基于来水保证率的三峡水库蓄水调度图研究

１ 概 述
ｊ峡工 程是 治理长 江 和开发 利用长 江水 资源 的关
键 性 骨 干 工 程 ， 库 承 担 防 洪 、 电 、 运 和 枯 期 向 下 水 发 航
前 蓄水 、 阶段 蓄水 的水库 综合 效 益最 大 ； 心愿 等［ 分 刘 ５ １ 综 合 考虑 防 洪 、 电 、 航 和蓄 满 率等 要求 ． 发 通 建立 了多
Ｔａ ｌ ４ Ｌ ｍｉ ｄ ｂ ｅ ｉ ｔ ｗａｅ ｅ ｅ ｎ ｆｏ ｔ ｏ ｈｅ ｈ ｅ Ｇ ｒ ｅ ｅ ｔ ｒ ｌ ｖ ｌ ｉ ｒ ｎ ｆ ｔ Ｔ ｒ ｅ ｏ ｇ ｓ
将 蓄水 时 间提 前 至汛末 期 ，必 须 考虑汛 末各 旬 的 防洪 安全 问题 。 文将 沙市 警戒水 位 （ ３ 、 本 ４ ｍ） 寸滩 警戒 水位 （ ８ ． 作为 蓄水期 间 三峡水 库上 下游 的 防洪控 １ ０５ ｍ） 制 目标 ．以分析 三峡水 库汛 末提前 蓄水 不影 响上 下游
应 峡 出 库 流 量 在 ４ ０ ｍ３ 左 右 。确 定 三 峡 水 库 ９ ０Ｏ ０ ／ ｓ ～
首先进 行来 水 和下泄 流量情 景设 置 ，本研 究假 定 率 ９ ％设 计枯 水 、 ７ 保证 率 ９ ％设 计 枯水 、 常偏 枯 、 ５ 正 正 常 略偏枯 等 ５种来水 不利 情景 ， 同时假 定 《 三峡水 库优 化 调 度 方案 》 定 下 泄 （ 称 优 化 下 泄 ） 保 证 率 ９ ％ ∞ 规 简 、 ５
下 游 防洪要 求 ， 于 不 同来水 和 下游 需水情 景 的保证 率 水平 ， 可结 合 中期 水文 气 象预报 应 用 实施 。 基 并 在
调度 实践 中适度 承担 风 险 。 兼顾 综合 效益发 挥 ． 具有 可操 作性和 实用价值 。
关 键 词 ： 峡 水 库 ； 水 调 度 图 ： 证 率 三 蓄 保 中 图 分 类 号 ： Ｖ １ Ｔ ２４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ ０ ５ ｆ０ ０ — ０ ７ ０ １ ０ — ８ ２２ １ １３ ０ ２ — ４ ｌ
Ⅺ
下旬
１６ ０ ２０
Ⅺ
１７ ０ ０ １
１９ ０ ０ ０
９２ ８０
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
拍 砌
７
１
５
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８
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第３ 期
闵要 武 等 ： 于来 水 保 证 率 的 三 峡水 库蓄 水 调 度 图 研究 基
２ ９
４ 蓄水 调 度 图
４ １ 考 虑 上 下 游 防 洪 的 坝 前 限 制 水 位 ．
８０ ０ １ ０ ｍ／，０月 中旬 不 小 于 ７０ ０ ／，０月 下 ０ ～ ００ ０ ３ １ ｓ ０ ｍ３ １ ｓ 旬 不 小 于 ６５ ０ ／。 ０ ｍ３ ｓ
率约束 的三峡下 泄流量 过程 ， 表 １ 见 。 ３３ 考虑 两湖生态 水位 的三峡 下泄流量 约束 ．
三峡水 库蓄水 需要考 虑对下 游洞庭湖 和鄱 阳湖两
湖 的水位影 响不 至太大 ．同样 以基于保证 率水位 的概 ⅪⅪ 凇
念推求 对应 的三峡 下泄流量 约束 。 具体步 骤 ： 以现 有实 证率 水位 ； 据其 与螺 山、 根 九江 的相 应 水位关 系 ， 用 利
测资料 为基础 ．得 到洞庭 湖城陵矶 和鄱 阳湖湖 口的保
一 ∞ 一 ∞
２０ ０ ９年批 复 的 《 三峡 水库 优化 调度 方案 》 蓄 水方 案
为： ９月 １ ５日开 始 蓄 水 ， ９月 底 控 制 在 １ ６ １ ８ １ ５ — ５ ｍ，０
月底蓄 至 １５ ７ ｍ。而 泥 沙 专 家 组 认 为 ９月 ３ 日水 位 蓄 ０
至 １６ ６ ｍ对 水库 淤积 不会 造 成很 大 不利 影 响 。三峡 工 程 于 ２０ ０ ８年 汛末 开始 试验 性 蓄 水［， ２ ０ 、０ ９年 ３但 ０ ８ ２ ０ １
２ 保 证 率 定 义
