南水北调东线一期工程补偿调度研究

刘为锋 ,  郭旭宁 ,  李云玲 ,  李洁玉 ,  刘奇 ,  张元教 ,  朱非林 ,  李昕阳

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 236 -248.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 236 -248. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.07.006
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南水北调东线一期工程补偿调度研究

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Compensation Scheduling of the First Phase of the South-to-North Water Diversion Project's Eastern Route

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摘要

南水北调东线一期工程是国家水网主骨架大动脉的重要组成部分，开展联合调度有助于缓解我国水资源时空分布不均问题、提高区域供水安全水平。本文着眼充分发挥多工程系统的协同效应以破解单一工程调蓄能力不足的瓶颈，剖析了南水北调东线一期工程补偿调度的基本背景，合理概化了工程系统并构建了补偿调度模型；对比分析了仅用长江水、水量补偿、库容补偿、水量和库容联合补偿4类调度方式的受水区缺水量及调水成本，揭示了不同水文年型下水量补偿与库容补偿特性。研究结果表明，来水越丰，水量补偿作用越显著；来水越枯，库容补偿作用越显著；水量补偿、水量和库容联合补偿的平均提水电费低且缺水量小；与水量补偿调度相比，联合补偿在丰水年、平水年、枯水年每减少1×108 m3缺水量，提水电费分别增加1763万元、1425万元、901万元；丰水年采用水量补偿调度、枯水年采用水量和库容联合补偿调度，是经济性更优的选择。相关结论可为国家水网骨干工程联合调度提供基础认识，为优化水资源配置格局提供工程案例。

Abstract

The first phase of the South-to-North Water Diversion Project's Eastern Route (hereinafter referred to as the first phase project) is an important component of China's national water network, and the joint scheduling of the first phase project can address the spatiotemporal distribution discrepancy of water resources in China, thereby ensuring regional water security. This study aims to leverage the synergy of multiple engineering systems to overcome the bottleneck of insufficient regulation and storage capacities in single projects. It analyzes the basic background regarding the compensation scheduling of the first phase project, generalizes the engineering system, and establishes a compensation scheduling model. Subsequently, the study compares and analyzes the water shortages and electricity fees for water transfer in water-receiving areas under four scheduling modes: using only water from the Yangtze River, water compensation, storage compensation, and water‒storage combined compensation. It also reveals the laws of water compensation and storage compensation in different hydrologic years. The results indicate that the wetter the hydrologic year is, the more significant the effects of using water compensation; the drier the hydrologic year is, the more significant the effects of using storage compensation. Water compensation as well as water‒storage combined compensation have lower average electricity fees and smaller water shortages. Compared with water compensation, for every 1.0 × 108 m3 of water shortage reduced in the high-, normal-, and low-flow years, combined compensation increases average electricity fees by 17.63 million CNY, 14.25 million CNY, and 9.01 million CNY, respectively. Therefore, it is more economical to adopt water compensation scheduling in wet years and water‒storage combined compensation scheduling in dry years. The research findings provide fundamental understanding for the joint scheduling of backbone projects in China's national water network, and offer engineering examples for optimizing its water resource allocation pattern.

Graphical abstract

关键词

南水北调 / 沿线湖泊 / 水量补偿 / 库容补偿 / 补偿调度 / 国家水网

Key words

South-to-North Water Diversion Project / lakes along the route / water compensation / storage compensation / compensation scheduling / national water network

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刘为锋,郭旭宁,李云玲,李洁玉,刘奇,张元教,朱非林,李昕阳. 南水北调东线一期工程补偿调度研究[J]. 中国工程科学, 2025, 27(5): 236-248 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.07.006

