溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究

合集下载

溪洛渡_向家坝梯级电站_调控一体化_调度运行管理模式研究

第38卷第8期2010年8月Vol．38No．8 Aug．2010溪洛渡—向家坝梯级电站“调控一体化”调度运行管理模式研究关杰林1，余波2，李晖2，李天智1（1．长江电力溪洛渡电厂筹建处，湖北宜昌443002；2．长江电力三峡梯调成都分中心筹建处，成都610041）摘要：介绍并分析了国内外流域梯级电站运行调度管理现状及发展趋势。

阐述了溪洛渡、向家坝梯级电站“调控一体化”运行调度管理模式的内涵和“调度+监视+重点控制”的实现方式。

关键词：调控一体化；运行调度；梯级电站；管理模式作者简介：关杰林（1964-），男，硕士，教授级高级工程师，长期从事水电厂电力生产管理工作。

中图分类号：TM612文献标志码：B文章编号：1001-9529（2010）08-1185-03Investigation on Operating and Scheduling Management Mode with Integration of Dispatch and Control in Xiluodu-Xiangjiaba Cascade Hydropower StationsGUAN Jie-lin1，YU Bo2，LI Hui2，LI Tian-zhi1（1．Xiluodu Power Plant preparatory bureau，Yangtze Power Co．，Ltd．，Yichang443002，Hubei，China；2．Three Gorges Cascade Dispatch＆Communication Center Chengdu Branch Preparatory Bureau，Yangtze Power Co．，Ltd．，Chengdu610041，China）Abstract：The status and development trend of the operating and scheduling management of domestic and foreign cas-cade hydropower stations were described and analyzed．The contents of the operating and scheduling management mode with the integration of dispatch and control and the realization of'dispatch+supervision+key control'in Xi-luodu and Xiangjiaba cascade hydropower stations were elaborated．Key words：integration of dispatch and control；operating and scheduling；cascade hydropowr stations；management mode溪洛渡、向家坝梯级水电站是金沙江下游河段规划的4个梯级电站的后两级电站，主要以发电为主，兼有防洪、拦沙、航运、灌溉等综合效益。

金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式研究

金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式研究作者：符芳明钟平安徐斌王玉华陈宇婷来源：《南水北调与水利科技》2016年第04期摘要：梯级水库群消落期协同运行方式是梯级水库群联合调度重要环节。

以溪洛渡、向家坝、三峡与葛洲坝梯级水库群为背景，将消落期来水分成丰水年组、平水年组和枯水年组，以分组期望发电量最大为目标，建立了消落期随机联合优化调度模型，结合各库不同消落期初水位开展了模拟计算，得到不同水文年型下梯级水库群的期望协同消落方案。

结果表明：金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式能在一定程度上提高梯级期望总发电量；当来水较少且三峡消落期初水位较低时，金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式可显著提高三峡和葛洲坝水库的供水效益。

最后，总结归纳了不同情境下溪洛渡-三峡协同消落策略，以指导金沙江下游与三峡梯级水库群消落期实际运行。

关键词：三峡水库群；协同消落；随机优化调度模型；发电效益；供水效益中图分类号：TV697.1 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2016）04-0029-07Abstract：The synergetic method of dry season operation of cascade reservoirs is an important part of the joint operation of cascade reservoirs.A research was carried out in the background of the cascade reservoirs including Xiluodu，Xiangjiaba，Three Gorges and Gezhouba.The runoff in dry season was separated into three groups including high hydrological years，normal hydrological years and low hydrological years. A stochastic optimal dispatching model for cascaded reservoirs in dry season was established taking the maximum mathematical expectation of generated energy in each group as the object.A calculation was carried out considering the different water levels at the beginning of dry season and the synergetic schemes of different hydrological years were obtained.The result showed that the synergetic method of dry season operation in Three Gorges cascade reservoirs coulf increase overall generated energy in some degree.The water supply benefit was great under the condition that the inflow was low and the beginning water level of Three Gorges was low.At last，the synergetic strategy of dry season operation of Xiluodu-Three Gorges cascade reservoirs was summed up to guide the practical operation of the downstream Jinsha River and Three Gorges cascade reservoirs.Key words：Three Gorges cascade reservoirs；synergetic method of dry season operation；stochastic optimal dispatching model；power generation；water supply benefit随着金沙江下游溪洛渡、向家坝水库相继建成，长江上游梯级水库汛前消落格局发生深刻变化。

金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级生态调度研究

金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级生态调度研究龙凡;梅亚东【期刊名称】《中国农村水利水电》【年(卷),期】2017(0)3【摘要】金沙江下游区域是我国重要的珍稀鱼类保护区,随着梯级电站的修建,势必将对生物的生存环境造成影响。

为了减少负面的生态影响,利用年内展布法和改进FDC法计算了最小生态流量和适宜生态流量过程。

根据不同的生态流量约束,设置了4种约束方案:(1)工程规划约束;(2)年内展布法计算的最小生态流量约束;(3)改进FDC法计算的最小生态流量约束;(4)改进FDC法计算的适宜生态流量约束。

并对建立的生态调度模型进行求解,计算结果表明:当设置最小生态流量约束时,各典型年的发电量基本都能达到最大值;当设置适宜生态流量约束时,各典型年的发电量都有所减少。

各方案的拟合优度的计算结果表明,在适宜生态流量约束条件下,水库的下泄流量更贴近天然的入库径流。

【总页数】4页(P81-84)【关键词】金沙江;生态调度;POA算法;梯级水库【作者】龙凡;梅亚东【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;水资源安全保障湖北省协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】TV697.1【相关文献】1.金沙江下游溪洛渡与向家坝水库浑水异重流研究 [J], 尹晔;郭庆超;刘尧成;安瑞冬2.李蒙在我省金沙江下游考察调研时指出溪洛渡向家坝电站筹建工作进展迅速建设要注意保护好生态环境造福群众 [J],3.适应下游航运要求的溪洛渡——向家坝梯级电站调度运行实践及成效 [J], 李鹏;王二朋;任新楷;4.考虑生态流量需求的梯级水库汛末蓄水调度研究\r——以溪洛渡-向家坝水库为例 [J], 李英海;夏青青;张琪;林伟;汪利5.兼顾下游生态流量的溪洛渡-向家坝梯级水库蓄水期联合优化调度研究 [J], 蔡卓森;戴凌全;刘海波;戴会超;汤正阳;王煜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究陈炯宏;傅巧萍;丁毅;黄仁勇【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2016(047)007【摘要】由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性，使三峡水库蓄水难度进一步加大，进而影响其综合效益的发挥。

为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求，研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案，优化梯级水库蓄水过程。

在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上，推荐梯级水库蓄水调度方案。

防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明，所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力，对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。

【总页数】5页(P102-105,113)【作者】陈炯宏;傅巧萍;丁毅;黄仁勇【作者单位】长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010;长江科学院河流研究所，湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TV697.11【相关文献】1.溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库汛期联合r排沙调度方式初步研究 [J], 黄仁勇;王敏;张细兵;刘亮;任实;周曼2.考虑生态流量需求的梯级水库汛末蓄水调度研究\r——以溪洛渡-向家坝水库为例 [J], 李英海;夏青青;张琪;林伟;汪利3.兼顾下游生态流量的溪洛渡-向家坝梯级水库蓄水期联合优化调度研究 [J], 蔡卓森;戴凌全;刘海波;戴会超;汤正阳;王煜4.魏山忠听取溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合调度研究情况汇报 [J], 长江5.《金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合调度研究》通过成果评审和项目验收 [J], 长江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

金沙江下游—三峡梯级水库水资源综合调度研究

金沙江下游—三峡梯级水库水资源综合调度研究作者：李鹏舒卫民来源：《长江技术经济》2019年第03期摘要：2013年，随着金沙江流域的向家坝、溪洛渡水库相继蓄水，金沙江下游—三峡梯级水库形成。

梯级水库包含溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝4座水库，目前正在全面发挥防洪、发电、航运、生态、供水等综合效益。

为提高水资源利用率，探索出了以“水情信息统一管理、水库来水统一预报、调度方案统一制作、对外关系统一协调”为核心的金沙江下游—三峡梯级水库统一联合调度模式。

统筹考虑防洪、发电、航运、生态、供水等综合利用需求，开展了汛前联合供水、汛期联合防洪减灾、汛末协调兴利蓄水等梯级水库联合调度。

关键词：综合效益;综合利用;水库联合调度中图法分类号：TV697.1; ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A; ; ; ; ; ; ; ;DOI：10.19679/ki.cjjsjj.2019.03141; 梯级水库基本情况1.1; 梯级水库简介溪洛渡、向家坝是川江河段防洪的核心工程，是“西电东送” 的骨干电源点。

溪洛渡水库具有不完全年调节能力，总库容129.1亿m3，调节库容64.6亿m3，防洪库容46.5亿m3;电站装机容量13 860MW，设计多年平均发电量570.7亿kW·h（远期616.2亿kW·h）。

向家坝水库具有季调节能力，总库容51.63 亿m3，调节库容9.03亿m3，防洪发电共用库容9.03亿m3，电站装机6 400MW，设计多年平均发电量308.8亿kW·h（远期330.91亿kW·h）。

