2018年黄河干流水库群联合调度实践与启示

特别关注·2018水库调度
SPECIAL TOPICS·2018RESERVOIR DISPATCHING
Apr.2019NO.4VOL.29
2019年4月第4期第29卷
2018年黄河干流水库群联合调度实践与启示
收稿日期：2019-03-05
第一作者信息：魏军，男，局长，高级工程师，E-mail：weijun@。

魏
军张丙夺蔡彬朱信华
（水利部黄河水利委员会水旱灾害防御局，郑州450003）
摘
要：2018年汛期，黄河流域发生多次强降雨过程，干流先后形成3次编号洪水，部分支流出现建站以来最大洪水。

综合考虑黄河
流域雨情、汛情和天气发展形势，采取了“一高一低”洪水防御水库调度思路，滚动预报，加密会商，精细调度，实现了水库拦洪削峰、排沙减淤、河道安全及洪水资源利用，提出了尽快构建水工程综合调度平台、加强上游洪水预报及完善黄河水沙调控体系等建议，为多沙河流水沙联合调控提供了借鉴。

关键词：黄河；水库群联合调度；水沙调度中图法分类号：TV697.1
文章标识码：B
文章编号：1673-9264（2019）04-10-06
DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2019045
魏军，张丙夺，蔡彬，等.2018年黄河干流水库群联合调度实践与启示[J].中国防汛抗旱，2019，29（4）：10-14，35.WEI Jun ，ZHANG Bingduo ，CAI Bin ，et al.Practices and enlight⁃enments of multi —reservoir joint —dispatching in the main stream of the Yellow River in 2018[J].China Flood &Drought Management ，2019，29（4）：10-14，35.（in Chinese ）
2018年汛期，黄河流域暴雨过程频繁，强降雨落区
重叠度高、降雨量较大，主要集中在上中游的龙羊峡至刘家峡区间（以下简称龙刘区间）、刘家峡至兰州区间（以下简称刘兰区间）、兰州至内蒙古托克托县区间（以下简称兰托区间）和山陕区间北部。

受降雨影响，黄河上游来水偏多，共出现3次编号洪水，黄河上、中、下游河道洪水洪量较大，持续时间较长，河道工程出险较多。

黄
河水利委员会按照“一高一低”洪水防御水库调度思路，以“统筹兼顾，泄蓄兼筹，科学调度，全力防控，确保安全”为原则，科学实施水库联合水沙防洪调度，充分发挥拦洪削峰错峰作用，合理利用水库河道排洪输沙，抓住有利时机拦蓄洪水，取得了显著防洪减灾减淤成效和洪水资源利用效果，进一步深化了对黄河水沙规律的认识，为今后水库调度积累了经验。

1工程概况
1.1龙羊峡水库
龙羊峡水库以发电为主，并与刘家峡水库联合运用，
承担下游河段的灌溉、防洪和防凌等综合任务。

水库正常蓄水位2600.00m ，相应库容247.0亿m 3；设计汛限水位2594.00m ，相应库容224.6亿m 3；设计洪水位2602.25m ，相应库容255.6亿m 3；校核洪水位2607.00m ，相应库容274.2亿m 3；有效调节库容193.5亿m 3，具有多年调节性能。

水库汛期为7月1日至9月30日，汛限水位2588.00m ，相应库容203.0亿m 3。

9月1日起水库水位可以视来水及水库蓄水运用情况向设计汛限水位过渡；9月16日起可以向正常蓄水位过渡。

发电系统安装有4台32万kW 机组，最大发电流量1240m 3/s ，发电流量随蓄水位升高而逐渐减小，当库水位达到2588.00m 以上时，发电流量仅1000m 3/s 左右。

1.2刘家峡水库
刘家峡水库以发电为主，兼有防洪、灌溉、防凌、养殖、供水等综合任务，为不完全年调节水库。

设计洪水位
1735.00m ，相应库容40.1亿m 3
（2013年实测）；校核洪水
位1738.00m ，相应库容44.2亿m 3。

正常蓄水位1735.00m ，设计汛限水位1726.00m ，相应库容28.7亿m 3。

发电系统安
10
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装有7台机组，现状最大发电流量约1700m3/s。

