不同补偿调度方式下三峡水库分期汛限水位控制

不同补偿调度方式下三峡水库
分期汛限水位控制
杨春花，许继军，董玲燕
(长江水利委员会长江科学院，湖北武汉430010)
摘要：在径流统计分析的基础上，确定三峡水库汛期分期，并分别研究了两种防洪补偿调度方式下的各分期汛限水位。

初步分析结果认为，在满足原设计防洪安全要求的前提下，对荆江河段防洪补偿的调度方式，则j峡水库汛期汛前期汛限水位155m，主汛期汛限水位维持145m不变，汛末期水库运行水位为155m；对兼顾城陵矾地区防洪补偿的调度方式，则汛前期汛限水位151m，主汛期汛限水位维持145m不变，汛末期汛限水位为147m。

这样的分期控制汛限水位不仅可以满足防洪要求，而且可以提高洪水资源的利用率。

关键词：分期汛限水位；补偿调度；防洪安全；三峡水库
Fl ood Li m i t Le v e l St udy f or Three G or ges R es e rvo i r under D i f f e r ent C om pens at i on O per at i on
Y ang C hu nhua，X u Ji j un，D ong L i ng／an
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A bs t r a ct：The s t ages of f l oo d l i m i t f or T ht e e G or ge s R e ser v oi r w er e de ci de d ba se d o n r un of f s ta t is t ic a l ana l ysi s，a nd t w o com pens at i on oper at i ons f or f l ood r egul at i on w e r e used t o de t e r m i ne t}l e l im i t l evel．T he r es ul t s s ho w t hat t he l i m i t l ev el s of R es er vo i r i n pr ef l ood，f l oodi ng and pos t f l oo d8e"18011ar e155，145m and155m r es pect i vel y und e r t he c om pe ns a t i on ope r at i on t o Ji ngj i ang sec t i on of Y angt z e R i ver,and ar e151，145m and147m r es pect i vel y under t he c om pe nsa t i on oper at i on t o CheIl l i n舀i area．1'I Ie t w o c om pe nsa t i on ope r at i on c al l a l l m e e t t he r e qui r em ent s o n f l ood c o ntr01．
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中图分类号：TV697(263)文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)08-0015—04
目前在我国许多大中型水库汛期运行中，仅考虑一个固定不变的设计汛限水位f l I。

这类控制方法经常会导致水库汛期大量弃水、而汛后蓄水达不到兴利水位的现象，造成水资源的浪费。

对于具有明显季节性洪水变化规律的水库，可以采取汛限水位分期控制方式来提高水库兴利效益。

水库分期汛限水位设计方法的一些研究见文献方面也已有一些12-51。

三峡水库汛限水位分期研究见㈣。

本文根据三峡水库对荆江防洪与兼顾城陵矶防洪两种不同的补偿调度方式。

运用数理统计法对三峡水库6月1日至9月20日期间洪水进行汛限分期分析。

通过调洪演算，讨论各分期汛限水位控制方案。

1水库汛限分期
以宜昌水文站1890年也008年的6月1日至9月20日实测流量为依据，分析确定三峡水库汛限分期。

1．1径流统计分析
宜昌站1890年～2008年实际来水量统计见表1。

可见．7月上旬来水量开始变大，到7月下旬达到最大。

由此，可将6月1日~6月30日划分为汛前期．7月1日～8月31日划分为主汛期，而9月1日至2013为汛末期。

1-2年最大洪峰与日最大流量统计分析结果
实测资料统计分析显示，宜昌站年最大洪峰值出现在7月、8月的次数最多，峰值也较大；其余
收稿日期：2010-03—25
基金项目：国家自然科学基金面上项目(U0970151)；长江科学院公益性科研项目(Y W F0901)
作者简介：杨舂花(1985一)，女，江西九江人，工程师，硕士，主要从事水文学及水资源规划管理面研究．
W a t er Pow er V01．36N o．8固
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表1三峡水库宜昌站汛期各旬来水量百分比统计％月旬占汛期比月旬占汛期比
上4．8l上9．04 6中5．528中9
下7．47下9．55
上9．17上8．8
9
7中10．02中8．47
下l O．33
月份出现次数相对较少，其中最大洪峰出现在1986年9月4日。

