韋瑞深，嚴(yán)子奇，周祖昊，鄭金麗，嚴(yán)登華，丁 偉

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，北京 100038；2.大連理工大學(xué) 水利工程學(xué)院，遼寧 大連 116024）

1 研究背景

目前，在防汛領(lǐng)域，已經(jīng)建立了較為完善的汛限水位[1]等指標(biāo)體系來指導(dǎo)水庫調(diào)度，在防洪減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用，但在抗旱領(lǐng)域，我國至今尚未建立可以用于應(yīng)對干旱災(zāi)害和水庫枯水狀態(tài)的水位（水量）等干旱特征指標(biāo)。旱情預(yù)警、抗旱會商、應(yīng)急響應(yīng)、水量調(diào)度等抗旱應(yīng)急管理工作往往缺乏科學(xué)依據(jù)，存在抗旱指揮決策時機(jī)把握不準(zhǔn)或應(yīng)急響應(yīng)過度的現(xiàn)象，一定程度上影響了抗旱工作科學(xué)有序地開展。

隨著人口的增加和工、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，人類對水資源的需求迅速增加[2]，水庫在區(qū)域供水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。2011年，中國防汛抗旱指揮部辦公室首次提出了旱限水位[3]（流量）的概念，即水庫水位持續(xù)偏低，流量持續(xù)偏少，影響城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或生態(tài)環(huán)境等用水安全，應(yīng)采取抗旱措施的水位。旨在建立水庫干旱預(yù)警水位，為干旱預(yù)警和抗旱調(diào)度提供抓手。之后，不少學(xué)者圍繞水庫旱限水位的概念、方法及優(yōu)化等展開過研究。李其峰等[4]針對一種常見的水庫群供水格局開展供水預(yù)警研究，給出供水預(yù)警含義、預(yù)警指標(biāo)及預(yù)警線形式、分級分期預(yù)警指標(biāo)閾值確定方法和預(yù)警響應(yīng)策略等。劉寧[5]在分析干旱成因和過程的基礎(chǔ)上，提出了干旱預(yù)警的水文指標(biāo)體系，并提出了旱限水位的概念和確定方法。劉和平等[6]論述了旱限水位確定的原則、步驟和方法，確定了遼寧省大伙房水庫的旱限水位。劉攀等[7]、宋樹東等[8]論述水庫旱限水位分時段控制的必要性，提出對水庫旱限水位的控制時段進(jìn)行分期，然后根據(jù)分期進(jìn)行旱限水位的確定。劉永鵬[9]對柴河水庫的旱限水位進(jìn)行分級，將旱限水位分為四級，進(jìn)行柴河水庫的旱限水位計算。彭少明等[10]建立多年調(diào)節(jié)水庫的旱限水位最優(yōu)控制模型，并制定相應(yīng)的控制策略。張永永等[11]針對龍羊峽水庫的年際缺水均衡問題，通過改進(jìn)人工魚群算法對水庫旱限水位進(jìn)行優(yōu)化。張禮兵等[12]針對大型灌區(qū)骨干水庫建立優(yōu)化模型，以水庫灌區(qū)水資源系統(tǒng)長系列模擬模型及優(yōu)化模型為依托，優(yōu)化確定了梅山水庫不同預(yù)警期的旱限水位，進(jìn)一步提出旱限水位進(jìn)行分級分期的確定方法。彭少明等[13]建立了應(yīng)對干旱的黃河干流梯級水庫群協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型，提出典型干旱年份黃河梯級水庫群協(xié)同調(diào)度方案，運用交互粒子群算法（PSO）優(yōu)化水庫的下泄過程。曹潤祥等[14]根據(jù)水庫在汛期末存蓄水量的不同，提出了旱限水位動態(tài)控制的概念，即旱限水位在每年并非一個值，而是根據(jù)每年水庫在汛期存蓄的水量來動態(tài)控制。Chang等[15]根據(jù)歷史水文氣象干旱發(fā)生的頻率，將干旱分成四個等級，來制定了黃河流域水庫群的四種等級下的旱限水位。