汛期为7月1日至9月30日，汛限水位1727.00m，相应库容29.9亿m3。

9月16日起水库水位可以视来水及水库蓄水运用情况向正常蓄水位过渡。

1.3海勃湾水库
海勃湾水库设计任务为防凌、发电等综合利用，具有年调节性能。

100年一遇设计洪水位1071.49m，2000年一遇校核洪水位1073.46m；设计正常蓄水位1076.00m，排沙运行水位1069.00～1074.00m，死水位1069.00m。

发电系统装有4台机组，最大发电流量1270m3/s，设计最低发电水位1071.00m。

汛期为7月1日至9月30日，本年度正常蓄水位1074.50m，排沙运行水位1069.00～1074.00m。

如遇紧急情况，可短期蓄水运用至1076.00m。

主要工程可达到2000年一遇校核防洪标准。

1.4万家寨水库
万家寨水库的主要任务是供水结合发电调峰，同时兼有防洪防凌作用。

设计最高蓄水位980.00m，相应库容4.23亿m3（2018年5月）；正常蓄水位977.00m，相应库容3.42亿m3；原设计死库容4.51亿m3，目前已淤积4.73亿m3。

发电系统装有6台发电机组，最大发电流量1800m3/s。

汛期为7月1日至10月31日，汛限水位966.00m，相应库容1.31亿m3，10月21日起水库水位可以向正常蓄水位过渡。

8月、9月排沙期运行水位952.00～957.00m，冲沙水位948.00m。

1.5三门峡水库
三门峡水库的任务是防洪、防凌、灌溉、供水和发电。

防洪运用水位335.00m，相应库容58.14亿m3（2017年10月）。

发电系统安装有7台机组，总发电流量1550m3/s，其中1～5号机组最低发电水位303.00m，6号、7号机组最低发电水位313.00m。

汛期为7月1日至10月31日，汛限水位305.00m，相应库容0.17亿m3，10月21日起水库水位可以向非汛期水位过渡。

1.6小浪底水库
小浪底水库的开发任务是以防洪（防凌）、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电。

水库1000年一遇设计洪水位274.00m、可能最大洪水（同10000年一遇）校核洪水位、正常蓄水位均为275.00m，相应库容为94.22亿m3（2018年4月）。

设计汛限水位254.00m。

发电系统装有6台机组，单机满发流量为296m3/s，最低发电水位1～4号机组为210.00m，5～6号机组为205.00m。

前汛期（7月1日至8月31日）汛限水位230.00m，相应库容10.25亿m3，后汛期（9月1日至10月31日）汛限水位248.00m，相应库容34.19亿m3。

8月21日起水库水位可以向后汛期汛限水位过渡；10月21日起可以向正常蓄水位过渡。

2雨水情概况
2.1雨情概况
汛期，黄河流域平均降雨量385.2mm，较常年（310.6mm）偏多24％，兰州以上、山陕区间、泾渭洛河、三门峡至花园口区间（以下简称三花区间）及黄河下游等地大部累计降雨量一般在250.0mm以上，其中大夏河、洮河下游、泾渭河上游、山陕北部局部和大汶河等地达400.0mm以上。

各区间与常年相比，上游显著偏多，其中兰州以上与兰托区间分别偏多50%和100%；中游以山陕北部偏多56%最为明显，泾渭洛河及山陕南部偏多20%左右，龙羊峡至三门峡干流、伊洛河、沁河则均偏少20％左右，其余区间接近常年；黄河下游偏多15％。

全流域平均降雨量呈现明显的前期偏多、后期偏少的特点，其中7—9月降雨均偏多，特别以7月偏多56％最为明显；10月则偏少67％。

2.2径流实况
汛期，黄河流域主要来水区（站）来水达375.81亿m3，较多年均值偏多36%，其中黄河上游来水305.38亿m3，较多年均值偏多72%，唐乃亥站（龙羊峡水库入库）径流量188.0亿m3，较多年均值偏多56.7%；兰州站径流量250.7亿m3，较多年均值偏多49.1%。