本 研 究将 保证 率 定 义 为 以实 测 资料 系列 为 基础 ，
统计 分析 某 一量 级来 水 或某 一 水位 得 到保 证 的程 度 。
的最 高 蓄水位 分 别 只有 １２８ 和 １ １ ｍ，均未 达 到 ７． ｍ ７． ４
１ ５ 的 目标 ， 验 性 蓄水 的实 践说 明 ： 在 气候 变 化 ７ｍ 试 ①
水 文
第 ３ 卷 ｌ
３ 三 峡 下 泄 流量 约 束
３１ 《 ． 三峡水 库优化 调度 方案》 三峡下 泄流量约 束 的 《 峡 水 库 优 化 调 度 方 案 》 根 据 长 江 中 下 游 航 三 运 、生 态用 水 和 电力 系 统 安 全 稳 定 的 要 求 ，拟 定 ９ 月 份 下 泄 流 量 不 小 于 １ ０ ｍ ／ ，０月 上 旬 不 小 于 ００ ０ １ ｓ
』 Ｙ １＿１
（） １
多大 型水库 的建成 ， 三峡 水库 蓄水 形势越 来越 不乐 观 ， 如何兼 顾上 下游 的用水需 求及 综合 效益 发挥 显得越 来
越重要 。
式 中 ： 表示排 序号 （ ／ ７ ， 取值 为 ｌ２ ３ 、 、 …… ）～为样 本数 ， ；
采 用实 测 系列资料 ， 计量从 大到小 降序 排列 。 统 本研 究以宜 昌 １平 均流量作为 三峡 来水 （ ３ 三峡建 库 后 ，部 分 资 料 予 以还 原 ） ，选 用 了 １ ９ ～ ９ １年 、 ８０ １４
庭 四水 和汉江 等大支 流的保证 率旬平 均来水 ，根据宜 咖 湖 窨 ｇ
表 １ 三峡 各 旬 保 证率 平 均 来 水 量
Ｔ ｂｅ Ａ ｅａ ｅ ｉｆ ｗ ｏ ａ ｈ ｔｎ ｄ ｙ ａ Ｔ ｒｅ Ｇ ｒｅ ａ ａｅ ｎ ｇ ａａ ｔ ｄ ｆ ｑ ｅ ｃ ａ ｌｌ ｖ ｒｇ ｎ ｏ ｆｅ ｃ ｅ — ａ ｔ ｈｅ ｏｇ ｓ Ｄ ｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｒｎｅ ｒ ｕ ｎ ｙ ｌ ｅ ｅ
进行 检验修 正 。 ９ １ 以 ～ Ｏ月各旬 实测最 大洪水数 据作 为
调 洪计算 基础 ．在实 时调度 时考 虑适 度承 担风 险 以兼 顾 综合效 益发挥 ，蓄水期 间将 上游 的防洪 目标 拟定 为 不 因为 三峡 水库 蓄水 过 高 致使 寸 滩 站超 过 警 戒水 位 。 下 游 防洪 目标 以沙市 警戒 水位 ４ ｍ 作为 控制 目标 ， ３ 相
水位 流量 关 系 曲线 推算 螺 山 、 江流 量 ： 九 统计 清 江 、 洞 昌至螺 山 区间 、螺 山至九江 区间 的来 水组成 ，由城 陵
矶 、湖 口保证率 旬平均 水位 推算其对 应 的三峡下泄 流 ” 量 需求 。分别如 表 ２ 表 示 。 咖 彻瑚 所 、 ３
３２ 基 于荆江 河段来水 保证率 的三 峡下泄流 量约束 ． 因荆 江河段 来水 主要来 源于三 峡 ，清 江及沮漳 河 来水 比例 较小 ，考虑直 接将 三峡来水 过程作 为荆江 河 段 的来水 ， 分析其 来水保 证率 ， 得到基 于荆 江来 水保证
第３ 卷 第 ３ １ 期
水
文
Ｊｎ． ０ １ ｕ ．２ １
２ １ 年６ ０１ 月
Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ Ｃ ＮＡ ＨＩ ＨＹＤＲ０Ｌ Ｙ ＯＧ
基 于来 水保 证 率 的三 峡水 库 蓄 水调 度 图研 究
闵要 武 ， 张 俊， 邹红 梅
（ 江水 利委 员会水 文局 ， 北 武 汉 ． ０ １ ） 长 湖 ４ ０ ０ ３ 摘 要 ： 出基 于 保 证 率 的 三 峡 水 库 来 水 和 下 游 需 水 计 算 方 法 ： 旬 为 时 间尺 度 ， 建 对 蓄 水 不 利 的 来 提 以 构 水 和 下 游 需 水 的 组 合 情 景 ， 到 基 于 来 水 保 证 率 的 三 峡 水 库 分 阶 段 蓄 水 调 度 图 。 调 度 图 可 充 分 考 虑 上 得 该
的三峡 蓄水 最优调 度 图 ，然 而 随着 ＿ 水库 上游一 大 二峡 批大 型水库 和调水 工程 的建 成 ，必将 导致汛后 入库 流