三峡工程是治理和开发长江的关键性骨干工程，是我国“西电东送”和“南北互供”的骨干电源点，水库具有不完全年调节能力，总库容393亿m3，调节库容165亿m3，防洪库容221.5亿m3;电站装机容量22 500MW，布置32台单机容量为700MW的混流式水轮发电机和2台单机容量为50MW的混流式水轮发电机，设计多年平均发电量882亿kW·h。

金沙江下游—三峡梯级水库群联合优化调度决策支持系统研究

金沙江下游—三峡梯级水库群联合优化调度决策支持系统研究作者：徐杨汪永怡杜康华杨旭来源：《长江技术经济》2020年第01期摘要：为充分发挥金沙江下游—三峡梯级水库群的巨大综合效益，需建立决策支持系统以提高梯级水库群调度管理水平和决策效能。

分析了建设金沙江下游—三峡梯级水库群联合调度决策系统的必要性和可行性，对决策支持系统的结构、需重点解决的问题及所采用的技术手段展开了研究，提出了决策支持系统软件的设计思路，可为金沙江下游—三峡梯级水库群聯合优化调度管理决策提供技术支持和参考。

关键词：水库群;优化调度;决策支持系统中图法分类号：TV697.1; ; ; ; ; ; ; ;文献标志码：A; ; ; ; ; ; DOI：10.19679/ki.cjjsjj.2020.0106水库群联合优化调度一直是水资源管理领域的重要研究热点。

由于入库径流的随机性，决策过程的动态性、实时性，系统的非线性，以及管理的多目标性，使得水库群联合调度决策过程非常复杂，仅依靠个人能力对水库群优化调度做出正确的决策十分困难。

另一方面，科学家们已建立了较完善的经验模型、物理模型和数学模型来模拟流域水文过程、水库调度效益及影响等问题，而这些是管理者决策过程中所需的重要信息。

为建立决策者与科学家之间的桥梁，Fedra[1]首先将决策支持系统的思想引入到水资源管理中。

所谓决策支持系统是以运筹学、控制论和行为科学为基础，其主要特点是能够解决复杂的非结构化和半结构化问题，重点是定量模型应用、数据分析和为决策者提供决策依据[2]。

而梯级水库群联合优化决策支持系统就是将水库群联合优化调度涉及的决策问题通过建立的模型进行定量表达，使水资源管理决策者在科学的基础上把握决策过程，从而提高决策的效能，最大程度发挥流域水库群的综合效益。

1 联合优化调度决策支持系统建设的必要性和可行性1.1; ; 必要性金沙江下游—三峡梯级水库群是长江流域最大的水库群，包含乌东德至葛洲坝等6座巨型水电站水库。

向家坝、溪洛渡水库蓄水前后长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保

第４５卷第５期
Ｖｏ１．４５
Ｎｏ．５
淡
水
渔
业
２０１５年９月
Ｓｅｐ．２０１５
ＦｒｅｓｈｗａｔｅｒＦｉｓｈｅｒｉｅｓ
向家坝、溪洛渡水库蓄水前后长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区水环境质量比较
ＬＩＵＸｉａｏ－ｊｕａｎ，ＮＩＺｈａｏ — ｈｕｉ
（ＦｉｓｈｅｒｙＥｃｏ— ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｉｎｔｈｅＵｐｐｅｒａｎｄＭｉｄｄｌｅＲｅａｃｈｅｓｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ，ＭｉｎｉｓｔｙｒｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＦｉｓｈｅｒｉｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｆｏＦｉｓｈｅｒｙＳｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）
茹辉军，李云峰，沈子伟，张燕，吴湘香，李荣，刘晓娟，倪朝辉
（中国水产科学研究院长江水产研究所，农业部长江中上游渔业生态环境监测中心，武渡水库蓄水前后，长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区水质变化情况，基于２０１１年１２月一２０１３年保护区渔业环境水质监测数据，对保护区该两阶段水质总体特征进行分析评价，并就水质指标变化做出分析。结果表明，蓄水前后保护区多数水质指标特征总体平稳，变异不大，仅悬浮物及重金属ｚｎ、ｃｄ和Ｐｂ变异较大。评价显示蓄水前后保护区水质总体良好，但总氮和总磷均超标，表明保护区存在有机污染的较高风险。蓄水后保护区水温、总氮和硝酸盐氮显著高于蓄水前，ｐＨ、悬浮物、氨氮、镁和重金属ｃｕ、Ｐｂ、ｃｄ和Ａｓ显著低于蓄水前，说明蓄水对保护区水质指标可造成不同影响。关键词：向家坝；溪洛渡；鱼类自然保护区；水质评价

1 溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级基本情况

m3/s m3/s m3/s m3/s 亿m3 亿m3 亿m3
4630 29000 1060 36900
163 223 270
向家坝水电站大坝的设计洪水重现期为500年（相应洪
峰流量41200m3/s），校核洪水重现期为5000年（相应洪峰
流量49800m3/s）。电站厂房设计洪水重现期为200年（相
三峡水库将显著改善宜昌至重庆660公里的长江航道，万吨级船队可直达重庆港。航道单向年通过能力可由现在的约1000万吨提高到5000万吨，运输成本可降低35-37%。经水库调节，宜昌下游枯水季最小流量，可从3000m3/s 提高到6000m3/s以上，使长江中下游枯水季航运、生态条件也有较大的改善。
向家坝水电站工程开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉，并具有对溪洛渡水电站进行反调节等作用。向家坝水电站与溪洛渡水电站是水力联系十分紧密的梯级水电站，必须实行联合统一调度。
向家坝水电站装机容量6000MW，机组台数8台，单机额定出力
750MW，最大出力800MW,额定水头95m。
亿t kg /m3
72300 83700 88400 94600 98800 124300 2770
5.30 1.20
三峡水利枢纽大坝、电站厂房设计洪水标准为1000 年一遇，相应下游水位76.40m，校核洪水标准为10000年
一遇洪水加大10％。电站厂房尾水校核洪水标准为5000
年一遇，相应下游水位80.90m。若泄水设备未能全部投入运行，坝体度汛设计洪水标准为200年一遇，校核洪水标准为500年一遇。
序号 1 流域面积金沙江流域
名
称
单位 km2 km2
数量 473200 454400

向家坝和溪洛渡蓄水度汛方案专题会提出确保工程按计划蓄水和安全度汛

等方面，进行了一系列行之有效的探索，有力地促进了工程又好又快建设，为２０１４年全面实现蓄水
向家坝和溪洛渡蓄水度汛方案专题会提出确保工程按计划蓄水和安全度汛
４月９日，中国三峡集团在成都组织召开专题会，围绕向家坝和溪洛渡水电站２０１３年蓄水过程及两库调度联动有关
近日，州扶贫和移民工作局局长周道君率工作组到丹巴县调研水电移民工作。调研组首先听取了县政府分管领导对我县水电移民工作汇报，根据工作中存在的困难和问题，认真分 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 、研究部署了今年水电移民工作，并提出了明确要求。调研组特别强调，要攻坚克难，突出重点，全面做好水电移民各项工作。一是攻坚猴子岩水电站移民工作；二是做好
龚建军等：大岗山水电工程开展劳动竞赛的探索
２０１３年第２期
公司一直坚持将创先争优活动和劳动竞赛紧密结合，利用“ 大党建 ” 工作平台，将活动延伸到
发电目标打下了坚实的基础。
总之，在市场经济条件下，劳动竞赛还面临着许多新课题，存在着许多新的机遇和挑战。我们
工程建设的每个环节。通过在全工区评选 “ 星级党支部” 、 “ 党员示范岗” 等形式，鼓励党员自觉亮明身份，认真履职尽责，从而进一步带动职工群众积极投入到工程建设中。通过大党建工作的深入
开展，有效凝聚参建各方的力量，调动广大建设者
应当认真总结劳动竞赛积累的成功经验，挖掘其在建设者中蕴藏的智慧和潜能，让劳动竞赛真正成为展示广大建设者才华的大舞台，并把竞赛活动置身于市场经济之中，使劳动竞赛在新的形势下得到不断深化和拓展。

三峡及金沙江下游梯级水库群蓄水期联合调度策略

三峡及金沙江下游梯级水库群蓄水期联合调度策略刘强;钟平安;徐斌;郭乐;陈宇婷【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2016(014)005【摘要】针对三峡及金沙江下游梯级水库群汛后竞争性蓄水矛盾,以溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级四库系统为研究对象,采用不同来水年型、蓄水时间和起调水位构建蓄水情景集;以蓄水期期望发电量最大为目标,建立蓄水期多目标联合随机优化调度模型,生成各蓄水情景下的最优蓄水方案;基于蓄满率、梯级期望弃水量、梯级平均期望出力对各方案进行评价,推荐丰水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月10日起蓄,平水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月1日起蓄,枯水年溪洛渡、向家坝9月1日起蓄、三峡8月21日起蓄.【总页数】9页(P62-70)【作者】刘强;钟平安;徐斌;郭乐;陈宇婷【作者单位】河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水文水资源学院,南京210098;中国长江三峡集团公司,湖北宜昌443133;河海大学水文水资源学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV697.1【相关文献】1.金沙江下游至三峡-葛洲坝梯级水库群发电联合调度增益机制分析 [J], 徐斌;姚弘祎;储晨雪;钟平安2.三峡水库蓄水期长江中下游水文情势变化及对策 [J], 王俊;程海云3.三峡水库蓄水后坝下游干流枯水期水位变化研究 [J], 秦智伟;陈玺4.金沙江下游—三峡梯级水库群联合优化调度决策支持系统研究 [J], 徐杨; 汪永怡; 杜康华; 杨旭5.金沙江下游—三峡梯级水库群联合优化调度决策支持系统研究 [J], 徐杨; 汪永怡; 杜康华; 杨旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