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一、 前言

我国地理和气候条件复杂，“人多水少”，水资源时空分布不均且与经济社会布局不相匹配[1]。实施国家水网建设重大工程，将从根本上重塑我国水资源时空分布不均的现状，推动水资源在空间上的均衡配置，进而保障国家水安全、支撑经济社会高质量发展。《国家水网建设规划纲要》（2023年）提出，加强水网统一调度和水工程联合调度，发挥水网运行整体效能，增强系统安全韧性和抗风险能力[2]。目前，在国家水网理论内涵与宏观策略[1]、国家水网调度指挥体系[3]、国家水网高质量建设[4]、国家水网各层级协同建设[5]、国家水网基础认知与建构原则[6]、国家水网智能调度总体框架[7]、国家水网工程联合调度[8]等方面取得了良好的研究进展，为破解水资源制约瓶颈、应对旱涝风险，保障粮食安全、能源安全、生态安全提供了理论和技术支撑。

我国水资源“南丰北缺”、年际年内变化显著，供需矛盾较为突出。区域经济布局、粮食安全、生态保护对稳定且高效的水资源供给提出了新的更高要求，亟需开展包括南水北调东线一期工程在内的国家水网重大工程系统性调度，精准提升供水保障能力。有关跨流域调水工程联合调度的研究主要分为优化调度模型构建、优化算法求解两类：对于前者，面向水网工程实际调度需求，构建了涵盖缺水量最小[9,10]、供水量最大[11,12]、供水效益最大[13,14]、缺水率时空均衡[15]、调水成本最小[16,17]、可调水量最大[18]等的多目标优化调度模型，通过了调度模型验证，为实际调度决策提供了科学依据和技术支撑；对于后者，面向水网工程复杂调度模型的求解需求，引入了动态规划 ‒ 模拟退火混合算法[19]、大系统优化算法[20]、逐次逼近动态规划 ‒ 逐步优化（DPSA-POA）算法[21]、改进多算子差分进化算法[22]等高性能算法，显著提升了模型求解的收敛性、调度方案的多样性。

针对南水北调东线一期工程开展联合调度研究，是优化多水源协同调度、提升跨流域调水系统韧性的核心举措。本文以南水北调东线一期工程为研究对象，提出跨流域调水的水量补偿、库容补偿定义，运用模拟优化技术，建立补偿调度模型；揭示不同水文年型下水量补偿、库容补偿的规律，形成工程沿线湖泊高效利用的时程、空间协调策略，为国家水网骨干工程联合调度提供技术支撑。

二、 南水北调东线一期工程补偿调度的基本背景

南水北调东线一期工程是国家水网“主骨架”“大动脉”的重要组成部分，承担着“南北调配、东西互济”水资源优化配置的重要任务[23]；从长江引水，利用京杭大运河和平行的河道输水，连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖[24]，是自然水系（河流、湖泊）与人工设施（水库、渠道、泵站、水闸）的有机组合。凭借丰富的水源基础、较低的取水环境影响、强大的调蓄能力、高效利用既有水系通道作为输水路径等优势，工程有效保障了华北平原东部、胶东半岛地区的水资源安全供给，具有至关重要的地位[25]。工程建成通水以来，在供水、灌溉、航运、防洪排涝、改善生态环境等方面发挥了重大作用，保障了受水区经济社会高质量发展。当前，更好发挥南水北调工程效益得到各方面高度重视，如确保工程成为优化水资源配置、保障居民饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的“生命线”，精确精准调水，细化制定水量分配方案，加强从水源到用户的精准调度。

推进南水北调东线一期工程联合调度不仅具有明显的现实紧迫性，也是涉及技术、管理、制度的系统性工程。尽管跨流域调水工程研究已取得良好进展，但南水北调东线一期工程联合调度面临多方面难点：系统结构复杂，涉及多流域、多工程、多目标协同，不同地区用水需求存在竞争甚至冲突，协调难度大；水文与用水不确定性高，中长期径流预报精度受限，加大了优化决策的难度；现行调度管理中跨省份、跨流域的协调机制尚不完善，统一调度与决策能力有待提升；调度模型与仿真技术在多系统耦合、风险自适应等方面仍需深入攻关。

