本發明公開了一種基于生態閘門時空水量均衡的分層次配水方法及系統，方法包括：通過缺水程度和輪灌年限對所有生態閘門分類，并對分類后的生態閘門按層次配水，并確定最高配水層次以及各層次的供水水平；再采用生態敏感性指數將參與配水的生態閘門劃分等級；根據供水水平以及劃分的等級，設置每個參與配水的生態閘門的水量許可系數；并以不同層次配水的總生態效益最大化為目標，求解不同來水情況下每個參與配水的生態閘門的實際配水量。如此，本發明能夠根據眾多閘門對水分需求程度、效益回報等對有限水資源進行統籌分配，以獲得最大化的生態效益，能夠為相關管理機構提供決策支持，對于提高缺水地區水資源利用率具有重要意義。

技術領域

本發明屬于水資源高效利用與環境保護技術領域，更具體地，涉及一種基于生態閘門時空水量均衡的分層次配水方法及系統。

背景技術

在我國廣大的干旱地區，河道來水是工業、農業和生態用水的主要來源，但河水在滿足工業、農業用水后留作流域生態補水使用的水量已十分有限。部分流域在補充生態用水時，除了依靠河道干流滲漏外，還沿河道修建專門用于生態補水的閘門將干流河水引入渠道，通過渠道沿程滲漏和水從出口流出后的下滲補充地下水，再提供給河岸植被利用。而如何對有限的水資源進行合理分配使其產生最大化的生態效益，是需要解決的實際問題。

現有的相關方案中，研究重點多集中在分配不同用水主體的水量，如中國發明專利(CN201910488384.9)公開的方法中，提出了一種內陸河流域生產、生活和生態用水的配置思路，但未涉及同種用途閘門之間水量的分配方法；另一方面，現有方法計算河段需水量時多簡單地以水文站點為參考斷面進行計算，此方法算得的需水量過于宏觀難以指導精細調度；在中國發明專利(CN201810729786.9)所公開的方法中，提出根據閘壩地理位置對河道分段后計算河段生態需水量，但并未提及水量分配的具體方法。

鑒于此現狀，如何在眾多閘門中統籌安排每個閘門的引水量是亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種基于生態閘門時空水量均衡的分層次配水方法及系統，其目的在于解決現有的水量分配方法算得的需水量過于宏觀難以指導精細調度的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了基于生態閘門時空水量均衡的分層次配水方法，包括以下步驟：S1：基于各生態閘門引水受益區的植被類型和面積，以及不同植被的供水額度，計算各生態閘門引水受益區的需水量以及各生態閘門配水的單位生態效益；S2：根據缺水程度將所有生態閘門分為M類，所述M由輪灌年限確定；S3：對分類后的M類生態閘門按層次配水；根據折算到待決策河段參考斷面的來水量與各層次生態閘門的最大配水量，確定最高配水層次以及各層次的供水水平；S4：采用生態敏感性指數將參與配水的生態閘門劃分為N個等級，N為大于或等于3的整數；S5：根據所述供水水平以及步驟S4劃分的等級，設置每個參與配水的生態閘門的水量許可系數，從而確定每個參與配水的生態閘門的配水量約束；S6：在滿足步驟S5的約束條件下，以不同層次配水的總生態效益最大化為目標，求解不同來水情況下每個參與配水的生態閘門的實際配水量。

進一步地，所述步驟S1中，所述各生態閘門引水受益區的需水量為：

其中，d_i代表第i個生態閘門引水受益區的需水量(m³)；iu代表生態閘門引水受益區范圍內的植被類型；v_i代表植被類型數量；m_iu代表植被面積(hm²)；w_iu代表植被年供水額度(m³/hm²)；

所述各生態閘門配水的單位生態效益為：