湖北省院士_专家建言献策_倡议进行三峡梯级和清江梯级五库联合调度研究

湖北省院士、专家建言献策———倡议进行三峡梯级和清江梯级五库联合调度研究下厂房、泄洪建筑物等组成。

总装机 1 260 万 kW , 多年平均发电量 640 亿 kW 〃h 。

可增加下游三峡、葛洲坝电站的保证出力 37 . 92 万 kW , 增加枯水期电量 18 . 8 亿 kW 〃h 。

溪洛渡水库汛期拦蓄金沙江洪水 ,直接减少了进入三峡水库的洪量 ,配合三峡水库运行可使长江中下游防洪标准进一步提高。

研究成果表明 ,长江中下游遭遇 100 年一遇洪水 ,溪洛渡水库与三峡水库联合调度 ,可减少长江中下游的洪量约 27 . 4 亿 m 3。

涉及到五库联合调度负责和直管单位有 :防汛调度为长江防总。

电力调度是国家电网华中分公司。

三峡梯级的管理单位是中国长江三峡工程开发总公司。

清江梯级的管理单位为湖北清江水电开发有限责任公司。

1 三峡梯级和清江梯级概况三峡梯级有三峡和葛洲坝两个枢纽工程。

三峡水利枢纽是综合利用工程 , 担负防洪、发电、航运等任务。

三峡水库只具有季调节性能 ,汛期以防洪为主 ,发电服从于防洪和排沙 , 枯水期发电与航运统筹兼顾。

葛洲坝枢纽是三峡工程的反调节梯级。

清江梯级有水布垭、隔河岩和高坝洲三个枢纽工程。

水布垭和隔河岩枢纽工程主要任务为发电、防洪、航运。

水布垭水库库容大 ,具有多年调节性能。

隔河岩水库库容大 ,具有年调节性能。

高坝洲水库具有日调节能力 ,是隔河岩的反调节水库。

三峡梯级紧邻清江梯级 ,清江梯级河口在三峡梯级中葛洲坝电站下游约 40 km 处。

两梯级在电力外送上出线方向以及部分节点、通道相同。

两梯级都有承担其下游荆江河段的防洪任务。

两梯级的工程特性见表 1 :表 1 两梯级的工程特性2 三峡梯级和清江梯级联合调度的必要性(1) 清江梯级电站与三峡梯级电站联合调度运行 ,三峡葛洲坝水布垭隔河岩高坝洲总库容/ 亿 m 3防洪库容/ 亿 m 3 坝顶高程/ m 正常高水位/ m 汛限水位/ m总装机容量/ 万 kW 393 15 . 845. 8 34 4 . 86221. 5 5 5 可以提高长江荆江河段的防洪能力。

溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库汛期联合排沙调度方式初步研究

比，分别相对减少了６７％和５９％。可以预期，随着２０２０年左右上游乌东德和白鹤滩的建成，未来溪洛渡入库沙量还会进一步减少。这为开展溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库基于汛期“蓄清排浑”动态使用的联合排沙调度提供了条件。
本文选取２０１２年汛期典型水沙过程，分别开展了溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库基于沙峰调度和基于汛期“蓄清排浑 ”动态使用的联合排沙调度方式计算研究，在此基础上提出了相应的联合排沙调度方案，研究成果可为溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库汛期泥沙调度提供科技支撑。
收稿日期：２０１７－０２－０８；修回日期：２０１７－０４－２０基金项目：国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＣ０４０２３０４，２０１６ＹＦＣ０４０２３０９，２０１６ＹＦＣ０４０２３０５，２０１７ＹＦＣ０４０５３０４，２０１６ＹＦＣ０４０２３０６）；国家自然科学
基金项目（５１３３９００１，５１７７９０１４）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（２０４２０１６ｋｆ１０８３）；中央级公益性科研院所基金项目（ＣＫＳＦ２０１５００４，ＣＫＳＦ２０１５０４９，ＣＫＳＦ２０１７０１０）；三峡水库科学调度关键技术第二阶段研究项目（ＳＸＳＮ／４１０７，ＳＸＳＮ／４２７７）；水利部公益性行业专项（２０１４０１０２１）；江西省水利科技项目（ＫＴ２０１４０３）作者简介：黄仁勇（１９７９－），男，湖北襄阳人，高级工程师，博士，主要从事河流数值模拟研究。Ｅｍａｉｌ：ｒｅｎｙｏｎｇｈｕａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
１研究背景
２０１２年和２０１３年汛期，三峡水库在实施中小洪水调度过程中，开展了兼顾排沙减淤的沙峰调度试验，取得了较好的排沙效果［１－４］。上游溪洛渡、向家坝水库的建成，为开展基于沙峰调度的溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库联合排沙调度提供了条件。已有研究表明，在其他条件不变时，入库流量越大，水库出库沙量也越大，且在三峡干流入库寸滩站，洪峰与沙峰同步时最有利于输沙排沙，其次是洪峰滞后于沙峰，最差的是洪峰超前于沙峰［５］。因此，当三峡水库开展沙峰调度时，上游溪洛渡和向家坝梯级水库适当增泄将有利于溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库增大出库沙量。