就南水北调东线一期工程联合调度而言，关键挑战是如何充分利用沿线湖泊水量和库容，在尽可能满足受水区需水量的情况下减少东线工程提水费用。中长期优化调度运行的实质是通过沿线泵站提水、闸门开闸放水对沿线湖泊进行调度，具有水量补偿、库容补偿两方面特性。当跨流域调水工程存在多个水源且多个水源都具备向受水区用户供水的能力时，相较供水成本较高的水源给用户供水，利用供水成本较低的水源给用户供水即为水量补偿。当跨流域调水工程存在多个调蓄水库，在给受水区用户供水时利用调蓄水库的库容调蓄外调水即为库容补偿。跨流域调水工程存在多个水源和调蓄水库，利用供水成本较低的水源给用户供水并利用调蓄水库调蓄外调水，即为水量和库容联合补偿。就理论研究与工程实践来看，对南水北调东线一期工程补偿特性的认识尚不充分，多工程系统协同性存在短板，水资源利用效率仍有提升空间。

三、 南水北调东线一期工程系统概化和补偿调度模型

（一） 研究区域概况与系统概化

南水北调东线一期工程主要承担从长江下游调水补给华北平原东部和山东半岛水资源缺口的任务，多年平均净增供水量为3.601×109 m3[26]。输水线路穿越黄河处与长江具有约40 m的水位差，在东平湖以南区域部署多级泵站，提升水位并逐级北送。自长江至东平湖的输水路线共设置13个调水梯级、22个泵站枢纽节点、34座泵站，自东平湖向鲁北、胶东地区则利用地形优势自流输水。南水北调东线一期工程泵站工程参数、沿线调蓄湖泊北调控制水位、抽蓄控制水位分别如表1、表2、表3所示。

南水北调东线一期工程跨区域广、线路长、湖泊与泵站数量多。为了体现湖泊水量调配和补偿作用、忽略输水河道的调蓄作用，在系统概化时以湖泊为中心，将湖泊之间的河网简化为单一河道、梯级泵站简化为入湖与出湖站，从而在湖泊之间形成串联系统（见图1）。工程划分为7个区段，从南向北依次为长江至洪泽湖片区、洪泽湖至骆马湖片区、骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、黄河以北的鲁北段。

南水北调东线一期工程用户涉及江苏、安徽、山东3个省份。其中，江苏省用户分布于长江至洪泽湖、洪泽湖至骆马湖、骆马湖至下级湖、下级湖至上级湖、上级湖至东平湖5个片区，安徽省用户只分布于长江至洪泽湖片区，山东省用户分布于下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、鲁北段。

（二） 南水北调东线一期工程补偿调度模型

根据洪泽湖1980—2020年入湖实测径流数据划分丰水年、平水年、枯水年，典型年频率分别为25%、50%、75%。洪泽湖入湖控制站包括淮河干流吴家渡站、池河明光（二）站、新汴河团结闸、新（老）濉河泗洪老（新）站、徐洪河金锁镇站、怀洪新河下草湾站、双沟站，对于未控面积进行倍比放大处理。骆马湖、上级湖、下级湖等湖泊的入湖水量小于洪泽湖，因而采用同丰同枯设定开展实例研究。需水数据来源于相关省份上报的南水北调东线一期工程各类用户用水单元的需水量，统计得到各省份、各片区的总需水量。

以南水北调东线一期工程受水区总缺水率最小、提水电费最小为目标，构建了南水北调东线一期工程补偿调度模型。约束条件包括湖泊水量平衡、泵站提水能力、渠道过流能力、湖泊上下限水位、渠道水量平衡、北调控制水位、抽蓄控制水位、穿黄工程过流能力、其他非负约束等[27]。其中，湖泊水量平衡约束计及湖泊蒸散发损失，渠道水量平衡约束计及输水损失。采用多目标粒子群算法 [28]求解模型，经由随机多准则可接受性分析方法[29]选择最优方案（见图2）。