在已有研究的基礎(chǔ)上，圍繞水庫的旱限水位的確定方法展開深化研究，結(jié)合干旱期生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求優(yōu)先級，從分級分期的角度探討如何確定水庫的旱限水位，完善水庫分級分期旱限水位的內(nèi)涵，提出水庫旱限水位（流量）指標(biāo)分期、分級的確定方法。將該方法在張峰水庫進(jìn)行應(yīng)用，驗證了水庫分級分期旱限水位計算方法的可行性、合理性與有效性，為旱災(zāi)防御指揮決策提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

2 水庫分級分期旱限水位內(nèi)涵及計算方法

2.1 分級分期旱限水位內(nèi)涵為了應(yīng)對不同程度的干旱，并與《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》中不同干旱響應(yīng)級別相匹配，將旱限水位劃分成兩級：應(yīng)對輕度干旱的旱警水位和應(yīng)對特大干旱的旱保水位。

旱限水位（流量）包括旱警水位（流量）和旱保水位（流量）兩個級別的指標(biāo)閾值，旱警水位是指輕度干旱情況下，保障城鄉(xiāng)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境供水需求的水位（流量）閾值，對應(yīng)于《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》中IV級抗旱應(yīng)急響應(yīng)啟動的參考指標(biāo)。旱保水位是指特大干旱情況下，保障城鄉(xiāng)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境基本供水需求的水位（流量）閾值，對應(yīng)于《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》中I級抗旱應(yīng)急響應(yīng)啟動的參考指標(biāo)。

由于不同的用戶需水過程有著時間上的差異，不同時期各行業(yè)用水過程有著不同的保障目標(biāo)。結(jié)合抗旱期生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求的優(yōu)先級和集中程度，劃分旱限水位（流量）的預(yù)警分期。旱限水位（流量）預(yù)警分期劃分需結(jié)合江河湖庫水文特征、社會經(jīng)濟(jì)需水、生態(tài)環(huán)境需水和航運需水等規(guī)律，可將水文年劃分為汛期、枯水期、農(nóng)業(yè)灌溉期等分期。

分級分期旱限水位的設(shè)置能夠保障水庫在不同干旱情景和不同時段，通過精準(zhǔn)調(diào)控，在干旱初期有針對性的降低部分行業(yè)的供水保證率，提前預(yù)留水量，來保證后期持續(xù)干旱下生活、生產(chǎn)、生態(tài)的基本需水，避免出現(xiàn)不可恢復(fù)的極端缺水情況發(fā)生。

2.2 分級分期旱限水位計算方法水庫分級分期旱限水位計算步驟包括：分期劃分、設(shè)計來水計算、設(shè)計需水計算、旱限水位計算、合理性分析五個步驟。

（1）干旱分期。由于不同的用戶需水過程有著時間上的差異，不同時期各行業(yè)用水過程有著不同的保障目標(biāo)。因此需要結(jié)合抗旱期生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求的優(yōu)先級和集中程度，劃分旱限水位的預(yù)警分期。旱限水位預(yù)警分期劃分需結(jié)合江河湖庫水文特征、社會經(jīng)濟(jì)需水、生態(tài)環(huán)境需水和航運需水等規(guī)律，建議劃分為汛期、非汛期、農(nóng)業(yè)灌溉期等分期。對于來水與需水分期交叉的情況，以需水分期為主。

（2）來水計算。依據(jù)《水利水電工程水文計算規(guī)范》（SL/T278—2020）計算得到與旱警水位和旱保水位對應(yīng)的水庫設(shè)計來水過程，取來水頻率為75%和95%的來水過程，分別對應(yīng)一般干旱年份與特大干旱年份情況下的入庫徑流量，以此作為計算旱警水位和旱保水位的依據(jù)。

（3）需水計算。需水量可按用戶特性分為社會經(jīng)濟(jì)用水、生態(tài)用水，有通航要求的河湖還要計算航運需水量。

對于社會經(jīng)濟(jì)需水量根據(jù)采用調(diào)查統(tǒng)計配合定額計算或水資源配置模型來計算輕度干旱和特大干旱情況下的設(shè)計需水量，作為對應(yīng)于旱警和旱保水位（流量）的社會經(jīng)濟(jì)需水量。

定額計算法：依據(jù)地方定額標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，計算正常年份下分行業(yè)需水量。正常年份下分行業(yè)需水量與調(diào)整系數(shù)的乘積作為旱警和旱保水位（流量）對應(yīng)的河道外社會經(jīng)濟(jì)設(shè)計需水量。調(diào)整系數(shù)參考《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》，取值參考表1，具體可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。