金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用　

第34卷第4期2023年7月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.34,No.4Jul.2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.04.005金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用谢雨祚1,郭生练1,钟斯睿1,刘㊀攀1,王㊀俊1,李㊀帅2,胡㊀挺2(1.武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北武汉㊀430072;2.中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心,湖北宜昌㊀443133)摘要:金沙江下游乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝梯级水库共同承担下游防洪任务,规划设计阶段没有考虑水库防洪库容之间的互补等效关系㊂基于水量平衡原理及总防洪库容不变假设,对梯级水库的防洪库容进行聚合分解,以发电为主要目标推导了两库和多库情况下梯级水库防洪库容优化配置公式,并采用数值求解㊂结果表明:把库容较小的乌东德和向家坝水库的防洪库容分别优化配置11.80亿㊁2.16亿m 3给库容较大的白鹤滩和溪洛渡水库,乌东德-白鹤滩和溪洛渡-向家坝聚合系统7月和8月可分别增发电量4.45亿㊁0.32亿kW㊃h;金沙江下游四库防洪库容联合优化配置,年均发电量可增加10.37亿kW㊃h,经济效益十分显著㊂关键词:防洪库容;梯级水库;聚合分解;优化配置;公式推导;金沙江下游中图分类号:TV697.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)04-0520-10收稿日期:2023-03-24;网络出版日期:2023-07-10网络出版地址:https :ʊ /kcms2/detail /32.1309.P.20230707.1937.006.html基金项目:国家重点研发计划资助项目(2021YFC3200305);中国长江三峡集团有限公司资助项目(0799254)作者简介:谢雨祚(1998 ),男,湖北宜城人,博士研究生,主要从事水文水资源研究㊂E-mail:yuzuoxie@ 通信作者:郭生练,E-mail:slguo@ ‘长江流域综合规划(2012 2030年)“[1]明确了长江干支流水库相应的防洪任务㊂金沙江下游乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝梯级水库陆续建成与投入运行,在满足川渝河段防洪安全的同时,可配合三峡水库有效分担长江中下游流域的防洪压力,在长江流域防洪体系中占有极其重要的位置[1]㊂然而,这4个大型水利枢纽工程分别由不同的设计单位㊁在不同的时间依据‘水利水电工程设计洪水计算规范:SL44 2006“[2]采用单站的资料系列推求设计洪水,根据四库规划设计的防洪能力适当分配以确定各个水库的防洪库容[1],没有考虑梯级水库之间防洪库容的互补关系和上游水库调蓄对下游的影响㊂周新春等[3]和谢雨祚等[4]均认为,对具有共同防洪任务的水库群,梯级水库间防洪库容的互补关系受洪水地区组成的空间分布及洪水发生规律影响㊂若梯级水库属同一流域且区间的流域面积较小,下库回水几乎与上库坝下相连,则梯级水库的防洪库容具有近似等效作用[5-6]㊂康玲等[7]提出了水库群联合防洪调度系统非线性安全度策略,构建了水库群防洪库容优化分配模型,以长江上游梯级水库群为实例探讨了水库群系统非线性安全度策略的防洪效果㊂何志鹏等[8]基于6场典型年的洪水过程,建立了变权重剩余防洪库容最大㊁系统非线性安全度最大和梯级防洪风险率最小3种防洪库容优化分配模型,应用于金沙江下游梯级水库并采用逐次淘汰法对各个模型的计算结果进行综合评价㊂顿晓晗等[9]基于长系列历史实测径流资料,推算了防洪库容频率曲线方法,研究了溪洛渡㊁向家坝水库与三峡的防洪库容分配及互用性问题㊂然而,现有的防洪库容优化配置研究往往聚焦于梯级水库的防洪调度及风险分析,对梯级水库的发电效益研究较少㊂为顺应新时代水利高质量发展需求,在不改变同河段上梯级水库总预留防洪库容且不降低原设计阶段防洪标准的前提下,如何优化配置这些水库的防洪库容以提高梯级水库的发电效益,具有重要的理论研究价值和实际㊀第4期谢雨祚,等:金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用521㊀意义㊂本文基于防洪库容总量不变原则,采用数学公式推导法开展金沙江下游乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝梯级水库(以下简称金下梯级)防洪库容优化配置研究,以挖掘水资源高效利用的潜力,为水库调度决策提供科学依据㊂1㊀金沙下游梯级水库水力联系特点与调度要求四川省攀枝花市雅砻江口至宜宾市岷江口为金沙江下游河段,建有乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝4座水库(图1),预留的总防洪库容约155亿m3㊂根据‘长江流域综合规划(2012 2030年)“的总体要求与长江中下游总体防洪标准,确定金沙江河段所预留的防洪库容之后[1],再基于对保障川渝河段和宜宾㊁泸州㊁重庆等城市的防洪安全任务[10]以及金沙江流域水库规划设计的防洪能力,将聚合防洪库容具体分配至各个水库㊂金下梯级坝址以上集水面积分别为40.61万㊁43.03万㊁45.44万㊁45.88万km2,乌东德-白鹤滩㊁溪洛渡-向家坝梯级水库水力联系更紧密㊁区间流域面积很小且没有防洪任务,白鹤滩(向家坝)水库的回水几乎到达乌东德(溪洛渡)水库的坝下,两库预留的防洪库容互补等效,可以开展防洪库容优化配置研究㊂q in,1 q in,4为平均入库流量;q z,1 q z,3为区间流量图1㊀金沙江下游梯级水库和水文站以及川渝河段防洪任务概化Fig.1Sketch diagram of reservoirs,hydrological stations,and flood control tasks in downstream Jingsha River 乌东德-白鹤滩㊁溪洛渡-向家坝梯级水库分别在7月㊁7 8月要配合三峡水库承担长江中下游的防洪任务㊂根据还原后的华弹(巧家)站和屏山(向家坝)站1940 2020年(共81a)7 8月的天然日流量资料,采用水文比拟法计算金沙江下游梯级水库入库流量和区间流量㊂以梯级末位向家坝站作为控制节点,依据防洪区域分布情况及现有堤防的建设情况,金沙江段柏溪镇堤防的防洪标准为20年一遇,相应洪峰值以屏山站洪峰值代表,20年一遇洪水洪峰值为28000m3/s㊂本文控制向家坝水库出库流量不超过28000m3/s,以确保柏溪镇的防洪安全㊂根据各水库调度规程,当白鹤滩㊁溪洛渡㊁向家坝的坝上水位分别达到800㊁560㊁367m时,乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡水库尾水位出库流量关系分别需要考虑下游水库的顶托影响㊂2㊀研究方法2.1㊀梯级水库防洪库容聚合分解防洪库容是指防洪高水位与汛限水位之间的库容,其目的是保障水库大坝和下游防洪目标的防洪安全㊂由于梯级水库的防洪库容在初设阶段已经确定,需采用聚合分解理论在保证防洪库容总量不变的前提下对其进行优化配置㊂梯级水库防洪库容聚合的目的是确定总防洪库容大小以保证防洪安全,在维持防洪库容总量不变的基础上先聚合各水库的原设计防洪库容,梯级水库聚合防洪库容与所有子水库的优化配置后的防洪库522㊀水科学进展第34卷㊀容之和相等[11];而对聚合防洪库容进行分解的目的是增加发电效益㊂在满足水库系列约束的前提下,适当地对聚合防洪库容进行分解,即优化配置,可增加梯级水库的发电效益㊂梯级水库防洪库容聚合分解应满足2个条件:①梯级水库控制面积范围内的气候特征相似且区间流域之间没有较大支流汇入;②梯级水库共同承担对下游地区的防洪任务㊂前者保证了各水库的入库流量之间的相关性和同质性,后者则统一了各水库防洪库容的效用[3]㊂梯级水库之间的水力联系是防洪库容聚合分解的主要依据:V m (t +1)=V m (t )+[q in,m (t )-q out,m (t )]Δt q in,m+1(t )=f r (q out,m (t-))+q z,m (t ){(1)式中:t 为时间变量,s,t =1,2, ,T ,T 为研究时段长度;m 为梯级水库从上至下的水库序号,m =1,2, ,M ,M 为水库数量;V m (t )和V m (t +1)分别为m 水库在t 和t +1时刻的水库库容,m 3;q in,m (t )和q out,m (t )分别为m 水库在t 时刻平均入库㊁出库流量,m 3/s;q z,m (t )为第m 与m +1座水库区间流量,m 3/s;f r (㊃)为水库出库流量演算至下游防洪控制断面的计算函数;为滞时,s㊂2.2㊀梯级水库防洪库容优化配置公式推导梯级水库系统(水库数量ȡ2)防洪库容优化配置的水力发电表达式假设水库水位在涨水或退水过程中的波动影响可忽略不计,即相邻2个运行时段内m 水库的库容保持不变[12]:V m (t )=V m ,t =1,2, ,T ;m =1,2, ,M ㊂除了式(1)所示的水量平衡约束与梯级水库之间的水力联系约束外,梯级水库调度模型一般还包括水库库容约束㊁水库坝上水位变幅约束㊁水库出库流量约束和电站出力约束等[13]㊂数学表达式的推导可对上述约束条件进行如下简化:①由于各个水库在汛期都会预留一定的防洪库容,根据汛期水位波动影响忽略不计假定,水库库容限制和坝上水位变幅的约束能够满足;②为保证防洪安全,若梯级水库出库流量小于下游防洪断面安全流量,则基本满足水库出库流量约束;③而对电站出力限制约束,可使防洪库容优化配置后的运行水位低于电站基本达到满负荷运行状态(预想出力为装机容量)时的水位㊂m 水库在t 时段内的多年平均发电量计算公式如下:N m(t )=k m q out,m (t )h m (t )h m (t )=12[Z u,m (V m (t ))+Z u,m (V m (t +1))]-Z d,m (q out,m (t ))-h s,m E m (t )=ðT t =1N m (t )㊃Δt /n y ìîíïïïïï(2)式中:k m 为m 水库的综合出力系数;h m (t )㊁N m (t )和E m (t )分别为m 水库在t 时刻的净水头㊁出力和多年平均理论发电量,单位分别为m㊁W㊁kW㊃h;Z u,m (㊃)为m 水库上游水位库容关系函数,当库容值较大时,可采用幂函数拟合[14],即Z u,m (V m )=a m V b m m (a m >0,b m >0),又因为随着库容增加,单位库容变化量对应的坝上水位变化量急剧减小,即∂2Z u,m (V m )/∂V 2m =a m b m (b m -1)V b m m <0,因此0<b m <1;Z d,m (㊃)表示m水库尾水位出库流量关系函数;h s,m 表示水库m 的发电水头损失,m;n y 表示年数㊂2.2.1㊀两库聚合系统公式推导为满足下游防洪断面的安全需求㊁保证不降低原设计防洪标准,防洪库容优化配置维持两库汛期的总防洪库容(V ∗0)不变㊂设比例系数λ为龙头水库防洪库容(V 0,1)相对两库总防洪库容的占比,即V 0,1=λV ∗0㊂设m 水库的防洪高水位对应的库容为V nor,m ,则m 水库的防洪库容V 0,m =V nor,m -V x,m ,其中V x,m 为第m 个水库汛限水位对应的库容㊂此外,下游水库的出库流量可通过式(1)所示水力联系关系计算,再根据前述水位波动影响忽略不计假定推求两库聚合系统的多年平均总发电量为㊀第4期谢雨祚,等:金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用523㊀E =E 1+E 2=k 1Δt ðT t =1q out,1(t )Z u,1(V 1(t ))+Z u,1(V 1(t +1))2-Z d,1(q out,1(t ))-h s,1[]/n y +k 2Δt ðT t =1q out,2(t )Z u,2(V 2(t ))+Z u,2(V 2(t +1))2-Z d,2(q out,2(t ))-h s,2[]/n y =k 1Δt ðT t =1q out,1(t )[Z u,1(V nor,1-λV ∗0)-Z d,1(q out,1(t ))-h s,1]/n y +k 2Δt ðT t =1q out,2(t ){Z u,2[V nor,2-(1-λ)V ∗0]-Z d,2(q out,2(t ))-h s,2}/n y (3)优化配置改变了2座水库原设计防洪库容(图2)㊂如前所述,优化配置后的m 水库运行水位介于死水位和电站基本达到满负荷运行状态的水位之间,而优化配置后防洪库容等于防洪高水位与上述运行水位之间的库容,设λ∗为优化配置后龙头水库防洪库容相对两库总防洪库容的占比,即V ∗0,1=λ∗V ∗0㊂因此,各个水库防洪库容比例存在一个可变动的取值区间λ∗ɪ[λ∗low ,λ∗up ]㊂需要注意的是,末级水库泄流能力需达到下游防洪控制节点的安全流量,以保证梯级水库的防洪安全㊂图2㊀两库聚合系统防洪库容优化配置示意Fig.2Sketch diagram of optimal allocation of flood prevention storage for two-reservoir system由于两库区间流域面积较小,防洪库容优化配置后,若下游水库运行水位抬高,上游水库的尾水位可能会受到下游水库库区回水的顶托作用,上游水库尾水位出库流量关系函数Z d,1(g )会发生改变㊂由于优化配置后水库运行水位限制在电站基本达到满负荷运行状态时的水位以下,上游水库尾水位受到的顶托作用影响较小,Z d,1(㊃)函数变化不大㊂为了简化计算,公式的推导忽略下游水库的顶托作用,则两库聚合系统总发电增量为ΔE =ξ1[Z u,1(V nor,1-λ∗V ∗0)-Z u,1(V nor,1-λV ∗0)]+ξ2{Z u,2[V nor,2-(1-λ∗)V ∗0]-Z u,2[V nor,2-(1-λ)V ∗0]}=ξ1[a 1(V