四、实习内容
（一）实习主要内容
通过在都江堰地区工程情况报告会、现场参观实习、工程技术资料的阅读等，结合自己在学校所学的理论知识，要求达到理论与实践知识融会贯通，为毕业设计达下坚实基础，这次实习主要内容如下：
（1）参观了解都江堰灌区的历史与现状。选择都江堰灌区六条干渠（沙河沟、黑石河、蒲阳河、江安河、柏条河、走马河）渠首为6个代表点，了解研究岷江来水与都江堰灌区用水之间的相互关系，分析岷江来水变化规律及其6条干渠渠首的用水情况，掌握都江堰管理局按照系统、有效、公平和可持续原则，遵循自然规律和经济规律，对有限的、不同形式的水资源，通过工程与非工程措施，在生活、生产和生态用水之进行科学分配的依据和原理。此外，了解特别是在近10年的发展中，都江堰在由传统水利向现代水利、可持续发展水利转化的道路，面对水危机的挑战，传承“人水和谐”“以人为本”的治水理念，弘扬李冰治水精神，在技术、制度、主体三个层面上推进水利现代化所做出的贡献。
（2）以都江国家级重要水文站（原名二王庙水文站）为蹲点实习地点，适当参观葛家坪、杨柳坪、场左、场右、青城山和平、跃子岩等水文站，进一步巩固水文测站设站的数目、布设、性质、任务、原则，清楚大型水库建成后的站网布设、平原水网区水文站网的布设原理，具体参与都江水文站的降水、蒸发、水位、流量、单输沙、单断颗、推移质、水情预报等测验项目观测设施和仪器、观测方法、观测要求和观测资料整理、整编过程，了解雨量器和自记雨量计、水面蒸发器、测深杆、测深锤、铅鱼测深等水深测量仪器，同步流向仪等流向测量仪器、网式推移质采样器的功能和性能。巩固水文测验学、工程水文学等专业知识。
（3）听取省内知名专家做水文学及水资源专业报告，了解水文学及水资源最新前沿发展动态及“3S”新技术应用，着重了解最新水文自动测报系统、水文信息采集传输系统、水文气象情报预报和水文信息服务系统，进一步加深水循环机理、水文水资源监测、流域产水产沙与输移、水资源变化与预测、暴雨与洪水预报等专业知识方面的熏陶。
（二）实习场地介绍
1.都江堰灌区水资源统一调度及优化配置模型
（1）灌区用水管理调度模型。用水管理调度模型是建立在水文学水量调节模型以及水力学渠道系统水动力学仿真模型的框架基础上，以充分发挥水文学与水力学各自的优势。水文学模型是水力学模型的输入和基础，而水力学模型是水文学模型的实现和反馈，两者组成一个不可分割的、互为相互耦合的系统。
调度运行系统的基本运行过程为：在来水预报、需水预报、实时监测灌溉系统供水和用水状态和泵站、渠道、水库运行状态的基础上，以优化调度系统所提供的优化调度结果作为多水源联合优化调度模型的输入，进行灌溉水资源系统多水源联合优化调度运行计算，确定未来不可预见期内灌溉渠系所控制的灌溉单元的水量分配和供水水源组成。必要时，根据各类工程的经济运行方式，以人机交互方式设定或修改各种调水工程的运用参数，将优化调度的结果通过实时水量调配模拟模型计算，拟定调度方案等。各种预案进行水流仿真模型计算，预测沿线的水流量演变过程，生成可行调度方案集，并根据需要反馈组优化调度模型，及时对系统运行进行调整。仿真模型提供的可行方案系统仿真过程与系统实时监测相结合，将检验系统内发生的异常分水情况。
调度运行系统以综合数据为支撑，即根据水雨情、土壤墒情信息、基本工情、实时工情、社会经济信息等数据源作为分析和调度运行的基础。调度模型库是调度运行系统的核心，其中包括灌溉来水预报模型、灌溉需水预报模型、多水源联合调配模型、渠系优化配水模型、灌溉渠系水量流量实时调控模型等。图3-1为用水管理调度运行系统模型框架图。
（2）灌溉来水预报模型。根据灌区的降雨、岷江取水水位、流量等要素，确定可供灌溉水量，并应用气象部门的降水预报和降雨径流相关关系，估算不同水文年以及不同季节、气候、水位条件下的蒸发量。来水预报模型所涉及的模型采用流域水文预报模型和降雨径流相关预报模型，同时采用反馈模型技术建立实时校正模型，不断进行实时校正。
（3）灌溉需水预报模型。根据气象资料，估算灌区各个灌溉单元的作物需水量；运用灌区内的气象监测资料，以及作物长势、土壤墒情，建立水量平衡方程，确定各个灌溉单元作物的灌溉定额，作出灌溉需水预报。
（4）多水源联合调配模型。在灌区实时灌溉预报的基础上，进行整个灌溉供水系统联合优化调度，为实际运行环境下的科学调度提供依据。优化的目标函数为供水费用最省，建立多层次的大系统分解协调模型，各层次之间相互独立，组成各自的优化问题，应用不同的优化方法，又互相关联，通过大系统的协调机制反馈迭代，以求得最优决策。
（5）渠系优化配水模型。渠系优化配水模型借助于系统分析方法，以渠系配水时间最短或以灌区总净收益最大为目标，求得某级续灌控制下的一级轮灌渠道的最优灌溉组划分及其与之对应的分配流量和时间。
（6）灌溉渠系水量流量实时调控模型。灌溉渠系水量流量是渠道安全输水、有效配水、提高渠系水有效利用系数，从而按时按量给作物供水，提高灌溉水资源利用率和利用效率的节水措施之一。通过渠系的计算机模拟系统，对渠道的水流变化过程进行模拟，实时自动监测渠道水流状态，并进行水流调控的模型方向，得出相应的调闸措施，包括闸门开度和调闸方式，并且以一定的优化准则（如水流稳定、及时分水、节约水量等）寻求最优调闸措施，把调闸指令下达给调控执行设备，做到自动控制。