表1 調(diào)整系數(shù)參考表

模型調(diào)算法：對于水資源供需關(guān)系較為復(fù)雜的地區(qū)，建議采用模型調(diào)算方法對干旱年份水庫供水范圍內(nèi)的需水量進(jìn)行計算，常用的水資源配置模型有 Mike basin[16]、GWAS[17]和 WEAP[18]等。

對于河湖生態(tài)環(huán)境需水量，根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/Z 712-2014），合理確定河流、湖泊內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境需水量。

對于航運需水量（通航水位），根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139-2014），合理確定河流、湖泊通航水位。

干旱條件下由于水資源匱乏，一般只考慮基本生態(tài)環(huán)境需水量和最低通航水需水量。對于國家和地方已經(jīng)頒布生態(tài)環(huán)境流量指標(biāo)、通航水位（流量）指標(biāo)或已制定水量調(diào)度規(guī)則的地區(qū)，采用已有指標(biāo)或調(diào)度規(guī)則。

（4）逆序遞推。水庫旱限水位采用逆序遞推的方法計算。參考水庫興利庫容計算方法，以一個水文年為供水周期，假定調(diào)度期末水位達(dá)到水庫死水位，依據(jù)水庫興利調(diào)節(jié)原理，逆序遞推得到各月初水位，在逆序遞推過程中，水位要滿足取水口高程、死水位、正常蓄水位與汛限水位等約束。旱限水位逆序遞推法如圖1所示。

圖1 旱限水位計算示意圖

按上述步驟得到的各月初水位即為月旱警（保）水位，如下式所示：

式中：Zhj,t為水庫t月的旱警水位；Zhj,t+1為水庫t+1月的旱警水位；Wp1,t為一般枯水年t月的水庫來水量；f()為水庫庫容-水位曲線；f′()為水庫水位-庫容曲線；Zhb,t為水庫t月的旱保水位；Zhb,t+1為水庫t+1月旱保水位；Wp2,t為特枯年份t月的水庫來水量；Wloss,t為水庫第t月蒸發(fā)、滲漏損失水量；ZE為供水期末水位；ZD為死水位；ZF為汛限水位；ZN為正常蓄水位。

在逐月旱限水位（流量）計算的基礎(chǔ)上，為了便于管理實踐，可根據(jù)干旱分期，對各干旱分期內(nèi)逐月旱限水位取外包線，得到分期旱限水位。分期內(nèi)旱限水位（流量）計算公式如下：

式中：ZT為分期T的旱限水位；Zi為分期T內(nèi)第i月旱限水位。

（5）旱限水位合理性分析。旱限水位確定過程中應(yīng)結(jié)合實際干旱統(tǒng)計資料和當(dāng)?shù)厮空{(diào)度規(guī)則對旱限水位（流量）的計算結(jié)果進(jìn)行合理性分析和優(yōu)化調(diào)整。建議采用長系列調(diào)節(jié)計算，分析設(shè)置旱限水位前后各行業(yè)缺水率的變化，評估旱限水位的合理性。若設(shè)置旱限水位后，典型干旱年份內(nèi)的要保障的供水類型的缺水率有所下降，缺水率較大的時段明顯減少，則可認(rèn)為旱限水位的設(shè)定合理，能夠改善水庫在干旱年份的供水情況。

3 應(yīng)用案例

3.1 研究區(qū)概況及基本數(shù)據(jù)為驗證水庫分級分期旱限水位確定方法的合理性，選取山西省張峰水庫作為研究對象，張峰水庫控制流域面積4990 km2，以城市生活和工業(yè)供水、農(nóng)村人畜飲水為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用。張峰水庫死庫容為0.38億m3，興利庫容為3.03億m3，防洪庫容為2.55億m3。

張峰水庫供水區(qū)總面積6500 km2，占晉城市總面積的68.5%，其中澤州盆地供水區(qū)面積3116 km2，主要是城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水，包括高平供水區(qū)和晉城市城區(qū)供水區(qū)。沁河沿岸供水區(qū)面積3384 km2，主要是工業(yè)供水和農(nóng)村人畜飲水，包括沁水縣和陽城縣。張峰水庫位置及供水區(qū)域見圖2。