nor,1-λ∗V ∗0)b 1-a 1(V nor,1-λV ∗0)b 1]+ξ2{a 2[V nor,2-(1-λ∗)V ∗0]b 2-a 2[V nor,2-(1-λ)V ∗0]b 2}(4)式中:ξm =k m ðTt =1q out,m (t )Δt /n y ,kW㊃h /m 3;V ∗m 表示聚合水库防洪库容优化配置后第m 座水库的库容,m 3㊂524㊀水科学进展第34卷㊀可进一步推导出:∂ΔE ∂λ∗=-V ∗0(ξ1a 1b 1V ∗b 1-11-ξ2a 2b 2V ∗b 2-12)∂2ΔE ∂λ∗2=V ∗20[ξ1a 1b 1(b 1-1)V ∗b 1-21+ξ2a 2b 2(b 2-1)V ∗b 2-22]<0ìîíïïïï(5)式中:V ∗1=V nor,1-λ∗V ∗0,V ∗2=V nor,2-(1-λ∗)V ∗0㊂从式(5)可以看出,∂ΔE /∂λ∗的符号需要进一步计算判别:若∂ΔE /∂λ∗<0,说明ΔE 随λ∗的增加而减小;∂ΔE /∂λ∗>0时,ΔE 随λ∗单调递增;而∂2ΔE /∂λ∗2<0说明∂ΔE /∂λ∗在λ∗的区间内单调减小㊂2.2.2㊀多库聚合系统公式推导与求解由两库聚合系统防洪库容优化配置公式可推导多库聚合系统多年平均总发电增量(ΔE ):ΔE =ðM m =1ξm [a m (V nor,m -λ∗m V ∗0)b m -a m (V nor,m -λm V ∗0)b m ](6)式中:λ∗m 为优化配置后第m 座水库防洪库容在梯级水库总防洪库容中的占比,满足ðM m =1λ∗m =1且λ∗m ɪ[λ∗m ,low ,λ∗m ,up ]㊂式(6)求极值问题可借用拉格朗日乘子(r λ)构造如式(7)所示的辅助函数:F (λ∗m ,r λ)=ΔE +r λ(ðM m =1λ∗m -1)Fᶄλ∗m = F (λ∗m ,r λ)/ λ∗m =0,㊀㊀m =1,2, ,M Fᶄr λ= F (λ∗m ,r λ)/ r λ=0λ∗m ɪ[λ∗m ,low ,λ∗m ,up]ìîíïïïïïï(7)式(7)可进一步推导出:ðMm =1r λξm V ∗0a m b m ()1b m -1=ðM m =1V nor,m -V ∗0(8)给定流量序列后,r λ是式(8)中唯一的变量,但由于各水库的地理特性差异,水位库容幂函数关系曲线的参数b m 往往不同,难以得出r λ的解析表达式㊂因此,采用增广拉格朗日惩罚函数法对式(8)进行数值求解,增广拉格朗日惩罚函数法通过将限制条件转化为目标函数的惩罚项,使原问题转变为无约束目标函数优化问题,且额外添加一个增广量作为惩罚[15],可以利用有限的惩罚因子逼近最优解,且收敛速度较快㊂3㊀金沙江下游梯级水库实例研究乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡和向家坝4座水库的防洪高水位与死水位之间的库容分别为30.20亿㊁104.36亿㊁64.62亿和9.03亿m 3,将其设定为各水库防洪库容变化范围上限㊂需要指出的是,向家坝水库死水位370m 对应的泄流能力大于柏溪镇堤防20年一遇防洪标准28000m 3/s,能够保证聚合系统的泄流能力㊂乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡电站基本达到满负荷运行状态时的水位分别为964.0㊁803.0㊁571.0m,而向家坝水库在死水位370.0m 时仍可满发,可采用文献[16]推荐的372.5m 作为限制,既可以最大限度提高发电水头,又不违背调度规程㊂综上所述,四库防洪库容变化范围下限分别为12.61亿㊁44.09亿㊁35.08亿㊀第4期谢雨祚,等:金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用525㊀和6.87亿m3,水库相关特征参数与防洪库容变化范围详见表1㊂以屏山站1940 2020年流量为标准,7 8月流量均大于3000m3/s㊂根据尾水位出库流量关系函数可知,下游水库坝上水位变化量一定时(防洪库容优化配置后的水库运行水位与原设计汛限水位之差不变),上游出库流量越大,受下游水库顶托作用的影响越小㊂以出库流量为3000m3/s计算上游水库受顶托影响的尾水位变化,当白鹤滩㊁溪洛渡和向家坝水库坝上水位分别位于803.0㊁571.0㊁372.5m时,相对于汛限水位(表1),根据各库尾水位出库流量关系函数可计算乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡水库尾水位最大变幅分别约为0.01㊁0.26㊁0.71m,与因防洪库容优化配置导致的水位变幅相比较小(式(4)),因此下游水库顶托作用可忽略不计㊂表1㊀梯级水库特征参数与防洪库容变化范围Table1Characteristic parameters and adjustable range of flood prevention storage of cascade reservoirs水库死水位/m(相应库容/亿m3)汛限水位/m(相应库容/亿m3)正常蓄水位/m(相应库容/亿m3)设计防洪库容/亿m3防洪库容变化范围/亿m3乌东德945(28.43)952(34.23)975(58.63)24.40[12.61,30.20]白鹤滩765(85.70)785(115.06)825(190.06)75.00[44.09,104.36]溪洛渡540(51.12)560(69.23)600(115.74)46.51[35.08,64.62]向家坝370(40.736)370(40.736)380(49.767)9.03[6.87,9.03]注:符号 () 表示水位相应的库容㊂3.1㊀金沙江下游梯级两库聚合系统优化配置公式采用幂函数分别拟合乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡㊁向家坝4座水库坝上水位库容关系曲线结果见图3,幂函数拟合公式R2均大于0.99,拟合效果好㊂此外,根据各水库的特征参数㊁7 8月天然入库流量与区间流量,汇总计算式(4)所需其他参数值如表2所示㊂图3㊀金沙江下游梯级水位库容关系幂函数拟合结果Fig.3Relational fitting curves between reservoir water level and storage in the downstream Jingsha River526㊀水科学进展第34卷㊀表2㊀计算式(4)的参数Table2Calculation parameters for equation(4)乌东德-白鹤滩参数[k1,k2][V nor,1,V nor,2]/亿m3V∗0/亿m3λ1,2[ξ1,ξ2]/(kW㊃h㊃m-3) 3,k4][V nor,3,V nor,4]/亿m3V∗0/亿m3λ3,4[ξ3,ξ4]/(kW㊃h㊃m-3)参数值[9.2,9.4][115.738,49.767]55.540.8374[1.3025,1.3438]㊀㊀根据式(4)与表2可计算乌东德-白鹤滩和溪洛渡-向家坝聚合系统多年平均7 8月总发电增量表达式ΔE1,2和ΔE3,4如下:ΔE1,2=901.209[(58.626-99.4λ∗1)0.046-1.176]+592.848[(90.66+99.4λ∗1)0.099-1.599](9)ΔE3,4=408.366[(115.738-55.54λ∗3)0.137-1.787]+301.372[(-5.773+55.54λ∗3)0.135-1.649](10)式中:λ∗1ɪ[0.1269,0.3038],λ∗3ɪ[0.8374,0.8763],均可由表1所示防洪库容变化范围计算确定㊂分别将乌东德㊁溪洛渡的防洪库容比例λ∗1和λ∗3在取值区间内离散化,然后分别代入优化配置公式(9)和(10)中,绘于图4,由图可知:①当λ∗1ɪ[0.1269,0.3038]㊁λ∗3ɪ[0.8374,0.8763]时,可计算∂ΔE1,2/∂λ∗1<0而∂ΔE3,4/∂λ∗3>0,说明乌东德-白鹤滩(溪洛渡-向家坝)聚合系统发电增量ΔE1,2(ΔE3,4)随着乌东德(溪洛渡)防洪库容比例λ∗1(λ∗3)的增大而减小(增大);②在λ∗1=0.2455和λ∗3=0.8374处(分别对应四库原设计防洪库容)ΔE1,2=ΔE3,4=0,说明减少乌东德(向家坝)水库的防洪库容比例,有利于增加乌东德-白鹤滩(溪洛渡-向家坝)聚合系统的发电效益;③当λ∗1=0.1269且λ∗3=0.8763时,防洪库容优化配置增发电量最大,此时乌东德㊁向家坝水库分别配置约11.80亿㊁2.16亿m3防洪库容给白鹤滩㊁溪洛渡水库,乌东德-白鹤滩(溪洛渡-向家坝)聚合系统可增发4.45(0.32)亿kW㊃h电量,相对设计防洪库容方案的285.35(204.47)亿kW㊃h发电量增加了1.56%(0.16%)㊂图4㊀λ∗1 ΔE1,2关系和λ∗3 ΔE3,4关系Fig.4Relational curves ofλ∗1 ΔE1,2andλ∗3 ΔE3,4防洪库容优化配置能提高发电效益的原因分析如下:在区间来水不大的前提下,由式(2)及表2所示,水库的发电量受综合出力系数㊁发电流量和净水头的影响,而两库聚合系统中各个水库的综合出力系数和发电流量相近(因为入库流量相近);由图3可知,当水库库容值发生同等量级的变化时,在汛限水位附近,库容较小的水库水位变化量大于库容较大的水库;若把库容较小水库的部分防洪库容分配至库容较大的水库后,库容较小水库的净水头增加量大于库容较大水库的净水头减少量,因此两库聚合系统的总发电量会㊀第4期谢雨祚,等:金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用527㊀增加㊂应用防洪库容优化配置公式分别计算乌东德-白鹤滩㊁溪洛渡-向家坝聚合系统发电量可增加1.56%和0.16%,两者差距较大的原因分析如下:①由式(4)可知,两库发电增量等于两库发电量变化之和,聚合系统发电增量ΔE与式(4)所示的参数,即与两库的入库流量㊁水库特征参数和防洪库容可分配范围等有关㊂进行防洪库容优化配置时,同等防洪库容配置比例系数变化下,乌东德-白鹤滩聚合系统发电增量大于溪洛渡-向家坝,即∂ΔE1,2/∂λ∗1>∂ΔE3,4/∂λ∗3,这是由金下梯级的水库特征参数决定的㊂②由表1可知,乌东德-白鹤滩聚合系统的防洪库容变化范围较大,而溪洛渡-向家坝则较小㊂综上所述,乌东德-白鹤滩聚合系统发电增量ΔE1,2的变化范围大于ΔE3,4,因此,可能出现聚合系统增发电量相差较大的情况㊂3.2㊀金沙江下游梯级四库聚合系统优化配置公式由于金沙江下游四库相距较近,两库聚合系统的防洪库容优化配置公式可以拓展至四库聚合系统,根据各个水库的防洪库容变化范围(表1),求得乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡和向家坝水库防洪库容比例系数的下限分别约为0.081㊁0.285㊁0.226和0.044㊂计算四库聚合系统发电增量的数学表达式ΔE1,2,3,4为ΔE1,2,3,4=901.209[(58.626-154.94λ∗1)0.046-1.176]+592.848[(190.060-154.94λ∗2)0.099-1.599]+408.366[(115.738-154.94λ∗3)0.137-1.787]+301.372[(49.767-154.94λ∗4)0.135-1.649](11)式中:λ∗1ɪ[0.081,0.195],λ∗2ɪ[0.285,0.674],λ∗3ɪ[0.226,0.417],λ∗4ɪ[0.044,0.058],且满足λ∗1+λ∗2+λ∗3+λ∗4=1㊂采用增广拉格朗日惩罚函数法求式(11)的极值,再探讨梯级水库防洪库容不同优化配置方案下多年平均7 8月总增发电量情况,结果汇总于表3,可以看出:①四库考虑两两聚合时,即以乌东德-白鹤滩与溪洛渡-向家坝聚合系统为例,采用防洪库容优化配置策略相对原设计防洪库容方案可以增发电量0.97%(式(9)㊁式(10));②聚合系统中的水库数量越多,梯级水库总发电增加量越大,相对原设计防洪库容方案乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝四库聚合系统进行联合优化配置可增发电量共计10.37亿kW㊃h (式(11))㊂表3㊀优化配置后的四库多年平均7—8月份发电量对比Table3Comparison of annual power generation of four reservoirs from July to August after optimal allocation方案方法梯级水库聚合情况∗防洪库容/亿m3汛期运行水位/m总发电量/亿kW㊃h 原设计设计技术报告乌㊁白㊁溪㊁向[24.40,75.00,46.51,9.03][952.0,785.0,560.0,370.0]489.83优化配置式(9)㊁式(10)乌-白㊁溪-向[12.61,86.79,48.67,6.87][964.0,777.4,557.7,372.5]494.60(+0.97%)式(11)乌-白-溪-向[12.61,100.37,35.09,6.87][964.0,768.0,571.0,372.5]500.20(+2.12%)∗注:符号 - 表聚合,聚合水库考虑防洪库容优化配置;符号㊁表非聚合,非聚合水库不考虑防洪库容优化配置;乌㊁白㊁溪㊁向分别为乌东德㊁白鹤滩㊁溪洛渡㊁向家坝水库的简称㊂4㊀结㊀㊀论本文基于水量平衡约束及总防洪库容不变假定,以汛期发电量最大为目标,推导了梯级水库防洪库容优化配置公式并应用于金沙江下游4座水库,主要结论如下:(1)对两库聚合系统,适当将库容较小的水库的部分防洪库容分配至库容较大的水库,有利于增加系统的总发电效益㊂以乌东德-白鹤滩聚合系统为例,适当减小乌东德的防洪库容,乌东德-白鹤滩聚合系统7 8月份总发电量可增加4.45亿kW㊃h(1.56%)㊂528㊀水科学进展第34卷㊀(2)根据梯级水库防洪库容优化配置公式,7 8月份金沙江下游四库聚合系统可增发电量10.37亿kW㊃h (2.12%),经济效益巨大㊂参考文献:[1]水利部长江水利委员会.长江流域综合规划(2012 2030年)[R].武汉:水利部长江水利委员会,2012.