采用仅用长江水、水量补偿、库容补偿、水量和库容联合补偿4种调度方式，开展补偿调度分析。水量补偿指相较供水成本较高的水源给用户供水，利用供水成本较低的当地水源给用户供水。库容补偿指在给受水区用户供水时，利用调蓄水库的库容预先调蓄外调水，以供后期需水量大、调水量无法满足需水量时使用。水量和库容联合补偿指跨流域调水工程存在多个水源和调蓄水库时，利用供水成本较低的水源给用户供水，同步实施调蓄水库调蓄外调水。

在模型求解中，仅用长江水调度时不考虑洪泽湖、骆马湖、下级湖供水，在适应度函数中增加罚函数项来保证抽调长江水时无弃水。水量补偿调度时采用长江水以及洪泽湖、骆马湖、下级湖同时供水，在适应度函数中增加罚函数项来保证抽调长江水和各湖泊供水均无弃水。库容补偿调度同样仅用长江水供水，与水量补偿调度的区别在于调蓄水库存在空闲库容、当月需水少、沿线泵站具有富余抽调能力时，提前抽调长江水至调蓄水库，以满足需水量大的时段供水，此状态下仅保证抽调长江水量无弃水。水量和库容联合补偿调度综合应用两种补偿调度方式，同时利用供水成本较低的水源给用户供水、调蓄水库调蓄外调水，此状态下保证抽调长江水量和调蓄湖泊供水均无弃水。

四、 南水北调东线一期工程补偿调度计算结果及讨论

针对丰水年、平水年、枯水年3种典型年，均采用仅用长江水、水量补偿、库容补偿、水量和库容联合补偿4种调度方式。调度期为当年10月至次年9月，各种调水方式中洪泽湖、骆马湖、下级湖、上级湖、东平湖均以正常蓄水位为起调水位。设置500个种群，迭代1000次；鉴于Pareto解集的随机性，均进行10次计算，采用最优的Pareto解集进行调度方案选取。

（一） 仅用长江水调度的特性分析

1. 供水、缺水及水量来源情况

仅用长江水调度时，江苏、安徽、山东3省以及各区段的丰水年、平水年、枯水年水源情况如图3所示。仅用长江水作为水源，3种典型年的抽调长江水量相同，供水量与各湖泊来水无关；总缺水量相同，为4.982×109 m3。

仅用长江水调度时，长江至洪泽湖片区供水量最大，为5.656×109 m3；洪泽湖至骆马湖片区、骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、鲁北段的供水量分别为1.714×109 m3、8.21×108 m3、4.55×108 m3、2.48×108 m3、4.6×108 m3、6.2×107 m3。长江至洪泽湖片区缺水量最大，为3.501×109 m3，洪泽湖至骆马湖片区缺水量次之，为9.75×108 m3。

仅用长江水调度时，江苏省的供水量共计为7.058×109 m3，根据占比从大到小为长江至洪泽湖片区、洪泽湖至骆马湖片区、骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区。长江至洪泽湖片区江苏省用户的供水量为3.979×109 m3，占比为56.38%；江苏省缺水量最大，为4.97×109 m3。安徽省供水量为1.677×109 m3，用户全部分布于长江至洪泽湖片区，无缺水。山东省供水量共计为6.81×108 m3，分布于胶东段的用户供水量占比最大，为67.55%，随后占比从大到小为上级湖至东平湖片区、鲁北段、下级湖上级湖片区；缺水量为1.2×107 m3。

2. 平均提水电费

仅用长江水调度时，各区段的提水电费如表4所示。长江至洪泽湖片区提水电费最高，下级湖至上级湖片区提水电费最低。3种典型年的平均提水电费均为0.086 9元/m3。

（二） 水量补偿调度的特性分析

1. 供水、缺水及水量来源情况

采用水量补偿调度时，江苏、安徽、山东3省以及各区段的丰水年、平水年、枯水年水源情况如图4所示。水量补偿调度的3种典型年总缺水量分别为1.13×108 m3、1.13×108 m3、1.277×109 m3，丰水年的洪泽湖等本地湖泊来水量大，但受泵站提水能力限制，与平水年的缺水量相同。相比仅用长江水调度，水量补偿调度的3种典型年缺水量分别减少4.869×109 m3、4869×109 m3、3.705×109 m3。