黄河中游潼关站径流量265.7亿m3，较多年均值偏多48.2%。

黄河下游花园口站径流量233.6亿m3，较多年均值偏多15.6%。

2.3洪水情况
2.3.1上游洪水
受6月12日至7月11日持续降雨影响，黄河河源区干支流持续涨水，唐乃亥站7月8日出现“黄河2018年第1号洪水”（主要站点流量过程线见图1）。

7月13日达到最大流量3440m3/s，该流量持平2012年最大值，同为1989年以来最大流量，唐乃亥站次洪水量74.8亿m3。

汛期，唐乃亥站2000m3/s以上流量历时达47d，1000m3/s以上流量历时达120d。

受7月22—23日刘兰区间强降雨影响，区间来水
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日期（月-日）
07-2207-2407-2607-2807-3008-0108-03
上诠
兰州安宁渡
下河沿
青铜峡石嘴山
5001000150020002500
30003500
4000流量/（m 3·s -1）
猛增，黄河兰州站7月23日8时18分洪峰流量3610m 3/s ，形成“黄河2018年第2号洪水”（主要站点流量过程线见图2）。

本次洪水兰州站次洪水量3.05亿m 3。

受河源区持续来水及龙刘区间、刘兰区间加水较多影响，兰州站9月初以后一直维持较大流量，9月20日2时18分流量3200m 3/s ，形
成“黄河2018年第3号洪水”（主要站点流量过程线见图3和图4），26日23时洪峰流量3590m 3/s ，至10月中旬仍维持在2000m 3/s 以上。

2.3.2中下游洪水
汛期，受渭河及黄河干流来水共同影响，黄河中下游干流长时间维持较大流量（主要站点流量过程线见图5），黄河中游潼关水文站7月14日17时出现4620m 3/s 的洪峰流量，为该站2018年汛期最大流量，2000m 3/s 以上流量持续时间达到98d 。

黄河下游花园口站最大流量4360m 3/s 、最大含沙量83.6kg/m 3，利津站最大流量3650m 3/s 、最大含沙量47.7kg/m 3，2站2000m 3/s 以上流量持续时间分别为
64d 、54d 。

32018年水沙调度实践
3.1调度思路
综合考虑黄河流域雨情、汛情和天气发展形势，明确“一高一低”洪水防御水库调度思路（“一高”是指利用龙羊峡水库多年调节库容尽量抬高水位，拦蓄洪水；“一低”是指提前降低小浪底水库水位腾库迎洪，预泄排沙），以“统筹兼顾，泄蓄兼筹，科学调度，全力防控，确保安全”为原则，最大限度兼顾河道防洪安全、水库河道减淤和洪水资源利用。

（1）黄河上游：龙羊峡、刘家峡水库联合调度，充分利用龙羊峡水库设计汛限水位（2594.00m ）以下库容，合理拦洪削峰，后期适度控制水库水位上涨速度，兼顾水库以下河道防洪安全。

相机调整刘家峡水库出库流量，拦洪削峰错峰，在确保水库安全的前提下，尽量减轻兰州以下河道防洪压力。

海勃湾水库适时调控，控制内蒙古河段流量平稳。

（2）黄河中游：三门峡水库洪水期以敞泄排沙运用为主，洪水过后适时回蓄转入正常防洪运用。

小浪底水库在洪水前尽可能降低库水位，腾库迎洪，排沙减淤；洪水期合
图1“黄河2018年第1号洪水”主要站点流量过程线
图2“黄河2018年第2号洪水”主要站点流量过程线
图3“黄河2018年第3号洪水”甘肃、宁夏河段主要站点流量过程线
图4“黄河2018年第3号洪水”内蒙古河段主要站点流量过程线
05001000150020002500300035004000
流量/（m 3·s -1）
日期（月-日）
玛曲
军功唐乃亥
06-1806-28
07-0807-1807-2808-07
日期（月-日）
07-31
08-20
09-0909-2910-1911-08
兰州
安宁渡下河沿青铜峡石嘴山
05001000150020002500300035004000
流量/（m 3·s -1）
日期（月-日）
07-31
08-20
09-0909-2910-1911-08
巴彦高勒
三湖河口包头头道拐
0500100015002000250030003500
流量/（m 3·s -1）
图52018年黄河下游防洪运用主要站点流量过程线
500
1000150020002500300035004000流量/（m 3·s -1）
5000
4500花园口
高村
孙口
利津
日期（月-日）
07-0107-2108-1008-3009-1910-0910-29
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理调控出库流量，减轻下游防洪压力，确保滩区安全，同时利用来水，兼顾水库排沙减淤和下游河道减淤。