量 的减 少 ． 同时 中下游 的供 水需求 呈不 断变化 的趋势 ． 此类研 究 的实践指 导意 义仍 显不 足。 因此 ， 根据 水文气 象 中长 期预 测预报 ，针 对不 同 的来 水量 级和下 游需水 情况 ， 建立 不 同的蓄水 调度 方案 ， 具 可操作性 。 更
渤拗 瑚 姗
４６ １６ ６ ∞∞ ∞∞ ∞ 詈 ；
， ； ｌ
单 位 ：ｍ３ ／ ｓ
（３ ） ｍ／ ｓ
上 旬
９月
中旬 下旬 上旬
１ ０月
中旬
㈣舢
１５ ０ ５０ ７ ９ １０ １３ ｏ ５ ｏ １３ ０ ４０ １６ ０ ３０ １１０ ３ ０
目标 蓄水调 度模 型 ， 到 了三峡水 库优化 蓄水 调度 图。 得
以上研 究 均基 于优化 技术 ，试 图建立适 应于 任何情 景
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游补水 等综合 利用 任务 。 长 江三 峡水利 枢纽 初步设 计 《
报告 》 】 三 峡水 库综 合 利用 调 度 的方 式 为 ： ｌ １ 规定 每年 汛 期 ６月 １ ０日～ ９月 ３ ０日水库 按 防洪汛 限水位 １ ５ ４ ｍ运 用 ，０月 １日开 始 蓄 水 ，库 水 位 逐 步 上 升 至 １５ ｌ ７ ｍ。
建立 三峡水 库水 动力学 模 型 ，模 拟ｊ峡 不 同坝前
水 位 和 不 同 来 水 情 况 ，得 到 以 三 峡 入 库 流 量 为 参 数 的
三峡坝前 水位 与寸滩 水位相 关关 系 ，并利用 实测 资料
４２ 基于保 证率 的蓄 水线 ．
４２１ 蓄 水 线 绘 制 方 法 ．．
ｍ他
防洪 的各旬 限制 水位 。
Ｄａ ｍ ａ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｆ ｅ ｃ ｔｎ ａ ｒ ｍ ｅ ｔｍｂ ｒ ｔ ｔ ｅ ｂ ｇ ｎ ｉ ｇ ｏ ａ ｈ ｅ －ｄ ｙ ｆｏ Ｓ ｐ ｅ ｅ
ｔ ｔ ｂ ｒ ｂ ｏ ｓｄ ｒ ｎ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｌ ｏ ｏ ｔｏ ｉ ｏ Ｏｃ ｏ ｅ ｙ ｃ ｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｆ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｍ ｏ
和人类 活动影 响 的共 同作用 下 ，上游来 水 和 中下 游 的
借鉴经 验频 率 的计 算方 法 ，来水或 水位 的保证 率计算
公式 如下 ：
供水需 求呈 明显变 化趋 势 ；② 初设 调度 方式 和优化 调
度方案 在实用 性方 面存 在一定 的不 足 ：③ 随着上游 众
ｐ 午 ｘＯ％ ＝ ｌ０
１ ４ ～ ０ ９年 共 １ ６年资 料 。以旬 为 时段 ， 计 三峡 ９－０ ９６２ ０ １ 统 ， － １
汛 末开始 的 蓄水 时间及 蓄水 方式 的选定 直接关 系
到水库 的综合 利用效 益 ，一直 是三 峡 蓄水 策 略研究 的 焦 点 。李 义天等［ 彭 杨等［ 究认 为 ： 峡水 库汛末 提 ４ １ 、 ５ １ 研 三
时 ， 寸 滩 水 位 不 超 过 警 戒 水 位 为 目标 ， 行 防 洪 补 偿 以 进
计 算 ，得到 综合考 虑 三峡水 库上 下游 防洪 目标 的三 峡 ９１ ～ ０月各旬 初坝 前 限制 水位 ， 见表 ４ 。
表 ４ 三峡 ９ １ 月 各 旬 初 坝 前 限制 水 位 《 合 防 洪 目标 ） —Ｏ 综
Ｏ 了典 型 枯 水 年 来 水 （ ９ ９ １ ９ 、０ ２ ２ ０ １ ５ 、９ ７ ２ ０ 、０ ６年 ） 保 证 咖 ６ 、
月旬 平均来水 ， 并计算 各种来水保证率 ， 如表 １ 所示 。
收稿 日期 ： ０ ０ １ — １ ２ １— ０ ２ 作 者简 介 ： 闵要 武 （ ９ ８ ） 男 ， １ ６ 一 ， 湖南 浏 阳人 ， 级 工 程 师 ， 要 从事 水 文预 报 及 水 库 调 度 方 面 的 研 究 。Ｅ ｍ ｉ ｍｉｙ ＠ｃｈｃ ｒ． １ 高 主 — ａｌ ｎ ｗ ｊ ． ｎ ｃ ： ｏ ／