水量补偿调度时，丰水年、平水年各省份以及各片区的供水量相同，而水量来源略有差异。丰水年的长江、洪泽湖、骆马湖、下级湖供水量分别为1.867×109 m3、1.058×1010 m3、1.833×109 m3、5×106 m3，平水年的长江、洪泽湖、骆马湖供水量分别为1.867×109 m3、1.131×1010 m3、1.107×109 m3，枯水年的长江、洪泽湖、骆马湖供水量分别为3.663×109 m3、9.148×109 m3、3.1×108 m3。可见，丰水年和平水年更多采用当地水源；枯水年抽调长江水量增加1.796×109 m3，来水量越少，骆马湖供水量越少；下级湖仅丰水年少量供水。

水量补偿调度时，长江至洪泽湖片区的供水量主要来源于洪泽湖，在丰水年和平水年均占79.6%，在枯水年占65.4%。洪泽湖至骆马湖片区供水量同样主要来源于洪泽湖，3种典型年分别占该片区总供水量的76.3%、84.2%、78.3%。洪泽湖至骆马湖片区、骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、鲁北段的丰水年和平水年均不需抽调长江水，枯水年需少量抽调长江水。水量补偿调度受来水情景影响，丰水年和平水年各片区缺水量均小于1×108 m3；枯水年长江至洪泽湖片区缺水量较大，为9.18×108 m3，洪泽湖至骆马湖片区缺水量为2.4×108 m3，其他各片区缺水量均小于1×108 m3。

水量补偿调度时，江苏省用户主要分布于长江至洪泽湖片区，3种典型年的供水量占比分别为62.8%、62.8%、61%，可见水量补偿调度时的来水丰枯对江苏省供水影响较小。安徽省用户全部分布于长江至洪泽湖片区。山东省用户分布于胶东段、上级湖至东平湖片区、鲁北段、下级湖至上级湖片区，供水量依次减小。相对于丰水年、平水年，枯水年江苏省缺水量增大至1.162×109 m3，山东省缺水量仅略微增大。

与仅用长江水调度相比，水量补偿调度方式主要提升江苏省的供水量，3种典型年分别增加供水4.858×109 m3、4.858×109 m3、3.936×109 m3。

2. 平均提水电费

水量补偿调度时，各区段的提水电费如表5所示。采用水量补偿调度的3种典型年平均提水电费分别为0.024 2元/m3、0.027 4元/m3、0.041 1元/m3。枯水年和平水年相比平均提水电费显著提高，缺水量也有显著增加，原因是枯水年采用长江水更多，增加了调水成本。与仅用长江水调度相比，3种典型年水量补偿调度分别降低成本0.065 4元/m3、0.062 2元/m3、0.048 5元/m3，表明水量补偿调度可同时降低缺水量和调水成本。

（三） 库容补偿调度的特性分析

1. 供水、缺水及水量来源情况

库容补偿调度时，江苏、安徽、山东3省以及各区段的丰水年、平水年、枯水年水源情况如图5所示。库容补偿调度时，只采用长江水供水，3种典型年的总缺水量依次减少，分别为1.288×109 m3、1.211×109 m3、1.064×109 m3。3种典型年，湖泊（洪泽湖、骆马湖、下级湖）总预调水量分别为8.859×109 m3、9.189×109 m3、9.487×109 m3。可见，来水越枯，3个湖泊整体上有更大的空闲库容，可预调长江水量也越多，因而3种典型年的总缺水量减少。与仅用长江水调度相比，库容补偿调度的总缺水量分别减少3.694×109 m3、3.771×109 m3、3.918×109 m3。与水量补偿调度相比，库容补偿调度的总缺水量分别增加1.175×109 m3、1.098×109 m3、2.13×108 m3。