日最大流量基本呈现由小到大，再由大到小的规律，在9月初出现一簇洪峰，与长江流域秋汛相对应。

因此。

6月1日至30日划分为汛前期，7月1日至9月10日划分为主汛期。

9月11—20日划分为汛末期。

据此，考虑到统计资料中9月上旬出现过唯一的一个大于70000m3／s的洪量。

为安全起见，将9月上旬划分至主汛期显得更为稳妥。

2三峡水库防洪补偿调度方式
依据水利部2009年批复的《三峡水库优化调度方案》。

三峡水库进入正常运行期以后的防洪调度方式可分为：
(1)对荆江河段进行防洪补偿的调度方式(以下简称“方式一”)。

该方式主要适用于长江上游发生大洪水的情况。

汛期防洪调度时，如三峡水库水位低于171．0m，则按沙市站水位不高于44．5m控制下泄流量；当库水位在171．0～175．0m之间时。

控制补偿枝城站流量不超过80000m3／s。

在配合采取分蓄洪措施条件下控制沙市站水位不高于45．0m。

‘
(2)兼顾城陵矶地区防洪补偿的调度方式(以下简称“方式二”)。

其主要适用于长江上游洪水不大，三峡水库尚不需为荆江河段防洪大量蓄水，而城陵矶水位将超过长江干流堤防设计水位，需要三峡水库拦蓄洪水以减轻该地区分蓄洪压力的情况。

汛期在调控城陵矶地区洪水而需要三峡水库拦蓄洪水时，如库水位不高于155．0m，则按控制城陵矶水位34．4I l l进行补偿调节。

当库水位高于155．0m之后。

按对荆江河段进行防洪补偿调度。

以上两种防洪补偿调度方式．涉及到宜昌至枝城及宜昌至螺山区间入流．宜昌至枝城区间人流主要来自清江，清江平均洪量约占枝城来水的3％嘲；宜昌至螺山区间除清江等支流外．还有洞庭湖泗水汇入，宜昌站各时段洪量约占螺山的64％一69％嘲，据此可以推算出：当荆江河段水位需控制在44．5m 以下时。

三峡水库最大下泄流量则不能超过55000 m3／s：当荆江河段流量需控制在80000m3／s以下时，三峡水库最大下泄流量需不超过77600m3／s；当城陵矶水位需控制在34．4nl以下时．三峡水库最大下泄流量需不超过41000m3／s。

3分期汛限水位
3．1汛前期
以来水较大的1908年为典型年．设计时段采用30天，按l天、3天、7天、15天、30天洪量同频率控制放大。

得不同频率下的设计洪水过程线。

依据三峡水库两种防洪补偿调度方式，分别以145、147、149、15l、153m和155m作为起调水位进行调洪计算。

其中对实际发生洪水过程进行防洪补偿调度的计算结果见表2。

分析计算可知：
(1)在汛前期，长江洪水普遍偏小。

无论运用何种防洪补偿调度方式。

在起调水位不超过155m 情况下，均能保证1908年6月的调洪演算过程中最高库水位不超过155m。

对荆江河段与兼顾城陵矶地区两种防洪补偿调度下最大下泄流量分别为55000、41000m3／s。

(2)在汛前期，遇分期100年一遇洪水，无论从拟定的何种水位起调，对荆江河段与兼顾城陵矶地区两种防洪补偿调度方式的水库最高水位均不超过157m。

水库淹没范围小于水库初期运行期正常高水位的淹没范围。

(3)采用方式一，若水位从155m起调，遇1000年一遇洪水，水库最高调洪水位为157．5nl，低于三峡水利枢纽工程设计100年一遇洪水位166．9 n1．没有加大下泄流量。

若采用方式二．水位从155 m起调，遇100年一遇洪水，其三峡最大下泄流量
表2三峡水库汛前期实际发生洪水两种防洪补偿调度方式的计算结果咽W at er Pow er V01．36N o．8
三：：：三：：竺兰：!：：!：：：!三!兰竺2：三竺：竺：竺三：至竺!兰：!：．誓二三‘：蓄裔i il
为55000m3／s，超过从145I TI起调时的最大下泄流量，从而导致城陵矶处水位超过34．4m；同时其水库蓄洪量小于从145I n起调时水库蓄洪量，从而增加了下游防洪压力。