洪水过后，保持低水位运行，尽可能多排沙多输沙，并为应对大洪水预留更多防洪库容；后期根据天气形势滚动预报情况，适时分段逐步抬高库水位，按不超过汛限水位控制运用。

西霞院水库配合小浪底水库运用。

万家寨水库适时排沙运用，并调控中游基流。

3.2调度目标
（1）在确保水库安全运行前提下，尽可能发挥更大的综合效益。

（2）尽可能保证青海、甘肃、宁夏、内蒙古河段河道过流安全，改善宁蒙河段及中游小北干流河段河道过流条件。

控制下游河道不漫滩；维持下游河道中水河槽，并尽可能多输沙入海。

（3）实现小浪底水库排沙减淤，调整库区淤积形态；恢复三门峡水库漏斗区库容，改善库区淤积形态。

（4）实现洪水资源利用，汛末水库尽可能多蓄水，探索上中游水库群联合水沙调控模式。

3.3调度过程
黄河上游：7月初，鉴于龙羊峡和刘家峡水库水位均在汛限水位以下，根据上游来水预估和上游洪水缓涨缓落、持续时间长的特点，龙羊峡和刘家峡水库联合调度，泄蓄兼筹，入汛后，龙羊峡和刘家峡水库加大泄流至机组满发流量（流量分别为1050m3/s和1450m3/s）。

在上
游出现“黄河2018年第1号洪水”，水库水位超过汛限水位以后，2库转入防洪调度，龙羊峡和刘家峡水库下泄流量分别加大至1500m3/s和1800m3/s，拦洪削峰，确保青海、甘肃河道安全，并控制水库上涨速度，为防御后期大洪水预留库容。

此后，根据“黄河2018年第2号洪水”来水和水库蓄水形势变化，对2库调度方案进行了多次调整。

9月中下旬，加强龙羊峡、刘家峡水库精细化调度，控制龙羊峡水库水位缓慢上涨，逐步加大刘家峡水库下泄流量至3000m3/s左右，降低刘家峡水库运用水位，为防凌调度预留库容（图6、图7）。

为应对2次编号洪水，海勃湾水库2次加大预泄，腾库迎洪，洪水过后，自8月1日起按批复的汛期调度运用计划运行，控制最高运用水位1074.50m。

黄河中游：万家寨水库在上游洪水过程中，于7月4日起按1200m3/s下泄腾库迎洪，最低水位降至958.09m，之后，较长时间维持低水位排沙运行。

三门峡水库在渭河洪水到来前提前空库迎洪，于7月4日起下泄流量从3000m3/s逐步加大至敞泄运用，冲刷水流在小浪底库尾成功塑造异重流，为小浪底水库排沙出库创造条件。

敞泄过程持续14d。

随着上游来水减少，水库回蓄按不超305.00m运用。

小浪底水库与西霞院水库联合调度，为应对黄河中游洪水，自7月3日开始加大下泄流量，实施腾库迎洪，控制水库在中游洪水到来前尽量降低库水位至222.00m（淤积三角洲顶点高程）以下，为异重流排沙创造有利条件。

在与三门峡水库下泄大流量过程对接后，出库流量基本控制在2600～3800m3/s，并实时根据出库含沙量情况多次调整水库泄水孔洞组合，控制出库流量和含沙量过程，维持下游河道中水河槽，提高排沙效率，预防下游河段洪峰增值。

