长江上游干流梯级水库群防洪库容互用性初探.pdf

第28卷第3期
水科学进展
2017年5月
ADVANCES IN WATER SCIENCE
Way,2017
D01:10.14042/.cnki.32.1309.2017.03.013
长江上游干流梯级水库群防洪库容互用性初探
周新春,许银山,冯宝飞
长江水利委员会水文局,湖化式汉430010)
摘要:根据《长江流域防洪规划》,长江上游已投人运行的、具有防洪功能的大製控制性水库总预留防洪库容超
360化m3,需研究科学实用的防洪调度方法。在定义防洪库容互用性义的基础上,探讨了长江上游水库群间防
洪库容的互用性,提出了基于库容互用性的水库群防洪调度方法。以金沙江下游梯级和三峡水库为例,分析了
者之间防洪库容的互用比例。研究结果显示,対于1981年、1982年和1998年3个典型年的洪水,金沙江下游梯级
水库相对于三峡水库防洪库容的互用比例在0.80~0.97之问,并受拦洪量比例和拦蓄时机的影响。在实时防洪
预报调度中,可根据水库群所处状态及防洪形势,基于防洪库容互用性研究成果,结合水文气象预报,科学有效
地调度洪水。
关键词:防洪库容;水库群:;联合防洪調度;互用性:长江上游
中图分类号:TV697.1
文献标志码:A
文章编号:1001-6791(2017)03-0421-08
2016年长江上游纳入长江防汛抗?总指挥部联合调度的水库有21座,兴利库容约520化m3,防洪库容
约360亿m3。由于水库的建设主体多元、开发任务与利益诉求不同,防洪与兴利的矛盾突出;特別是各水库
大多单库独立运行,相互之间缺乏统一协调,上游水库的週控直接影啊下游水库的运行,甚至可能因同步泄
洪、集中蓄水而加重水旱灾害,水库群联合调度已成为当今流域管理临的世界性难题。实吋防洪预报调度
是以批复的水库(群)调度规程为依据,以防洪形势分析为基础,以库水位、出库流量或防洪保护对象水位
流量)为控制目标,结合水文气象预报制定不同的联合调度方案供決策者会商比选。受长江上游来水的丰
枯变化、水库运行状况等因素影响,在实时调度中长江上游水库群可能出现可利用库容大于所划定预留防洪
库容的现象,或针对不同的洪水组成防洪库容利用效率不高的情况。这些都给联合防洪调度方案的制定提出
了更高的要求,亟需研究科学实用的水库群联合防洪调度方法,充分发挥水库群综合效益。
20世纪60年代以来,国内外诸多学者对水库调度理论和方法进行了大量研究,内容可以大致分为3个
方面:调度理论和模型、模型求解算法和调度成果应用技术。针对水库群联合防洪调度,国内外
学者从汛期运行水位动怎控制的角度进行了积极探索。刘禁等?开展了单一水库分期汛限水位的优化设计
研究,郭牛练等”建立了考虑梯级上下游水库间补偿特性的梯级水库汛限水位设计与运用模型,张改红
等。提出了一种确定梯级水库联合顶报调度方式的优化方法,谭乔风等?开展了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。上述这些研究主要是从水库设计汛限水位调整和防洪库容重
新分配的角度开,没有涉及水库群间防洪库容补偿互用特性的定量分析,其中文献[7,9虽然考虑了梯
级水库之间的补偿作用,但认为梯级水库间防洪库容的补偿作用是等效的。木文提出以防洪库容总量满足防
洪要求及防洪库容空间分布符合洪水组成与发生规律为原则,开展水库群防洪库容互用性探讨研究。防洪库
收稿日期:2016-09-13;网络出版时间:2017-04-26
网络出版地址:htp://kns.cnki.net/kcms/ detail,/32.1309.P.20170426.0931.008.html
基金项目:国家重点研发计刘资助项目(2016YFCO402708);国家国际科技合作专项资助项目(2014DFEA71910)
作者简介:周新春(1962),男,湖南岳阳人,教授數高工程师,主要从事长江流域水文情报预报、水库调度技术等
研究。E-mail:zhouxc@cjh.com.cn
通信作者:许银山,E-mail:xuys@ejhn,com.cn
万方数据
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水科学进展
第28卷
容互用性是指若水库群有共同的防洪任务(日标),实时调度中,针对同一场洪水利用不同水库的防洪库容
达到相同防洪效果的性质。依据防洪库容互用性分析成果,即可针对不同的洪水组成选择合适的水库拦蓄洪
水,将超额洪量在各水库间进行科学分配;同时若水库群可利用库容大于划定预留的总防洪库容,可对部分
水库水位进行动态浮动控制。
1研究对象概况
长江宜昌以上为长江流域上游,集水面积约100万km2。长江.上游已规划建设了长江.三峡、金沙江溪洛
渡、向家坝等一批库容大、调节性能好的水库,水库群总调节库容约1000余亿m3,预留防洪库容500余亿
m3。自2013年起,国家防汛抗?总指挥部逐年对各年度的“长江上游水库群联合调度方案”进行审査批
复,按照批复的“2016年长江上游水库群联合调度方案”,2016年长江上游纳入水库群联合调度的水库共计
21座(如图1所示),兴利库容约520亿m,防洪库容约360化m,在确保自身枢纽安全的情况下,多数水
库承扭着水库所在流域及长江中下游的防洪任务。除此之外,还有《长江流域综合规刘(2012-2030年)》、
《长江流域防洪规划》、《长江洪水调度方案》、《长江防御洪水方案》及各水库年度度汛方案等调度规程及方
案,均是指导长江游水库群实时防洪预报调度的基础和准则。上述调度規程及方案明确了长江上游水库群
联合调度范、调度原则与目标、调度方案、调度权限、信息报送及共享等方面的内容,确定了水库群预留
防洪库容的大小及时间,规定了各防洪保护对象的代表水文(位)站及防洪标准,初步制定了针对不同防洪
保护对象、不同米水组成条件下水库群的启用次序。然而,现有调度规程及方案主要是针对设计标准洪水,
发生慨率小、重现期长。若在实时防洪预报调度时,能把握参与联合防洪凋度的水库群之间防洪库容的互用
生,可大大提高防洪调度比选方案制作的时效性和科学性,在兼利用防洪库容少和综合效凎优的日标下
将防洪保护对象的超额洪量在各水库之间进行合理分配,并对部分水库实时运行水位进行动态控制,这也是
本文的研究目标。
白龙江
紫坪埔
宝亭子日
大渡河,彭山
口珠
河溪
锦屏级
金溪
嘉
武胜
陵
草街
金沙江
桐子林
瀑布沟峨边沙湾
五通桥
高场
北帝
C
、O
梨阿全龙鲁观
寸滩
园海玄开地意枝
°落家向
宜
朱
渡坝
沱
沙水
汇流节点、水库
思沱
构林
河流
(方向
水文站
皮
12016年纳人长江上游水库群联合调度范围的水库概化
Fig. 1 Generality graph of the multi-reservoir system in the upper Yangtze River before 2016
2研究方法
在分析长江上、中游洪水发生规律、同步性、地区组成、防洪需求等基础上,首先分析单个支流水库(群
与下游干流水库(群)之间防洪库容的互用性,然后逐步扩展至分析多个支流水库(群)与下游干流水库(群)之
间防洪库容的互用性,最后分析整个三峡以上水库群与三峽