率。

2)、沉沙处理：

沉沙处理池中的沉沙经过三层滤网过滤分离，三层滤网自上而下孔径由大变小，经过沉沙处理池分筛的沉沙，根据粒径进行回收；多余沉沙能够回收处理，一定程度上能够提升经济效益，降低自然补水系统的运行成本。

3)储存：

从清水区中抽取的水进入储存池进行储存，在需要补充额外需水时，将储存池的水泵入供水管网。

进一步，水处理系统采用一个储存池、两个沉沙池以及两个沉沙处理池，两个沉沙池交替工作，保证储存池中源源不断的水供应。采用两个沉沙处理池与一个储存池连通，能够保证储存池时刻有水供应，保证供水效率。同时两个沉沙池交替工作，也能够使得沉沙池的清理方便，且不影响储存池的清洗和供水。

进一步，沉沙分层完毕以后，将滤网支架连带三层滤网移动取出，之后转动连接框架中的调节螺栓，调节螺栓的转动使得锁片上行，使得滤网上的连杆解除锁定，之后将连杆从连接框架的卡条中滑出，将滤网上的沉沙根据粒径大小进行回收。滤网支架能够方便滤网的整体拿取，使得回收沉沙更加方便，同时解除锁定也非常方便只需要转动调节螺栓即可解除所有的锁定，使用效果好，能够在工作时节约工作时间，提高工作效率，保证沉沙的回收效果。滤网连接框架中设置滑动连接的卡块，卡块和连接框架之间设置弹簧，利用弹簧的弹性使得卡块卡在连杆的卡孔中，锁片设置在连接框架的内部，与连接框架滑动连接，锁片设有锁孔，以便卡块穿过锁孔卡在卡孔中，锁片上滑时，能够使得卡块被压缩进连接框架中，从而解除卡紧。锁片上滑时，锁孔连带上滑，锁孔上滑使得带有导向斜面的卡块被压缩进连接框架。

进一步，将拆除后的滤网冲洗干净，之后安入连接框架以便整体放回沉沙处理池，安装滤网时，先将底部的竖向放置，而后将固定框架的卡条对准滑槽，将固定框架滑入到连杆上，使连杆的固定孔卡在固定框架的卡块上，之后再依次滑入第二层滤网和第三层滤网，最后再拧紧调节螺栓，调节螺栓的转动使得锁片下行，锁孔上的凸起部卡在卡块上，实现对卡块的限位，滤网安装完毕以后置入沉沙处理池。在沉沙处理完毕以后，冲洗滤网，能够保证滤网下一次的过滤分离效果，之后整体拼装，方便安装滤网。

进一步，在连杆上设置通孔，之后将定位杆卡入连杆的通孔中并固定在连杆的底部，在上层的滤网的连杆能够将其定位杆卡入通孔中固定。通过设置定位杆，实现了滤网之间的定位连接，提升滤网之间的连接效果和连接强度，也是的在设置滤网连接时更加方便。

进一步，滤网处理及清洗阶段设置在上方连通的沉沙池进水时，在第二分隔板关闭以后，将滤网框架连通滤网取出分离砂石以及滤网清洗。在进水阶段由于第二分隔板关闭，故在此时清理沉沙处理池，能够提高工作效率，保证设备连续稳定运转。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本方法采用a、水资源划分；b、水资源监控；c、自然补水系统补水；d、需水量下降补水方案，共四个步骤，能够保证受水区的供水连续充分，保证供水效果，满足用水浇灌需求。本发明能够保证受水区的供水连续充分，保证供水效果，满足用水浇灌需求，同时兼顾经济、社会和生态，实现用户用水的优化配置管理的合理性及适用性，进而提升水资源管理系统的可持续性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中自然来水系统的结构示意图；