库容补偿调度时，来水越枯，长江至洪泽湖、洪泽湖至骆马湖、骆马湖至下级湖三大主要受水区的供水量越大。长江至洪泽湖片区缺水量最大，3种典型年分别缺水9.46×109 m3、8.94×109 m3、7.84×109 m3；洪泽湖至骆马湖片区次之，3种典型年分别缺水2.55×109 m3、2.25×109 m3、1.95×109 m3。

库容补偿调度时，3种典型年江苏省供水量分别为1.074×1010 m3、1.082×1010 m3、1.097×1010 m3；来水越枯，供水量越大，缺水量越小。3种典型年，安徽省供水量相同，均不缺水；山东省供水量相同，均缺水2×106 m3。

与仅用长江水调度相比，库容补偿调度主要提高江苏省供水量，3种典型年均提高3.684×109 m3。与水量补偿调度相比，库容补偿调度的丰水年、平水年江苏省供水量分别降低1.174×109 m3、1.097×109 m3；枯水年江苏省供水量则提高2.12×108 m3，表明当地湖泊来水少、水量补偿作用较弱而致库容补偿作用更加显著。

2. 平均提水电费

库容补偿调度时，各区段的提水电费如表6所示。采用库容补偿调度的3种典型年平均提水电费分别为0.085 8元/m3、0.086 8元/m3、0.086 6元/m3。相比平水年，枯水年江苏省供水量增加1.47×108 m3，这是因为江苏省用户距离长江水源近、提水成本低，导致平均提水电费更低。与仅用长江水调度相比，3种典型年库容补偿调度分别降低成本0.003 8元/ m3、0.002 8元/m3、0.003元/m3；与水量补偿调度相比，3种典型年库容补偿调度分别增加成本0.061 6元/m3、0.059 4元/m3、0.045 5元/m3。

（四） 水量和库容联合补偿调度的特性分析

1. 供水、缺水及水量来源情况

水量和库容联合补偿调度时，江苏、安徽、山东3省以及各区段的丰水年、平水年、枯水年水源情况如图6所示。3种典型年水量和库容联合补偿调度均不缺水。丰水年，长江、洪泽湖、骆马湖、下级湖供水量分别为1.867×109 m3、1.088×1010 m3、1.642×109 m3、5×106 m3。平水年，长江水供水量不变，洪泽湖供水量提高至1.142×1010 m3，骆马湖供水量减少至1.115×109 m3，下级湖不供水。枯水年，长江水供水量提升至5.078×109 m3，洪泽湖、骆马湖供水量分别减少至9.002×109 m3、3.1×108 m3。

水量和库容联合补偿调度时，长江至洪泽湖片区的枯水年长江供水量比丰水年、平水年均提高3.312×109 m3。洪泽湖至骆马湖片区，丰水年、平水年主要依靠洪泽湖供水（骆马湖次之），枯水年长江对该片区供水4.35×108 m3，洪泽湖、骆马湖对该片区供水量均减少。骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、鲁北段等区段的特性相似，即丰水年、平水年均不需要长江供水，枯水年需长江供水，当地湖泊供水量减少。

水量和库容联合补偿调度时，3种典型年各省份和各区段的水量来源相同。分布于长江至洪泽湖片区、洪泽湖至骆马湖片区、骆马湖至下级湖片区、下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区的江苏省用户供水量分别占江苏省总供水量的62.19%、22.36%、8.72%、5.22%、1.51%。安徽省的供水量为1.677×109 m3，用户全部分布于长江至洪泽湖片区。分布于下级湖至上级湖片区、上级湖至东平湖片区、胶东段、鲁北段等区段的山东省用户供水量分别占山东省总供水量的2.68%、20.26%、67.92%、9.14%。

