水庫興利調(diào)度概述

20世紀初，由于大量水庫和水電站的興建，促進了河川徑流調(diào)節(jié)理論的發(fā)展，開始應用經(jīng)驗的方法（以實測水文要素為依據(jù)）利用水庫對洪水和枯水進行調(diào)節(jié)。1926年，蘇聯(lián)莫羅佐夫提出水電站水庫調(diào)配調(diào)節(jié)的概念，而后逐步發(fā)展形成以水庫調(diào)度圖為指南的水庫調(diào)度方法。這種方法至今仍被廣泛采用。50年代以來，由于現(xiàn)代應用數(shù)學、徑流調(diào)節(jié)理論、計算機技術及控制技術的迅速發(fā)展，使得以最大經(jīng)濟效益及社會效益、環(huán)境效益為目標的水庫優(yōu)化調(diào)度得到迅速發(fā)展，特別是以水電站和電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行為目標的優(yōu)化調(diào)度技術日益完善，并在實際運用中取得了初步的效果。中國自20世紀50年代開始大規(guī)模的水利工程建設，并隨之逐步開展了系統(tǒng)的水庫調(diào)度工作。運行中的大型水庫普遍研究和擬訂了本水庫的調(diào)度方式、綜合利用水庫調(diào)度、水庫水沙調(diào)度，實踐方面也有相當?shù)陌l(fā)展，在水庫優(yōu)化調(diào)度、水電站經(jīng)濟運行及擬訂庫群最佳運行策略等方面，亦取得了積極成果和初步實效。

興利調(diào)度的主要內(nèi)容包括：編制水庫調(diào)度運用規(guī)程，擬定各項興利任務的調(diào)度方式，制定水庫年度調(diào)度計劃，確定水庫實時調(diào)度的規(guī)則和必要措施等。

水庫興利調(diào)度水庫調(diào)度規(guī)程

水利部頒布的《綜合利用水庫調(diào)度通則》，要求大型及重要的中小型水庫編制本水庫調(diào)度規(guī)程。內(nèi)容一般包括總則、運用指標、防洪和興利各方面的調(diào)度原則和調(diào)度方式、年度調(diào)度計劃的編制和執(zhí)行方法、有關注意事項等。一般由設計單位協(xié)同水庫管理部門共同制定，并結(jié)合運行實踐逐步修訂和完善。

水庫興利調(diào)度水庫興利調(diào)度方式

在確保大壩安全和滿足下游防洪要求的前提下，使水庫興利效益最大的調(diào)度方法。它是保證水庫經(jīng)濟運行的依據(jù)，一般有：①保證運行方式，即遭遇豐水年時，根據(jù)需要與可能向各興利部門加大供水，以盡可能擴大興利效益。③降低供水方式，即遭遇特枯水年時，按各興利部門保證率的高低分別減少供水，并盡可能使因減少供水而造成的損失最小。

（1）發(fā)電調(diào)度方式。①對于具有長期調(diào)節(jié)能力水庫（指年或多年調(diào)節(jié)水庫）的水電站，一般應繪制水庫調(diào)度圖。在實際運行中，根據(jù)面臨時段的庫水位按調(diào)度圖決定其發(fā)電出力。對于具備條件的水庫，還應結(jié)合水文預報擬訂各運行期的最佳調(diào)度方式。②對于僅具有日調(diào)節(jié)能力水庫的水電站，日發(fā)電量由日入庫徑流量決定，在枯水季節(jié)，應根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)峰要求擬訂逐時發(fā)電出力。在豐水季節(jié)，當入庫徑流量達到水電站最大過流能力時，一般應停止日調(diào)節(jié)，使水庫盡量維持在正常蓄水位，并按機組最大出力工作，以減少電能損失。對于具備條件的水庫，還可結(jié)合短期水文預報，擬訂遭遇中小洪水時提高發(fā)電量的調(diào)度計劃。③對于徑流式水電站，水庫應維持在正常蓄水位運行，電站按入庫徑流量工作。對于一些有條件的低水頭徑流式電站，在遭遇洪水時，可研究采用在系統(tǒng)低谷負荷時段加大泄洪量、高峰負荷時段減少泄洪量的間隙泄洪，以提高水電站的發(fā)電量和調(diào)峰出力。