圖2 張峰水庫地理位置

根據(jù)張峰水庫供水調(diào)度規(guī)程，水庫供水順序為：首先滿足城市生活、工業(yè)供水和生態(tài)供水，其次滿足農(nóng)村生活供水，最后滿足農(nóng)業(yè)灌溉供水。在特大干旱年份，僅供應(yīng)城市用水、工業(yè)用水，不進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。

水位數(shù)據(jù)采用張峰水庫1956—2019年入庫流量資料，用水?dāng)?shù)據(jù)來源為《山西省張峰水庫調(diào)度規(guī)程》。

3.2 干旱分期根據(jù)水庫多年平均月入庫流量和月供水量，參考張峰水庫調(diào)度規(guī)程，在水文年內(nèi)進(jìn)行水庫的干旱分期的劃分，劃分結(jié)果為：張峰水庫7—9月為汛期，10月—次年2月為枯水期，3—6月為農(nóng)業(yè)灌溉期。

3.3 枯水年入庫徑流分析依據(jù)《水利水電工程水文計算規(guī)范》（SL/T278—2020），確定張峰水庫75%和95%頻率的年徑流量和逐月分配過程，分別對應(yīng)一般干旱年份與特大干旱年份情況下的入庫徑流量。

3.4 枯水年需水分析由張峰水庫調(diào)度規(guī)程得到張峰水庫城市生活、工業(yè)、農(nóng)村生活需水設(shè)計供水量，城市生活、工業(yè)供水、農(nóng)村生活需水量分別為3000萬m3，6100萬m3，1100萬m3，并將其在年內(nèi)逐月平均分配。由張峰水庫調(diào)度規(guī)程得到張峰水庫的農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)計需水量，并且根據(jù)1956—1999多年農(nóng)業(yè)灌溉逐月平均數(shù)據(jù)在年內(nèi)所占比例，將農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)計供水量逐月分配至各月。以Tennant法為基礎(chǔ)，結(jié)合張峰水庫供水調(diào)度規(guī)則，采用月平均生態(tài)基流1.0 m3/s作為河道的生態(tài)環(huán)境需水量。張峰水庫不承擔(dān)航運任務(wù)，不予考慮航運需水。張峰水庫蒸發(fā)滲漏量為1956—1999年供水平衡表中選取75%頻率與95%頻率蒸發(fā)滲漏數(shù)據(jù)。張峰水庫設(shè)計供水量如表2所示。

表2 張峰水庫設(shè)計供水量 （單位：×106m3）

根據(jù)旱限水位制定規(guī)則等，一般干旱情況下，啟用旱警水位，特大干旱情況下，啟用旱保水位，根據(jù)張峰水庫調(diào)度規(guī)程，在特大干旱年份，僅供應(yīng)生活、工業(yè)用水，不再供應(yīng)灌溉用水，參考《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》，綜合考慮各類需水要求保證率，張峰水庫的需水調(diào)整系數(shù)設(shè)置如表3。

表3 張峰水庫旱限水位調(diào)整系數(shù)

3.5 旱限水位計算由于在一般干旱年份需要考慮農(nóng)業(yè)灌溉供水，故水文年末的水庫庫容設(shè)置為1.85億m3（不含死庫容），對應(yīng)水庫水位為農(nóng)業(yè)取水口高程750.8 m。根據(jù)3.1節(jié)—3.4節(jié)數(shù)據(jù)，式（1）—式（5），可得到水庫各分期的旱警水位，見表4第11列。張峰水庫旱警水位計算過程如表4所示。

表4 張峰水庫旱警水位計算過程 （單位：×106m3）

張峰水庫旱保水位計算過程如表5所示。特大干旱年份不再保障農(nóng)業(yè)灌溉用水，水文年末的庫容設(shè)置為0，根據(jù)3.1節(jié)—3.4節(jié)數(shù)據(jù)，式（1）—式（5），求得張峰水庫的旱保水位，如表5第11列所示。