(Changjiang Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources.The comprehensive planning of Yangtze River basin(2012 2030 year)[R].Wuhan:Changjiang Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources,2012.(in Chinese)) [2]水利水电工程设计洪水计算规范:SL44 2006[S].北京:中国水利水电出版社,2006.(Regulation for calculating design flood of water resources and hydropower projects:SL44 2006[S].Beijing:China Water&Power Press,2006.(in Chinese)) [3]周新春,许银山,冯宝飞.长江上游干流梯级水库群防洪库容互用性初探[J].水科学进展,2017,28(3):421-428. (ZHOU X C,XU Y S,FENG B F.An exploration on the interoperability of the flood control capacities of cascade reservoir groups in the upper reaches of Yangtze River[J].Advances in Water Science,2017,28(3):421-428.(in Chinese)) [4]谢雨祚,熊丰,郭生练,等.金沙江下游梯级与三峡水库防洪库容互补等效关系研究[J].水利学报,2023,54(2): 139-147.(XIE Y Z,XIONG F,GUO S L,et plementary and equivalent relationship between the reservoir flood preven-tion storages of cascade reservoirs in the downstream Jinsha River and Three Gorges[J].Journal of Hydraulic Engineering,2023, 54(2):139-147.(in Chinese))[5]谭乔凤,雷晓辉,王浩,等.考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究[J].工程科学与技术,2017,49(1):60-69.(TAN Q F,LEI X H,WANG H,et al.Dynamic control bound of flood limited water level con-sidering capacity compensation regulation and design flood uncertainty of cascade reservoirs[J].Advanced Engineering Sciences, 2017,49(1):60-69.(in Chinese))[6]CIPOLLINI S,FIORI A,VOLPI E.A new physically based index to quantify the impact of multiple reservoirs on flood frequency at the catchment scale based on the concept of equivalent reservoir[J].Water Resources Research,2022,58 (2):e2021WR031470.[7]康玲,周丽伟,李争和,等.长江上游水库群非线性安全度防洪调度策略[J].水利水电科技进展,2019,39(3):1-5. (KANG L,ZHOU L W,LI Z H,et al.Nonlinear safety degree flood control strategy of multi-reservoirs in Upper Yangtze River [J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2019,39(3):1-5.(in Chinese))[8]何志鹏,郭生练,王俊,等.金沙江下游梯级与三峡水库群防洪库容优化分配模型比较研究[J].水资源研究,2022 (3):227-237.(HE Z P,GUO S L,WANG J,et parative study of optimal allocation model for flood control capacity in the lower cascade reservoirs of Jinsha River and Three Gorges cascade[J].Journal of Water Resources Research,2022(3):227-237.(in Chinese))[9]顿晓晗,周建中,张勇传,等.水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析[J].水利学报,2019,50(2): 209-217,224.(DUN X H,ZHOU J Z,ZHANG Y C,et al.Real-time flood control risk estimation of reservoir and analysis on the interoperability of storage capacity of multi-reservoir regulation[J].Journal of Hydraulic Engineering,2019,50(2):209-217,224.(in Chinese))[10]张睿,李安强,丁毅.金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究[J].人民长江,2018,49(13):22-26.(ZHANG R,LI A Q,DING Y.Study on joint flood control operation of cascade reservoirs on Jingsha River and Three Gorges Reservoir[J].Yangtze River,2018,49(13):22-26.(in Chinese))[11]郭生练,何绍坤,陈柯兵,等.长江上游巨型水库群联合蓄水调度研究[J].人民长江,2020,51(1):6-10,35.(GUO S L,HE S K,CHEN K B,et al.Joint impoundment operation of mega reservoir groups imposed of30reservoirs in Upper Yangtze River[J].Yangtze River,2020,51(1):6-10,35.(in Chinese))[12]刘攀,郭生练.水库群汛期运行水位动态控制技术[M].北京:科学出版社,2021.(LIU P,GUO S L.Dynamic controlof flood limited water levels for a multi-reservoir system[M].Beijing:Science Press,2021.(in Chinese))[13]陈森林,张亚文,李丹.水库防洪优化调度的恒定出流模型及应用[J].水科学进展,2021,32(5):683-693.(CHEN㊀第4期谢雨祚,等:金沙江下游梯级水库防洪库容优化配置公式推导与应用529㊀S L,ZHANG Y W,LI D.Study on constant outflow model for reservoir flood control operation and its application[J].Advances in Water Science,2021,32(5):683-693.(in Chinese))[14]贾本军,周建中,陈潇,等.水库容积特性曲线定线及其在调度中的应用[J].水力发电学报,2021,40(2):89-99.(JIA B J,ZHOU J Z,CHEN X,et al.Fitting reservoir stage-capacity curves and its application in reservoir operation[J].Journal of Hydroelectric Engineering,2021,40(2):89-99.(in Chinese))[15]CONN A R,GOULD N I M,TOINT P.A globally convergent augmented Lagrangian algorithm for optimization with general con-straints and simple bounds[J].SIAM Journal on Numerical Analysis,1991,28(2):545-572.[16]曹瑞,李帅,邢龙,等.极端枯水条件下梯级水库蓄水调度策略:以金沙江下游三峡梯级为例[J].水力发电学报,2023,42(6):1-12.(CAO R,LI S,XING L,et al.Reservoir impounding strategies of the cascade reservoirs under extreme low-flow conditions:case study of the lower Jinsha River and Three Gorges cascade reservoirs[J].Journal of Hydroelectric Engi-neering,2023,42(6):1-12.(in Chinese))Derivation and application of optimal allocation formulas for flood prevention storage of cascade reservoirs in the downstream Jingsha River∗XIE Yuzuo1,GUO Shenglian1,ZHONG Sirui1,LIU Pan1,WANG Jun1,LI Shuai2,HU Ting2 (1.State Key Laboratory of Water Resources Engineering and Management,Wuhan University,Wuhan430072,China;2.Operationand Administration Center for River Basin Hydro Complex,China Three Gorges Corporation,Yichang443133,China) Abstract:The Wudongde-Baihetan-Xiluodu-Xiangjiaba cascade reservoirs in the lower Jingsha River shoulder the downstream flood control tasks jointly,and the complementary equivalent relationship between the flood prevention storage of these reservoirs is not considered during the planning and design stage.Based on the principle of water balance and the assumption of total flood prevention storage unchanged,the flood prevention storage of cascade reservoirs was aggregated and decomposed.The optimal allocation calculation formulas for two-reservoir and multi-reservoir systems were derived and solved numerically with power generation as the main objective.Results show that the Wudongde and Xiangjiaba reservoirs with relatively small storage allocate about1.180and0.216billion m3of the flood prevention storage to the Baihetan and Xiluodu reservoirs respectively,which can generate extra445and 32million kW㊃h hydropower from July to August for the Wudongde-Baihetan and the Xiluodu-Xiangjiaba aggregation systems.Joint and optimal allocation of flood prevention storage for the four cascade reservoirs can increase1.037 billion kW㊃h hydropower annually from July to August,yielding significant economic benefits.Key words:flood prevention storage;cascade reservoir;aggregation-decomposition;optimal allocation;formulas derivation;downstream Jingsha River∗The study is financially supported by the National Key R&D Program of China(No.2021YFC3200305)and the Project of China Three Gorges Corporation(No.0799254).。