2.水资源优化配置系统及其年优化调度模型
水资源优化配置系统是在长期社会经济发展和水资源预测的基础上，充分考虑多水源供水和多目标用水要求，从宏观尺度上考虑水资源调度与配置问题、优化配置系统实现四个目的：①协调内灌溉单元之间的用水矛盾，提出不同水平年输水沿线的分水方案；②研究地表水和地下水联合运用条件下，各水库所应遵循中长期调度策略（优化调度图）；③用可持续发展的观点，采用多目标宏观经济的水资源优化方法，分析经济发展对水资源的需求和水资源对经济发展的制约；④制定紧急情况下（如特殊干旱年、突发性污染、系统故障等）的应急机制和应急预案。优化配置系统不仅可以用于水资源的预测配置，还可以用于水资源的实际配置。
图3-1 用水管理调度运行系统模型框架图
水资源优化配置模型是以水资源供需平衡模拟模型为核心，以预测各计算单元的需水量和需水过程为需求依据，以水资源系统中的各种水源作为供方资源，以各单元已建及规划的水利工程作为备选供水设施，通过水资源系统规划方案的优化选择和各种水源配置方案的优化调计，得到各水资源配置方案的供需平衡结果。
水资源优化配置模型由目标函数、约束条件和边界条件组成。
（1）目标函数。都江堰灌区水资源优化调度问题是在满足各灌溉地区需水条件下，使各灌区渠道取水最小，故本次研究选取渠道取水量最少的单一目标进行优化配置。即
式中：S（i，j，t）为第i个计算单元第j种用水类型第t时段的取水量。
（2）约束条件。
1）水量平衡约束。计算单元的水量平衡约束：
式中：S（i，j，t）为第i计算单元第t时段的取水量；D（i，j，t）为第i计算单元第t时段的需水量；N（i，t）为第i计算单元第t时段使用的天然来水；H（i，t）为第i渠道第t时段的渠道补水；Qr（i，t）为第i水库单元第t时段的水库供水；P（i，t）为第t时段引提第i河道的水量；u（i，t）为第t时段第i计算单元的地下水使用量；L（i，t）为第t时段第i计算单元的水量损失。
式中：V（i，t）、V（i，t+1）分别为第i个水库第t时段初库容和时段未库容；Nr（i，t）为第i个水库第t时段水库的天然来水；Hr（i，t）为第i个水库第t时段水库的渠道的补水；Qr（i，t）为第i水库第t时段水库的下泄水量；Lr（i，t）为第i水库第t时段水库损失。
2）蓄水库容约束。(https://www.daowen.com)
式中：Vmin（i）为第i个水库的死库容；V（i，t）为第i个水库第t时段的库容；V′max（i）为第i个水库的汛限库容；Vmax（i）为第i个水库的兴利库容。
3）当地天然来水使用量约束。
式中：N（i，t）、Nmax（i）分别表示第i个计算单元使用的当地天然来水和当地天然来水可利用量。
4）引提水量约束。
式中：P（i，t）、Pmax（i）分别为提取第i条河道的水量和引提河道水量的最大能力。
5）地下水使用量约束。
式中：U（i，t）、Umax（i，t）分别为第i个计算单元实际使用的地下水量和地下水开采能力。
6）渠道过流能力约束。
式中：H（i，t）、Hmax（i，t）分别为第i条渠道的水量和渠道最大过流量。
7）出境水量约束。
式中：
分别为第i条河道实际的出境水量和最小出境水量；
（i，t）、
分别为第i条渠道实际的出境水量和最小出境水量。
8）非负约束。所有决策变量均为非负值。
（3）边界条件。
1）起调库容。
式中：V（i，1）为第i库第一月份的库容；V（i）表示第i库的起调库容。
2）传递条件。
式中：V（i，t+1）为第i库第t+1月份的初库容；V（i，t）为第i库第t月份的末库容。
该灌区水资源优化配置模型的分析计算可包括2000年、2010年、2020年和2030年四个水平年，计算时段为月，水文资料采用50%、75%和95%三个典型年逐月资料。
供需平衡分析计算具体落实到各个计算单元、用水户、水利工程、河渠道接点、水资源出境点、重点河段等对象。
年优化调度模型的目标和任务，即利用长系列历史水文资料，通过建立灌区水资源优化调度数学模型研制满足调水系统整体供水目标条件下的水量优化调度图，以及不同保证率年型的灌溉系统的分水预案。在优化调度图的基础上，可根据短历时来水预报和需水预测进行多水源联合调度，供工程运行管理应用，为实时运行环境中的调度决策提供依据。
3.都江水文站（原名二王庙水文站）介绍
四川省水文局都江水文站坐落在秀美的青城山下，属国家级重要水文站，是岷江干流控制站。始建于1936年8月，原名二王庙水文站。1973年7月，为研究西南地区中小河流泥沙运动规律和都江堰的改建搜集资料，更名为都江水文站。
该站现有职工6人，中级职称2人，初级职称4人。现有降水、蒸发、水位、流量、单输沙、单断颗、推移质、水情拍报等测验项目，并兼水文新仪器、设备的试验工作。在各级领导的关怀和支持下，经过全站职工多年来的不懈努力，目前该站已成为四川省水文局技术精、业务强、测得到、报得准的窗口站；2002年被四川省保护母亲河领导小组授予“保护母亲河生态监护站”称号；2002年被都江堰市委、市政府授予“文明单位”称号。