表5 張峰水庫旱保水位計算過程 （單位：×106m3）

張峰水庫的特征水位與計算得出的旱限水位，以及枯水年設(shè)計徑流如圖3所示。

圖3 張峰水庫旱限水位、入庫水量及特征水位

3.6 旱限水位合理性分析選取2009水文年（2009年7月—2010年6月）作為干旱典型年，對應(yīng)長系列來水頻率97%。

首先進(jìn)行無旱限水位情況下張峰水庫的長系列調(diào)節(jié)計算，可以得到典型干旱年2009水文年內(nèi)的各類用水的缺水率。在2010年1—6月，除城市生活供水外，其余用水均受到破壞，生態(tài)用水、農(nóng)村生活和灌溉用水的缺水率為100%。根據(jù)求得的旱限水位進(jìn)行有旱限水位情況下的長系列調(diào)節(jié)計算，可以得到2009水文年內(nèi)各類用水的缺水率。

通過對設(shè)置旱限水位前后典型干旱年份內(nèi)各行業(yè)的缺水率相減，分析設(shè)置旱限水位前后對典型干旱年份供水的改善情況。2009水文年內(nèi)設(shè)置旱限水位前后的缺水率差值見圖4。

圖4 設(shè)置旱限水位（逆序遞推）后缺水率變化

設(shè)置旱限水位后，在9—12月份犧牲農(nóng)業(yè)灌溉用水，農(nóng)業(yè)灌溉用水的缺水率增加了25%，將存蓄下來的水量用于城市生活、工業(yè)、生態(tài)和農(nóng)村生活用水，降低了城市生活、工業(yè)、農(nóng)村生活與生態(tài)需水的缺水率，12月—次年6月，城市生活、工業(yè)、生態(tài)、農(nóng)村生活的缺水率都有降低。2010年1—3月，農(nóng)村生活、工業(yè)、灌溉和生態(tài)的缺水率大幅度降低，工業(yè)缺水率由原來的100%降低為0，灌溉缺水率由原來的100%降低為25%。未設(shè)置旱限水位情況下，農(nóng)村生活的供水缺水率在1—3月份為100%，在設(shè)置旱限水位后，其缺水率降低為0。設(shè)置旱限水位后，2009年9—12月農(nóng)業(yè)用水缺水率增加了25%，但在2010年1—3月，其缺水率降低了75%。

總體看來，農(nóng)業(yè)灌溉的供水情況得到了改善。由此可見，旱限水位的設(shè)置能夠保證生活、工業(yè)不發(fā)生過度缺水情況，在干旱年份將有限水源分配給城市生活、工業(yè)等需水優(yōu)先級更高的用水戶。旱限水位的設(shè)置在很大程度上緩解了水庫在干旱年份的供水緊張問題，降低了生活、工業(yè)供水的缺水率。

3.7 方法對比分析為比較逆序遞推法與以往研究的差異，亦根據(jù)2011年出臺的《旱限水位（流量）確定辦法》中的逐月滑動法計算張峰水庫的旱限水位。其主要計算流程為根據(jù)逐月來水量、用水量求得各月缺水量，將各月最大缺水量與死庫容疊加轉(zhuǎn)換后即可得到旱限水位。該方法與分級分期旱限水位確定方法的差異在于：該方法不需要進(jìn)行水庫調(diào)節(jié)計算，不考慮干旱的嚴(yán)重程度，并且全年采用統(tǒng)一的旱限水位。

逐月滑動法計算得到張峰水庫的旱限水位為752.4 m。以該水位作為旱限水位進(jìn)行干旱期水庫調(diào)度，設(shè)置旱限水位前后，各用水行業(yè)缺水率的變化見圖5。

圖5 逐月滑動法旱限水位對缺水率的影響

通過比較圖4與圖5，可看出逆序遞推法求得的分級分期旱限水位所起到的保障作用略優(yōu)于逐月滑動法。在典型干旱年份2009水文年內(nèi)，均在9—12月份犧牲了農(nóng)業(yè)灌溉用水，農(nóng)業(yè)灌溉用水增加了25%。在隨后的月份中，運用逆序遞推法求得的旱限水位的各類用水戶缺水率下降更大。

在2010年1—3月份，逆序遞推法求得旱限水位所起到的改善作用大于逐月滑動法。以農(nóng)村生活供水情況為例，2010年1—3月份，逆序遞推法使得農(nóng)村生活的破壞深度均下降了100%，而逐月滑動法求得旱限水位只使得1—2月份得缺水率下降了100%。