图2为本发明中沉沙池的结构示意图；

图3为本发明中连接框架与滤网连接的结构示意图；

图4为本发明中滤网的结构示意图；

图5为本发明中连接框架的结构示意图；

图6为图5中A处的结构放大图；

图7为本发明中锁片卡紧卡块的结构示意图；

图8为本发明中锁片限位卡块的结构示意图。

图中，1-沉沙池；2-储存池；3-第一分隔板；4-第二分隔板；5-第一油缸；6-第二油缸；7-导向板；8-沉沙处理池；9-滤网；10-连接框架；11-连杆；12-锁片；13-锁孔；14-卡块；15-卡孔；16-调节螺栓；17-卡条；18-滑槽；19通孔；20-定位杆；21-弹簧。

具体实施方式

如图1至图8所示，为本发明一种水资源优化配置方法，包括如下步骤：

a、水资源划分：

按照随资源的来源分为水库来水和自然补水，水库与用水需求地建立水库来水系统，在用水需求地的就近水源建立自然补水系统以在水库来水系统供应不足时补充用水。划分供水区的水资源，水库来水系统用于供水区的日常供水，而在供水区用水高峰期，用水量激增时，通过自然补水系统补充用水，使得总供水量能够满足供水区的使用.

b、水资源监控：

实时监测需水量与输水量变化，预测用水趋势，以便在用水激增时能够及时补充用水。通过对用水量的实时监测，并结合供水区实际用水情况，推导供水区需水趋势，以便及时调度水库来水和自然补水，保证供水区的水供应，保证供水连续充分，保证供水效果。

c、自然补水系统补水：

在需水量大于水库输水总量时，启动自然补水系统，补充额外需水，达到供需平衡。利用自然补水系统，在水库来水系统满负荷运转时，能够及时供水，保证供水区的供水，避免供水区出现用水紧张的情况。

d、需水量下降补水方案：

在需水量下降以后，降低水库输水量，保持自然补水系统的输水量，在总需水量小于水库最大输水量时，且预计需水趋势用水量不会大于水库来水系统的总供水量时，关闭自然补水系统，仅依靠水库输水达到水资源的供需平衡。在用水趋势下降时，调节水库来水系统达到供需平衡，由于自然补水系统采用多组水处理机构处理水质再出水，使得水处理机构的出水量不能灵活控制，只能够以一组水处理机构为单位增加或减少出水量，而在总供水量与水库来水系统的供水量相差不多时，调节水库来水系统的供水量则更为方便，也能够使得自然补水系统中的的机组不需要频繁开启关闭，节约能源。

步骤c自然补水系统补水的详细步骤为：

(1)启动补水泵：

启动补水泵，将自然水源中的水输送到水处理机构中。补水泵用于抽取自然水系中的水到水处理机构中处理。

(2)水处理：

水处理机构对输入的水进行处理，保证自然补水系统的出水水质。通过水处理机构对自然补水进行简单的过滤处理，使得水质能够满足浇灌需求。

(3)水储存：

对处理后的水进行储存处理，以便在用水高峰期能够及时补充用水缺口，保证正常的水供应。同时对处理后的水储存，也能够起到缓冲的作用，保证供水平稳，满足供水需求。

(4)供水：

启动供水泵，将储藏池中的水供入供水管网中，保证水供应。

步骤(2)水处理的详细步骤包括：

1)沉淀处理：

水泵入沉沙池1以后，待沉砂池中的水位达到预定水位，停止泵水，之后静置沉淀，沉淀预定时间，待大部分沙土沉淀完毕以后，启动第一油缸5，第一油缸5驱动第一分隔板3在沉沙池1中移动，直至将沉沙池1分隔为底部的沉沙区和上部的清水区，之后清水区的抽水泵启动，抽取沉沙池1中的水，而沉沙池1底部的第二分隔板4在第二油缸6的作用下打开，底部沉沙区的沉沙流入到沉沙处理池8中进行处理，清水区的水抽取完毕以及沉沙区的沉沙导出完毕以后，打开第一分隔板3，用适当清水将沉沙池1的池壁上粘附的泥沙冲洗入沉沙处理池8，冲洗完毕，关闭第二分隔板4，再导入新一轮进水进行沉淀处理。沉沙池1在进水完毕以后，进行一定时间的沉淀，之后利用第一分隔板3分隔，使得清水区抽水是不会搅动沉沙，保证抽水的水质，抽水同时打开第二分隔板4，出沙，同时进行保证工作效率。

