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南水北调西线工程虚拟仿真及应用研究设想

摘要：该文设想构建南水北调西线工程数字化平台和虚拟环境，以完成多比例尺、多数据

类型的水资源利用、生态环境、经济社会与国土状况信息的数字集成；通过西线调水

区、输水沿线、受水区和后备水源区的数字仿真手段，对不同现有及存在的可能调水方案

的工程可行性、有效性等予以综合分析和比选，并制定受水区水资源可持续利用与优化

配置方案。关键词：南水北调西线工程虚拟仿真1背景

南水北调西线工程规划从长江上游大渡河、雅砻江、通天河上筑坝建水库，采用隧洞

穿过巴颜喀拉山，向黄河上游补水，以补充黄河水资源不足，是解决我国西北地区干旱缺

水问题的重大战略措施。同时，南水北调西线工程和东、中线工程共同组成一个有机整

体，在一定条件和时间内，三条线可相互补充，尤其可通过适当调整黄河水量分配，使南

水北调工程与北方东、中、西部水资源相互补偿，共同实现我国的水资源优化配置,保证

本世纪中叶我国人口高峰时国民经济和人民生活用水安全。

南水北调西线工程大规模的跨流域调水改变了原有水资源的时间、空间分布状况，相

应地引起了调水区、受水区的自然环境、生态环境和社会经济发展的变化，并产生诸

多有利的和不利的影响；同时，在施工和运行调度管理等方面，西线又是一个复杂、庞

大、艰巨的系统工程，存在着许多世界性的难题。如：如何正确评价南水北调西线工程调

水后对促进受水区社会经济发展以及生态环境改善的作用、对调水区可能引起的自然环境

和生态环境变化？如何评价西线调水对黄河水资源的补偿作用？如何分析不同调水量的供

水目标和供水范围？如何优化确定合适的坝高与洞线长度？如何研究远景规划中的后续

水源的战略性问题？等等，对工程的规划决策及工程建成后的运行管理都有着重要意义。

未雨绸缪，必须认真研究这些问题。

为解决南水北调西线工程实施中的一些世界性难题，通过全数字化数据平台的构建和

数字仿真技术的应用，建立全新的数字化研究环境和虚拟调水工程环境，依靠大尺度、

高精度情景数字模拟研究和实际验证，构建复杂系统优化决策模型，为回答西线调水中涉

及国民经济建设和生态环境建设的重大战略问题以及工程的可行性和科学性问题提供工

作平台。

2目的

南水北调西线工程虚拟仿真及应用研究的目的：为解决南水北调西线工程实施中的一

些世界性难题，集成全数字摄影测量、遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机辅

助设计、数字三维仿真和多源空间数据无缝集成(SeamlessIntegrationofMulti-

sourceSpatialData)等高新技术，建设南水北调西线工程勘测设计一体化数字集成平

和虚拟环境，完成多比例尺、多数据类型资料的数字集成，以功能强大的系统软件与模型

为支撑，为相关科学家、工程规划设计人员高效的工作提供详实灵活便捷的数字流域研究

环境，通过对南水北调西线工程调水区、输水沿线、受水区和后备水源区的数字仿真手

段，对调水工程的可行性、有效性及存在的可能方案进一步予以综合分析与论证。可在调

水线路沿线依据其地形、地震、工程地质等条件，对不同调水实施方案的投资规模、工程

实施条件进行比选，并初步估计其生态环境影响；依据调水前提对受水区社会、经济与生

态环境效益做出分析，提出客水分配与利用的优化模式；通过对后备水源区的相关研究，

探讨后续扩大调水的可行性及其影响。为水资源跨流域配置方案的优化选择提供全新的高

技术支撑工具，加快南水北调西线工程的准备，为规划决策及工程实施提供科学依据。

3南水北调西线工程虚拟仿真及应用研究主要内容

研究内容主要包括两个方面，第一个方面，针对南水北调西线工程研究多信息源集成

的数字平台和虚拟仿真的关键技术，构建一个涵盖调水区、输水沿线、受水区的数字平

和虚拟仿真系统；第二方面，在数字平台和虚拟仿真系统的支持下，对西线调水工程中的

不同调水量、供水目标、外调水和内地水分配利用、输水路线以及对生态环境影响等问题

进行系统分析和优化研究。

3.1南水北调西线数字集成系统研究

研究如何以南水北调西线（含后备水源区）跨流域调水工程规划勘测设计准备工作为

需求背景，在调水线路区、受水区、水源区构建一体化的数字集成平台，提供数字仿真研

究数据基础。主要内容包括：

3.1.l空间数据库设计及关键技术研究——1)数字化集成平台设计、数据标准规范制

定、数据字典和表结构设计。研究数据库应包含的内容、数据项、涵盖范围、组织策略

等；2)海量多数据源、多类型、多要素、多尺度、多时相