洪水期间，水库最低排沙水位211.77m，最大出库含沙量为7月14日10时的369kg/m3。

8月15日之后向后汛期汛限水位（248.00m）过渡。

9月14日，小浪底水库水位达到后汛期汛限水位248.00m时按进出库平衡运用，10月底向正常蓄水位过渡（图8、图9）。

图6龙羊峡水库调度过程
图7刘家峡水库调度过程
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
流
量
/
（
m
3
·
s
-
1
）
日期（月-日）
06-1907-0707-2508-1208-3009-1710-0510-232584
2586
2588
2590
2592
2594
2596
2598
2600
水
位
/
m
唐乃亥站流量过程
贵德站流量过程
龙羊峡水库调令过程
龙羊峡库水位过程
1719
1721
1723
1725
1727
1729
1731
1733
1735
水
位
/
m
日期（月-日）
06-1907-0707-2508-1208-3009-1710-0510-23
刘家峡入库流量过程
小川站流量过程
刘家峡水库调令过程
刘家峡库水位过程
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
流
量
/
（
m
3
·
s
-
1
）
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3.4调度成效
（1）防洪减灾取得巨大效益。

在上游，实施龙羊峡、刘家峡水库联合防洪运用，将唐乃亥水文站3440m 3/s 的洪峰流量削减为出库流量1500m 3/s ，削峰率56%。

刘家峡水
库拦洪削峰，将龙羊峡入库与龙刘区间洪峰4190m 3/s 削减为出库流量1800m 3/s ，削峰率57%，控制青海、甘肃、宁夏、内蒙古河段均未超过河道安全行洪流量。

在中游，调度
三门峡、小浪底水库提前预泄，腾库迎洪，削峰率39%，控制下游洪水流量在4000m 3/s 左右，下游河段流量均未超过河道最小漫滩流量，确保了河道行洪安全和下游滩区安
全，取得了显著的防洪减灾效益。

（2）水库河道减淤取得新成效。

成功实施龙羊峡、刘家峡水库联合防洪运用和万家寨、三门峡、小浪底中游水库群水沙联合调控。

汛期，万家寨水库排沙1.91亿t ，三门峡水库排沙4.84亿t ，小浪底水库排沙4.66亿t ，利津站排沙入海2.63亿t （含引水引沙）。

同时，塑造有利于宁夏、内蒙古河道冲刷的洪水过程，实现绝大部分河道主槽发生冲刷；下游河段中水河槽得到维持，水库、河道减淤成效显著。

（3）洪水资源利用实现新突破。

截至2018年11月1日，龙羊峡、刘家峡、小浪底等干支流10座大型水库总蓄水量
353.01亿m 3，较汛初多蓄106.77亿m 3，其中，龙羊峡水库1986年建成投运以来首次达到正常蓄水位2600.00m （11月5日9时），11月8日8时达到2600.09m ，创历史最高水位，相应蓄水量247.32亿m 3，为2018年冬2019年春沿黄工农业用水、引黄调水和生态用水储备了充足水源。

（4）枢纽发电再创新纪录。

在防洪调度过程中，统筹干流水库发电泄流能力，在不影响防洪安全和水资源安全的前提下，为水库发电创造有利条件，支援流域经济社会发展。

2018年1—12月，龙羊峡、刘家峡、万家寨（含龙口）、三门峡、小浪底（含西霞院）水库累计发电量323.10亿kW·h ，
为历年同期发电量均值的1.6倍，其中龙羊峡、刘家峡、三门峡水库发电量均创历史新高。

4调度启示与建议
（1）黄河流域水工程综合调度一体化平台亟须构建。

2018年黄河防洪调度实践表明，当前防洪调度涉及防洪、减淤、抗旱、生态以及水资源利用等多种目标，对黄河上中游水库群联合调度平台时限需求越来越短、智能化程度越
来越高，预报和调度交互越来越密切。

现有水库（群）洪水预报、防洪、调水调沙调度系统相对独立，交互环节复杂，时效性差，可视化、信息化程度偏低，亟须构建黄河流域水工程综合调度一体化平台，提升黄河防洪调度决策水平。