溪洛渡水电站水库调度规程(第一稿)

金沙江溪洛渡水电站水库调度规程(第一稿)主管单位：中国长江三峡集团公司编制单位：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院目录0编制情况有关说明 (3)0.1编制背景 (3)0.2工程建设情况 (3)0.3工程任务与特点 (3)0.4编制原则 (4)0.5编制依据 (4)1总则 (6)2水库运用参数与指标 (14)2.1水库调度运用参数 (14)2.2枢纽等别、建筑物级别及洪水标准 (17)2.3调度基础资料 (18)2.4上游水库资料通用规定 (32)2.5技术资料管理规定 (32)3水文气象情报与预报 (33)3.1 任务 (33)3.2 水文气象情报站网及观测 (33)3.3 水文气象预报 (35)3.4 水库泥沙观测 (36)4防洪调度 (39)4.1调度任务与原则 (39)4.2防洪调度方式 (40)4.3实时调度保障措施 (45)4.4泄洪设施运用方式 (45)5发电调度 (53)5.1调度任务和原则 (53)5.2调度方式 (54)5.3实时调度 (61)5.4水轮发电机组安全运行 (62)6环保与水库调度 (65)6.1调度任务及原则 (65)6.2叠梁门分层取水要求 (65)6.3泄洪方式要求 (65)6.4初期蓄水期间环保要求 (66)7枢纽建筑物安全运行管理 (67)7.1一般原则 (67)7.2枢纽建筑物安全运行要求 (67)7.3安全突发事件应急处置 (69)8库区及坝下游河道管理 (70)8.1管理原则 (70)8.2管理范围 (70)8.3库区及河道管理 (71)8.4枢纽水域管理禁区 (71)8.5库区环境保护 (72)8.6坝下游河道环境保护 (74)9水库调度运行管理 (75)9.1水库调度技术支持系统 (75)9.2调度计划编制 (76)9.3调度运用操作 (76)9.4调度日常工作 (77)10附则 (80)0编制情况有关说明0.1编制背景根据国家核准的工程计划和各项工作进展情况，溪洛渡水电站计划于2013年蓄水发电，并逐步进入正常运行。

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库水温分布特性

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库水温分布特性任实;刘亮;张地继;杨霞【摘要】梯级水库蓄水运行后,改变了河流的天然水流情势和水体的年内热量分配,水库内的水温分布特性随之变化.为了解溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库蓄水运行后河道水温分布特征,对梯级水库沿程19个断面水温进行了观测,并根据观测资料系统地分析了梯级水库进出库水温和沿程水温分布,以及垂向温度分布变化情况.研究结果表明:溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库的下泄水温在降温季节略有增加,在升温季节略有下降,形成了“高温不高,低温不低”的平坦化现象;溪洛渡和向家坝水库坝前区域在垂向上均出现明显的温度分层,而三峡水库近坝区的温度分层现象在梯级水库运行后明显减弱,近几年表层和底层水温相差最大值仅为2.5℃.研究结果可为梯级水库联合调度、水生态研究、水库水温数学模型验证等提供参考.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2018(049)003【总页数】5页(P32-35,40)【关键词】水温分布;温度分层;联合调度;梯级水库;长江流域【作者】任实;刘亮;张地继;杨霞【作者单位】中国长江三峡集团公司,湖北宜昌443133;中国长江三峡集团公司,湖北宜昌443133;中国长江三峡集团公司,湖北宜昌443133;中国长江三峡集团公司,湖北宜昌443133【正文语种】中文【中图分类】TV697.11水温是水环境的一项关键水质因子，水库的水温分布特性及下泄水温一直是水生态学者的关注焦点，也是流域梯级开发中环境评估的重点[1-3]。

水库蓄水后形成大面积水域，由于流动变化缓慢，水体水温受到太阳辐射、水体掺混、热扩散等影响，呈现出以年为周期的变化规律[4-6]。

三峡水库蓄水运行以来，从观测资料来看，近坝区水体水温在每年4～6月份会呈现一定程度的弱分层现象[7-8]。

三峡水库蓄水运行对河道水温有一定的调节作用，但下泄水温与天然河道水温相差不大[9-13]。

近年来长江流域水资源开发利用程度逐步加大，长江干流的梯级水利枢纽开发也越来越多[14-16]，向家坝水电站2012年10月开始蓄水运行，溪洛渡水电站2013年5月开始蓄水运行。

金沙江下游梯级水库提前蓄水策略

金沙江下游梯级水库提前蓄水策略
龚文婷;曹瑞;谭政宇;邢龙;王玮玉;朱文丽;李帅
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】随着长江上游水库群汛末集中蓄水问题日益突出,在确保防洪安全的前提下,提前抬升水库运行水位,有序衔接防洪与蓄水调度显得尤为重要。

以金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库为研究对象,选取发电量和水资源利用率为评价指标,探究汛期7—8月份梯级水库提前蓄水策略。

研究结果表明:①平水(50%频率)、枯水(75%频率)和特枯(90%频率)来水条件下,乌东德、白鹤滩梯级水库应尽可能提前抬升运行水位,且优先抬升乌东德库水位。

②7月份平水、8月份平水或枯水条件下,应优先将乌东德库水位抬升至960 m以上;7月份枯水、8月份平水或枯水条件下,应优先将乌东德库水位抬升至954 m以上。

③不同来水条件下,溪洛渡水库应尽可能抬升库水位,但最高不超过585 m。

【总页数】8页(P1-8)
【作者】龚文婷;曹瑞;谭政宇;邢龙;王玮玉;朱文丽;李帅
【作者单位】中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV213.9
【相关文献】
1.三峡及金沙江下游梯级水库群蓄水期联合调度策略
2.2021年金沙江下游梯级水库蓄水实践研究
3.金沙江下游梯级水库蓄水期发电优化调度研究
4.极端枯水条件下梯级水库蓄水调度策略--以金沙江下游-三峡梯级为例
5.金沙江下游梯级电站汛期及蓄水期调度策略研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