在2010年4月份，應(yīng)用逆序遞推法求得的旱限水位時，工業(yè)供水和生態(tài)供水的缺水率都有所下降，工業(yè)供水缺水率下降了16%，而應(yīng)用逐月滑動法求得的旱限水位，在2010年4月，各類用水的缺水率均無減小。

設(shè)置旱限水位后，水庫使得典型干旱年內(nèi)各行業(yè)供水情況起到改善作用，水庫在2009年9—12月份犧牲農(nóng)業(yè)供水量一定的情況下，逐月滑動法求得的旱限水位只降低了2010年1月和2月的缺水率，而逆序遞推法求得的旱限水位降低了2010年1—4月的缺水率。兩種方法求得的旱限水位在2009水文年內(nèi)所起到的供水改善作用相近，且逆序遞推法求得的分級分期旱限水位要更優(yōu)于逐月滑動法。

出現(xiàn)這種情況主要是由于逐月滑動法計算旱限水位時在年內(nèi)沒有考慮分級分期，全年設(shè)置一個值來作為水庫的旱限水位。此時，水庫調(diào)度過程中會出前期無法預(yù)留足夠水量，導(dǎo)致后續(xù)改善的效果有限。而通過設(shè)置分級分期旱限水位后，水庫能夠適應(yīng)不同干旱情況與不同干旱時期下的供水情況，分級分期旱限水位通過在不同干旱情況下對用戶需水進(jìn)行不同的限制，從而使各時段缺水較為均勻化，最大程度避免極端缺水情況的發(fā)生。

4 結(jié)論

本論文對旱限水位的內(nèi)涵和作用進(jìn)行研究，提出分級分期旱限水位計算的方法，以及旱限水位抗旱效果分析的方法，將計算得出的旱限水位在張峰水庫進(jìn)行應(yīng)用，主要結(jié)論如下：

（1）本文在前期學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合干旱期生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求優(yōu)先級，提出了分級分期旱限水位的概念，對應(yīng)《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》中IV級抗旱和I級抗旱應(yīng)急響應(yīng)，將旱限水位劃分成兩級：旱警水位和旱保水位。并根據(jù)年內(nèi)用水各時段用水情況不同，提出了分期旱限水位的概念，將年內(nèi)劃分成汛期、枯水期與灌溉用水高峰期等時期，豐富了旱限水位的內(nèi)涵。

（2）提出一種基于逆序遞推的分級分期旱限水位計算方法，其核心思想是在不同干旱等級下，通過在非必要時段對非必要行業(yè)進(jìn)行一定程度的供水限制，保障后續(xù)用水高峰期生活用水和重要的生產(chǎn)用水。計算過程包括干旱分期劃分、來水計算、需水計算、逆序遞推、合理性分析等五個環(huán)節(jié)，計算過程中充分考慮干旱期用水保障要求的差異、不同等級干旱的來水和需水特征，基于水庫調(diào)節(jié)計算開展旱限水位確定和優(yōu)化調(diào)整。

（3）以山西省張峰水庫為對象開展實例研究，求得汛期、枯水期、農(nóng)業(yè)灌溉期的旱警水位分別為756.5 m，756.2 m，754.5 m，旱保水位分別為735.8 m，730.7 m，728.2 m。以該結(jié)果作為控制水位開展典型干旱年效果分析，通過干旱期內(nèi)能夠通過適當(dāng)減少非必要時段、非必要行業(yè)用水，提前預(yù)留水量，有效降低用水高峰期的水資源缺口：在9—12月份減少農(nóng)業(yè)灌溉用水，預(yù)留的水量使得12月—次年6月，城市生活、工業(yè)、生態(tài)、農(nóng)村生活的缺水率顯著降低。

（4）通過對比逆序遞推法和以往采用較多的逐月滑動法，兩種算法雖然都能改善干旱期供水情況，但分級分期旱限水位通過在不同干旱情況下對用戶需水進(jìn)行不同的限制，從而使前期非高峰時段供水限制較為均勻化，能夠提前預(yù)留更多的水量，在干旱年份用水高峰期改善供水的時段更長、保障的水量更多，最大程度避免極端缺水情況的發(fā)生。