（2）黄河上游洪水预报方法及水文站网亟待加强。

目前，黄河上游洪水预报方法和手段比较单一，且兰州至头道拐区间干流站没有预报模型和方案，尚未建立洪水预报系统。

刘兰区间尚有6310km 2的未控区，占其总面积的15.5%，其产生的洪水直接汇入黄河干流，严重影响洪水预报结果。

建议加强对黄河上游洪水预报方法的研究，研制开发黄河上游洪水预报系统；增加黄河上游水文站网，对有条件的雨量站加密报汛频次。

（3）黄河水沙调控体系亟待完善。

目前，黄河中下游水沙调控骨干工程仅有三门峡、小浪底等工程，中游缺乏关键性调控工程，水库及下游联合水沙调控无法提前谋划、主动实施，也无法与上游水库群实现水沙有机衔接。

在2018年汛期，三门峡水库排沙4.84亿t ，小浪底水库排沙4.66亿t ，如果黄河中游有古贤等大型水库，则三门峡、小浪底水库在现有基础上将会排出更多泥沙，减轻水库淤积。

建议加快黄河中游古贤水库上马步伐，（下转第35页）图8三门峡水库调度过程
图9小浪底水库调度过程
1000
200030004000
流量/（m 3·s -1）
320水位/m
3153103053000
100200含沙量/（k g ·m -3）
日期（月-日）
06-1907-0707-2508-1208-3009-1710-0510-23
潼关站流量过程
潼关站含沙量过程三门峡站流量过程
三门峡站含沙量过程三门峡库水位过程
1000
200030004000流量/（m 3·s -1）
5000
100200含沙量/（k g ·m -3）300210220
230240250260水位/m
日期（月-日）
06-1907-0507-2108-0608-2209-0709-2310-0910-25
小浪底水库调令过程三门峡站流量过程三门峡站含沙量过程
小浪底站含沙量过程小浪底站流量过程小浪底库水位过程
14
研究探讨
STUDIES AND DISCUSSIONS Apr.2019NO.4VOL.29
2019年4月第4期第29卷
（上接第14页）完善黄河中游水沙调控体系，实现黄河水沙资源综合调度，确保黄河防洪安全。

5结语
2018年是多年不遇的丰水年，黄河上、中、下游均出现了较长历时的水沙过程，在水文情势预判的基础上，准确抓住时机，兼顾全河沿线的用水需求，通过上游龙羊峡、刘家峡、海勃湾水库，以及中游万家寨、三门峡、小浪底水库等水库群的科学调度，首次实现了全河层面的水沙联合调控，进一步丰富了黄河调水调沙理论，为今后的全河水沙联合调控积累了丰富资料和宝贵经验。

在2018年流域水库群实际调度中，仍有诸多关键技术和问题需要研究，如黄河水沙调控体系建设、黄河上中游洪水泥沙演进规律及预报关键技术研究、黄河全河水沙调度模式等需要进一步深入研究，以进一步提高黄河水旱灾害防御工作水平。

参考文献
[1]黄河防汛抗旱总指挥部办公室.2018年汛期黄河洪水技术总结[R].
2018.
[2]张丙夺，魏向阳，赵龙.黄河中下游水沙调控体系研究与实践[J].中
国防汛抗旱，2018，28（4）：19-22.
责任编辑姚力玮
Remote sensing monitoring and analysis
of the volume variation of flood storage
in Liangzi Lake in Hubei Province in past45years
LIU Jiaming
（Changjiang Institute of Survey，Planning，Design and Research，Wuhan430010）
Abstract:Taking Landsat series satellite imagery as the main data source，combined with hydrological data，thematic data
and other related research literature；twelve images of Liangzi Lake corresponds to periods of high and low water level around1970，1980，1990，2000，2010and2016are selected to extract the lake boundary using normalized water body index
and the modified normalized index and calculate the lake area and flood storage volume.In addition，combined with the im-
pact of human activities in the Liangzi Lake area，the change trend of lake area and flood storage volume is analyzed.The re-
sults show that:①the relative errors of the extracted water body area and the calculated storage volume of Liangzi Lake are
within10%；②Within45years since1973，the water surface area and flood storage volume of Liangzi Lake have decreased
in the beginning and then increased，which is closely related to the impact of human activities.
Keywords:Liangzi Lake；remote sensing；flood storage volume；human activities
责任编辑马啸
35。