(4)汛前期洪峰流量的虽级较小，发生大洪水的概率也较小，若仅对荆汀河段进行防洪补偿调度。

则水库维持155m运行是可行的，不会增加荆江河段的防洪风险和负担；但若考虑兼顾城陵矶地区的防洪补偿调度，则水库应控制在151nl运行。

3．2主汛期
以来水较大的1982．7典型洪水过程放大洪水过程线，得不同频率下的洪水过程线。

分别以145、146I TI和147m作为起调水位进行三峡水库调洪计算。

其中对实际发生洪水过程进行防洪补偿调度的计算结果见表3。

分析计算可知：
表3三峡水库主汛期实际发生洪水两种
防洪补偿调度方式的计算结果
器帮磐址最大最大下坝前最高l k位／m水库蓄洪艟／亿m，水位，洪峰流量／泄流量／————m m3．s—m3．8一-(方式一)(方式二)(方式一)(方式二)
(1)无论运用何种防洪补偿调度方式，对于各种起调水位，对实际发生洪水，三峡水库最大出库流量为55000m3／s，能保证荆江的行洪安全。

两种防洪补偿调度方式下坝前最高调洪水位分别为148．0、155．9m。

因此对实际发生的洪水，在主汛期依靠三峡水库的拦洪作用．各起调水位均不致使荆江河段发生洪灾。

且满足大坝安全要求。

(2)在主汛期，水位从145m起调，遇分期100年一遇洪水，方式一与方式二两种防洪补偿调度方式下水库最高调洪水位分别为158．5、166．7m，水库蓄洪量分别为79．7亿、143。

2亿m3，最大下泄流量均为55000m3／s；遇分期l000年一遇洪水两种调度方式下水库最高调洪水位分别为172．5、173．3 111，水库蓄洪量分别为196．8亿、204．2亿m3，最大下泄流量均为77600m3／s：遇分期10000年一遇洪水。

两种调度方式下水库最高调洪水位均为175m．水库蓄洪量均为221．5亿m3．最大下泄流量分别控制在99800、102338r n3／s以内。

此结果均满足防洪调度的要求。

(3)在主汛期，当采用方式一时．水库水位从147m起调。

遇1000年～遇洪水，可控制下泄流量不超过77600m3／s，而坝前最高调洪水位为171．5 m，水库蓄洪量为177．3亿m，，相对于从145m水位起调，增加下游的分蓄洪量。

当采用式二时，库水位从147m起调。

遇l000年一遇洪水．可控制下泄流量不超过77600m3／s。

而坝前最高调洪水位为174．3m，水库蓄洪量为204．2亿m3，相对于从145水位起调。

没有增加下游的分蓄洪量；而其坝前最高水位也相应抬升了近2nl。

扩大了库区周围的淹没面积。

与方式一相比。

后者三峡水库坝前最高水位均不小于前者。

即兼顾城陵矶地区的防洪补偿调度为减轻城陵矶处的防洪压力，充分利用三峡水库的防洪库容，导致其蓄洪量均大于前者的蓄洪量，同时使得三峡水库为紧接下来的洪水预留的防洪库容减小，增加了三峡水库的防洪压力。

(4)综合以上分析可知，主汛期发生特大洪水的概率较大，无论采用何种调度方式．为了不降低水库的防洪标准。

水库在主汛期最好保持原汛限水位145111不变。

这样即使长江发生大洪水。

也不会增加防洪风险。

3．3汛末期
1896年典型洪水，设计时段采用7天，按l天、3天、7天洪量同频率控制放大。

得不同频率下的设计洪水过程线。

依据三峡水库两种调度方式，分别以145、147、149、151、153i n和155m作为起调水位进行调洪计算，结果见表4、5。

表4三峡水库汛末期实际发生洪水对荆江河段的
防洪补偿调度计算结果
表5三峡水库汛末期实际发生洪水兼顾城陵矶地区的
防洪补偿调度计算结果
(1)对于实际发生洪水进行调洪计算的各种起调水位，三峡水库最大出库流量控制在55000m3／s 以内．能保证荆江的行洪安全。