2)沉沙处理：

沉沙处理池8中的沉沙经过三层滤网9过滤分离，三层滤网9自上而下孔径由大变小，经过沉沙处理池8分筛的沉沙，根据粒径进行回收；多余沉沙能够回收处理，一定程度上能够提升经济效益，降低自然补水系统的运行成本。

3)储存：

从清水区中抽取的水进入储存池2进行储存，在需要补充额外需水时，将储存池2的水泵入供水管网。

水处理系统采用一个储存池2、两个沉沙池1以及两个沉沙处理池8，两个沉沙池1交替工作，保证储存池2中源源不断的水供应。采用两个沉沙处理池8与一个储存池2连通，能够保证储存池2时刻有水供应，保证供水效率。同时两个沉沙池1交替工作，也能够使得沉沙池1的清理方便，且不影响储存池2的清洗和供水。

沉沙分层完毕以后，将滤网9支架连带三层滤网9移动取出，之后转动连接框架10中的调节螺栓16，调节螺栓16的转动使得锁片12上行，使得滤网9上的连杆11解除锁定，之后将连杆11从连接框架10的卡条17中滑出，将滤网9上的沉沙根据粒径大小进行回收。滤网9支架能够方便滤网9的整体拿取，使得回收沉沙更加方便，同时解除锁定也非常方便只需要转动调节螺栓16即可解除所有的锁定，使用效果好，能够在工作时节约工作时间，提高工作效率，保证沉沙的回收效果。滤网9连接框架10中设置滑动连接的卡块14，卡块14和连接框架10之间设置弹簧21，利用弹簧21的弹性使得卡块14卡在连杆11的卡孔15中，锁片12设置在连接框架10的内部，与连接框架10滑动连接，锁片12设有锁孔13，以便卡块14穿过锁孔13卡在卡孔15中，锁片12上滑时，能够使得卡块14被压缩进连接框架10中，从而解除卡紧。锁片12上滑时，锁孔13连带上滑，锁孔13上滑使得带有导向斜面的卡块14被压缩进连接框架10。

将拆除后的滤网9冲洗干净，之后安入连接框架10以便整体放回沉沙处理池8，安装滤网9时，先将底部的竖向放置，而后将固定框架的卡条17对准滑槽18，将固定框架滑入到连杆11上，使连杆11的固定孔卡在固定框架的卡块14上，之后再依次滑入第二层滤网9和第三层滤网9，最后再拧紧调节螺栓16，调节螺栓16的转动使得锁片12下行，锁孔13上的凸起部卡在卡块14上，实现对卡块14的限位，滤网9安装完毕以后置入沉沙处理池8。在沉沙处理完毕以后，冲洗滤网9，能够保证滤网9下一次的过滤分离效果，之后整体拼装，方便安装滤网9。

在连杆11上设置通孔19，之后将定位杆20卡入连杆11的通孔19中并固定在连杆11的底部，在上层的滤网9的连杆11能够将其定位杆20卡入通孔19中固定。通过设置定位杆20，实现了滤网9之间的定位连接，提升滤网9之间的连接效果和连接强度，也是的在设置滤网9连接时更加方便。

滤网9处理及清洗阶段设置在上方连通的沉沙池1进水时，在第二分隔板4关闭以后，将滤网9框架连通滤网9取出分离砂石以及滤网9清洗。在进水阶段由于第二分隔板4关闭，故在此时清理沉沙处理池8，能够提高工作效率，保证设备连续稳定运转。

本方法采用a、水资源划分；b、水资源监控；c、自然补水系统补水；d、需水量下降补水方案，共四个步骤，能够保证受水区的供水连续充分，保证供水效果，满足用水浇灌需求。本发明能够保证受水区的供水连续充分，保证供水效果，满足用水浇灌需求，同时兼顾经济、社会和生态，实现用户用水的优化配置管理的合理性及适用性，进而提升水资源管理系统的可持续性。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。