2. 平均提水电费

水量和库容联合补偿调度时，各区段的提水电费如表7所示。采用水量和库容联合补偿调度的3种典型年平均提水电费分别为0.025 4元/m3、0.028 3元/m3、0.045 4元/m3。与仅用长江水调度相比，3种典型年水量和库容联合补偿调度分别降低成本0.064 2元/m3、0.061 3元/m3、0.044 2元/m3。与水量补偿调度相比，3种典型年水量和库容联合补偿调度分别增加成本0.001 2元/m3、0.000 9元/m3、0.004 3元/万m3；与库容补偿调度相比，3种典型年水量和库容联合补偿调度分别降低成本0.060 4元/m3、0.058 5元/m3、0.041 2元/m3。

（五） 不同调度方式的缺水量和平均提水电费对比

针对4种调度方式的3种典型年缺水量和平均提水电费（见表8）开展综合分析。仅用长江水调度时，缺水量、平均提水电费均为最大，是最不可行的调水方式。与仅用长江水调度相比，水量补偿调度的缺水量、平均提水电费均显著降低。相较于仅用长江水调度，库容补偿调度的平均提水电费略微降低，缺水量显著降低，随来水由丰转枯的缺水量变小。水量和库容联合补偿调度的缺水量均为0，与水量补偿调度相比略微降低，但平均提水电费略微增加。此外，与水量补偿调度相比，水量和库容联合补偿调度的3种典型年每减少1×108 m3缺水量，提水电费分别增加1763万元、1425万元、901万元，说明来水越枯该调度方式越经济。

根据综合对比结果，仅依靠长江水（包括仅用长江水调度、库容补偿调度）时东线受水区的供水成本偏高，仅用长江水调度时缺水量最大；即使库容补偿调度提前向洪泽湖、骆马湖、下级湖预调水以降低缺水量，但仅在枯水年缺水量略小于水量补偿，代价是平均提水电费明显增加。长江水和本地水同时供水（包括水量补偿调度、水量和库容联合补偿调度）时缺水量较小，平均提水电费大幅降低，是较为经济可行的调水方式。

五、 结语

本文以南水北调东线一期工程沿线湖泊水量补偿与库容补偿调度为研究对象，建立了补偿调度模型，考虑丰水年、平水年、枯水年等典型来水年型，详细分析了仅用长江水、水量补偿、库容补偿、水量和库容联合补偿4种调度方式对应的东线受水区缺水量和提水电费，揭示了3种典型年4种调度方式的水量补偿和库容补偿特性。研究发现，水量补偿调度时丰水年、平水年缺水量较小，枯水年缺水量和提水电费均明显提升；库容补偿调度时3种典型年的提水电费相差较小，随来水由丰转枯缺水量减小，枯水年库容补偿作用最显著；仅用长江水调度、库容补偿调度时东线受水区供水成本偏高，缺水量相对较大；水量补偿调度、水量和库容联合补偿调度时缺水量较小，平均提水电费显著降低，是较为经济可行的调水方式；来水越丰，采用水量补偿调度越适合；来水越枯，采用水量和库容联合补偿调度越经济。

本研究主要以南水北调东线一期工程为对象，就水量补偿调度、库容补偿调度进行了初步探讨，可将这种补偿调度模式视为完善联合调度协同机制的基础。国家水网骨干工程联合调度可统筹各大流域、各类调水工程、水资源分配体系，实施水资源的时空优化配置，从根本上提升国家水安全保障能力；也需建立跨部门、跨层级、跨地区的多目标协同机制，从系统治理的高度出发，做好水资源统一调度，实现一体化管理。面向国家水网联合调度，还可在以下方面开展深化研究：纳入更多的国家骨干网工程，对国家骨干网进行多目标联合调度[30,31]；考虑来水和需水预报的不确定性，对国家骨干网进行滚动联合调度，降低调水风险[32,33]。

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