方式一下坝前最高调洪水位均与起调水位相同：而式二下三峡坝前最高调洪水位与起调水位相比均有所抬高。

但均不
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i二i：：jⅪ竺!竺：：：：：：2
超过156m。

在起调水位为149m时，三峡水库最大下泄流量加大为55000m3／s．不能保证城陵矶处水位处于34．4I T I以下，从而增加了下游城陵矶处的防洪压力。

因此在汛末期实际发生的洪水不大，三峡水库基本上不发挥蓄滞洪作用，就能满足荆江河段防洪要求。

同时保证大坝安全；但若兼顾城陵矶处防洪要求，则三峡水库需蓄水，且起调水位不可抬高过多，否则会加重城陵矶处的防洪压力。

(2)在汛末期，分别采用对荆江河段的防洪补偿调度方式及兼顾城陵矶地区的防洪补偿调度方式，水位从145m起调，遇分期100年一遇洪水。

水库最高调洪水位分别为145．6、155．1r f t。

水库蓄洪量分别为2．9亿、57．5亿m3。

最大泄流量均为55000 m3／s：遇分期1000年一遇洪水水库最高调洪水位分别为151．1、156．7m，水库蓄洪量分别为31．6亿、67．9亿m3，最大下泄流量均为55000m3／s，此结果均满足荆江河段的防洪调度的要求；同时说明采用方式二当100年一遇以上洪水城陵矶处水位均超过34．4m。

(3)在汛末期，采用方式一，库水位从155m 起调，遇分期100年一遇洪水。

水库最高调洪水位为155．4m，水库蓄洪量为2．9亿m3。

最大泄流量为55000m3／s；遇1000年一遇洪水，可控制下泄流量不超过55000m3／s．而坝前最高调洪水位为169．7 m。

水库蓄洪量为31．6亿m3，相对于从145水位起调。

并没有增加下游的分蓄洪量。

若采用方式二。

库水位从155m起调，遇分期100年一遇洪水．水库最高调洪水位为157。

2m。

水库蓄洪量为14．9亿m3，最大泄流量为55000m3／s，水库蓄洪量有所减少．同时遇50年一遇及20年一遇洪水三峡水库最大下泄流量均由145m起调时的41000m3／s上升到55000m3／s。

增加了下游城陵矶处的防洪压力．但能满足荆江河段的防洪要求。

试算发现。

起调水位为147m时，遇100年一遇及1000年一遇洪水。

三峡水库的最大下泄流量与蓄洪量均与起调水位为145m时相同，且水库坝前最高水位不超过159m。

小于100年一遇洪水对应的水库设计洪水位166．9 m；同时，遇100年一遇以下洪水，均能保证水库最大下泄流量在41000m3／s以内。

(4)综合以上分析可知，汛末期之后发生大洪水的概率很小。

并且为了提高水库汛后蓄满率．同时不降低水库的防洪标准，若采用方式一，建议水库在汛末期从155m水位起调；若采用方式二。

建议水库在汛末期从147m水位起调。

4结诊
_’…
原设计案及两种补偿调度式的三峡水库汛母W at er Pow er V oL36N o．8限分
g
*
圈3三峡水库汛期分期汛限水位控制方案
(1)在汛前期，长江洪水量级较小，发生大洪水机会不大，采用方式一。

当起调水位为155m时，期间遇100年一遇及以下洪水时．三峡水库不需蓄水即可满足下游荆江河段的防洪要求。

若采用方式二，起调水位可控制在151m。

(2)主汛期，长江发生大洪水的几率较大，为了不降低三峡水库的防洪标准。

三峡水库汛限水位最好还是维持原方案145m不变。

(3)在汛末期，长江来水较小，若采用方式一，水库水位可提高至155i n运行。

其水库蓄洪量与从145m水位起调时的蓄洪量相同且能保证荆江河段的行洪安全；若采用方式二，库水位只能控制在147ii"1以内运行。

方能保证城陵矶处防洪标准与起调水位为145m时的相同。

‘
(4)在不增加长江中下游防洪风险的前提下，汛前期适当抬高汛限水位可增加水库对小洪水的调节利用能力：汛末期适当抬高汛限水位可缓解汛期过后长江上游水库蓄水间的矛盾，同时提高水库蓄满率。

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(责任编辑陈萍)。