3 3 3 3
建 22 座、在建 9 座、规划 7 座），总库容 2 485.4 亿 m ，兴利库容 1 368.68 亿 m ，防洪库容 769.24 亿 m（占长江流域主要防洪水库防洪库容 841.92 亿 m 的 91.4 %），装机容量 10 764.75 万 kW ，多年平均发电量 4 246.13 亿 kW·h 。按照原设计调度规程，这些水库多集中在汛末 9 月和 10 月两个月内蓄水，蓄水量占径流量比例更大，达到 50 % 以上，将引起中下游明显的减水过程，如果遇枯水年，情况会更加严重。为保障下游用水安全，上游水库需减缓蓄水过程进行补水，若后续来水不足，则无法蓄到设计水位，不仅严重影响水库综合效益的发挥，同时也带来流域抗旱、水污染事故应急处理和生态等公益性调度能力不足的问题。因此，水电能源大规模开发背景下流域梯级水库汛末蓄水调度问题，已成为梯级水库优化运行管理和流域水资源合理配置亟待解决的关键科学技术问题之一。目前，针对水库汛末蓄水调度问题的研究多集中在单个水库蓄水调度模式的优化上，而对流域
束和联合蓄水方案的防洪风险；（2）兴利效益分析，分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效益；（3）多目标决向家坝 - 三峡梯级水库的较优联合蓄水方案，分别为 9 月 5 日起蓄的同步起蓄方案和 9 月 1 日 -9 月 5 日 -9 月 10 日起蓄的异步起蓄方案，较原设计蓄水方案，年均发电量可分别增加 23.76 和 20.43 亿 kW·h ，增幅分别为 3.25% 和 2.78 % ；蓄水率可由 96.73 % 分别提高至 97.51 % 和 97.57 % ，两者均可在不降低原防洪标准的前提下，提高梯级水库的综合效益，前者的发电效益较优，而后者的蓄水效益较优。中图分类号： TV697 文献标识码： A 关键词：联合蓄水调度；多目标决策；防洪风险；兴利效益；梯级水库 doi： 10.13243/ki.slxb.20141294
表1
项目校核洪水位 /m 设计洪水位 /m 防洪高水位 /m 正常蓄水位 /m 防洪库容 /亿 m 调节性能装机容量 /MW 多年平均发电量（ / 亿 kW·h）保证出力 /MW 死水位 /m
3
溪洛渡 - 向家坝 - 三峡梯级水库的特征参数
溪洛渡 600.63 600 560 600 46.5 64.6 季调节 13 860 3 850 572.4 540 608.9 向家坝 381.86 380 380 370 380 9.03 9.03 季调节 6 400 307.47 2 009 370 三峡 180.4 166.9 145 175 221.5 165 季调节 22 400 4 990 >900 42 660 >1 779.87 10 849 / 277.03 238.63 175 梯级
水
2015 年 10 月文章编号： 0559-9350 （2015） 10-1135-10
利
SHUILI
学
XUEBAO
报
第 46 卷第 10 期
溪洛渡 - 向家坝 - 三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究
周研来 1， 2 ，郭生练 2 ，陈进 1
2. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉（1. 长江科学院水资源综合利用研究所，湖北武汉 430010 ； 430072）
［8］
限的可蓄水量的限制条件下，如何根据各库入库流量，分析流域内的总可蓄水量，综合考虑防洪、发电、蓄水和航运等综合因素，如何协调好防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾，实现这一特大型水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化，是目前迫切需要探索的问题。蓄水方案，主要研究内容包括以下 3 个部分：（1）风险分析，推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约束和联合蓄水方案的防洪风险；（2）兴利效益分析，分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效案，梯级水库联合蓄水方案优选流程详见图 1 。益；（3）多目标决策，评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益，得出了最优非劣质蓄水方本文以溪洛渡 -向家坝 -三峡梯级水库为例，推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合
（库水位分段控制）和坝前最高安全水位约束（基于防洪风险分析确定分期汛限水位约束，具
体计算流程详见本文第 2 节）确定的，如同步起蓄方案中寻优区间 ① 的上边界为 8 月 20 日起蓄的坝前的坝前最高安全水位，下边界为原汛限水位。
策，评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益，得出了最优非劣质蓄水方案。研究结果表明：溪洛渡 -
1
研究背景
在我国水电能源大规模开发格局下，一批大规模梯级水库已逐渐形成，其兴利库容占流域径
流量的比例大幅度提高，水库汛末蓄水对河道自然径流的影响程度也显著增强。同一流域上的水库，其蓄水时间大致相同，往往存在集中蓄水和竞争蓄水现象。以长江上游为例，随着近期一大批大型水电站开工建设和建成投运，以三峡工程为骨干的长江上游干支流梯级水库已初具规模。截至 2012 年，长江流域干流石鼓以下及主要支流已建、在建和规划的控制性水库共 38 座（其中已
［3］
发电效益进行了比较。彭杨等建议三峡水库适当提前蓄水时间不会降低水库的防洪标准，且有利于型，对三峡水库运行初期的蓄水方式和时机选择进行了优化研究。刘心愿等考虑了三峡水库防洪、发电、航运、生态和抗旱等综合利用要求，建立了多目标蓄水优化调度模型，对汛末防洪库容和蓄水调度图进行了优化研究。李雨等建立了三峡水库提前蓄水的防洪风险与效益分析模型，对多组分台阶蓄水方案，从防洪风险和蓄水效益 2 个方面进行了优选，并推荐三峡水库从 9 月 1 日及以后起蓄。但这些研究未充分考虑三峡以上大型水库对三峡蓄水方案制定的影响，仍难以有效指导工程应用实践。解决梯级水库汛末蓄水调度问题的关键在于如何科学制定水库统一、协调的联合蓄水调度方案，从而在满足流域防洪安全、下游用水和河道航运需求的同时，实现水库蓄水率的最大化。陈进
摘要：为协调好梯级水库联合蓄水调度过程中防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾，实现各水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化，以溪洛渡 -向家坝 -三峡梯级水库为例，推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合蓄水方案，主要研究内容主要包括以下 3 个部分：（1）风险分析，推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约
收稿日期： 2014-10-29
基金项目：国家自然科学基金项目（51509008）；湖北省自然科学基金项目（2015CFB217）； “湖北省高端人才引领培养计划作者简介：周研来（1985-），男，湖南娄底人，博士，工程师，主要从事水文学及水资源开发利用研究。 E-mail： zyl23bulls@
［11-12］［3-5］
月 20 日。图 2 中同步起蓄方案的寻优区间和异步起蓄方案寻优区间是参照三峡水库优化蓄水调度原
［5］
，因此，表 2 中溪洛渡 -向家坝 -三峡梯级水库的起蓄时间不会早于 8
［7］［6］［5］［4］
根据长江流域特性、上游大型水库建设和运行情况，从宏观的角度分析了水库汛末竞争性蓄水引发的问题，提出了长江上游水库统一蓄水的基本原则和建议。欧阳硕等针对流域干支流梯级水库汛末竞争性蓄水这一工程问题，在保证防洪安全的前提下，提出了一种新的蓄放水策略来判定流域梯级水库各水库的蓄水时机和次序，但其仅仅是生成了梯级水库联合蓄水调度非劣质解集，并没有提出能权衡好防洪、发电、航运等多目标的蓄水决策方案。彭杨等以梯级水库的发电、航运和排沙减淤为目标，建立了溪洛渡 - 向家坝梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型，得到满足梯级水库发电抬高关键时间节点蓄水水位研究，因而溪洛渡 - 向家坝梯级水库的发电效益增加不显著。和减淤要求的蓄水方案，但其仅仅考虑了发电、航运和排沙减淤效益，并未针对防洪调度开展适当三峡水库和溪洛渡、向家坝水库都是特大型水库，随着溪洛渡和向家坝水库的建成蓄水，在有
表2
蓄水日期
最高安全水位，下边界为 8 月 25 日起蓄的坝前最高安全水位；寻优区间 ⑤ 的上边界为 9 月 10 日起蓄
溪洛渡 - 向家坝 - 三峡梯级水库蓄水方案的起蓄和蓄满时间（步长 =5 或 6d）
溪洛渡 8 月 20 日— 9 月 10 日 8 月 20 日— 9 月 5 日 9 月 30 日 9 月 30 日 9 月 30 日 9 月 10 日向家坝 8 月 20 日— 9 月 10 日 8 月 25 日— 9 月 10 日 9 月 30 日 9 月 30 日 9 月 30 日 9 月 10 日三峡 8 月 20 日— 9 月 10 日 9 月 1 日— 9 月 15 日 10 月 31 日 10 月 31 日 10 月 31 日 10 月 1 日
第一层次人选” 计划项目（2013-2017）；武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金项目（2014SWG02）
— 1135 —
梯级水库联合蓄水调度优化模型及方法的系统研究较少。李义天等提出了三峡水库 9 月份分旬控制
［1］［2］
蓄水的方案，针对不同频率的洪水组合进行调洪演算，得到了 9 月各旬相应的防洪限制水位，并对其三峡水库综合效益的发挥，提前蓄水利大于弊。刘攀等建立了三峡水库蓄水调度函数的神经网络模