（2）灌溉或供水調(diào)度方式。對于具有長期調(diào)節(jié)能力的以灌溉、供水為主的水庫，應繪制水庫調(diào)度圖，劃分出正常供水區(qū)，加大供水區(qū)、降低供水區(qū)。在實際運行中，根據(jù)面臨時段的庫水位在調(diào)度圖上的位置，決定供水狀況。①庫水位位于正常供水區(qū)，即按灌區(qū)及供水對象的正常需求供水。②庫水位位于加大供水區(qū)，可按擴大效益的需求加大供水。③庫水位位于降低供水區(qū)，應及早減少供水，以免造成集中破壞。灌區(qū)內(nèi)的骨干水庫要與區(qū)內(nèi)中小水庫及塘堰、機（電）并合理配合運用，以充分利用各類工程的供水、蓄水能力，達到擴大灌溉范圍及提高灌溉保證率的目的。

（3）綜合利用調(diào)度方式。承擔兩種或兩種以上興利任務水庫的調(diào)度方式。

在水庫調(diào)度中廣泛采用的調(diào)度圖， 多以歷史實測徑流資料為樣本，根據(jù)水庫各設計參數(shù)值及特征水位，進行徑流調(diào)節(jié)計算， 偏安全地決定各種調(diào)度方案的適用范圍， 即對于同一決策， 相應一定設計保證率的水文情況各種可能出現(xiàn)的水庫水位的包線， 即為所求的調(diào)度線。根據(jù)水庫的調(diào)節(jié)性能及其承擔的水利任務， 常見的有如下幾種類型。

水庫調(diào)度圖興利調(diào)度圖

為以興利(發(fā)電、灌溉、給水等)為主的水庫調(diào)度圖，其中圖(a)為年調(diào)節(jié)水庫調(diào)度圖，圖(b)為多年調(diào)節(jié)水庫調(diào)度圖。圖中線Ⅰ和線Ⅱ分別稱為防破壞線(保證供水線)和降低供水線，系在水庫保證正常供水前提下，相應設計枯水年份的各種可能出現(xiàn)的庫水位的外包線和內(nèi)包線;線Ⅲ稱為防棄水線(加大供水線)，系在水庫按最大需水量(或電站最大過水能力)工作的條件下，相應豐水年份可能出現(xiàn)的庫水位的內(nèi)包線。以上三條調(diào)度線將水庫以年度為周期的范圍內(nèi)劃分為四個運行區(qū)并規(guī)定了相應的調(diào)度方式， 即：Ⅰ、Ⅱ兩線之間為保證正常供水區(qū)，水庫按保證運行方式調(diào)度;Ⅱ線與死水位水平線之間為降低供水區(qū)，水庫按降低供水方式調(diào)度，以減輕集中破壞的程度：Ⅰ、Ⅲ兩線之間為加大供水區(qū)，水庫按加大供水方式調(diào)度， 以充分利用余水量興利，減少棄水量;Ⅲ線與正常蓄水位水平線之間為最大供水區(qū)，水庫按最大供水量調(diào)度。在實際運行調(diào)度中，不考慮水文預報， 即由不同時段(月、旬)的庫水位所在區(qū)域，決定水庫的調(diào)度方式(供水量、發(fā)電出力等)。

水庫調(diào)度圖防洪興利結(jié)合的調(diào)度圖

圖2為防洪和興利結(jié)合的水庫調(diào)度圖。防洪調(diào)度線由ab、cd、ef線組成。其中水平線段ab、ef的高程為正常蓄水位，cd線段的高程為汛期限制水位，Tc至Td為由水文氣象特性和實測洪水資料確定的主汛期，線段de為遭遇各種可能洪水經(jīng)水庫調(diào)蓄后的庫水位的內(nèi)包線，線段bc為汛初減少棄水和保證下游安全而需控制的庫水位的下包線。在實際運行時，水庫因興利要求的蓄水位不得超過此線，以保證大壩安全和防洪效益的發(fā)揮。其他調(diào)度線及調(diào)度區(qū)的含義與興利調(diào)度圖相同。

水庫調(diào)度圖兩級調(diào)節(jié)調(diào)度圖

圖3為承擔兩種不同設計保證率的興利任務(如發(fā)電結(jié)合灌溉、或結(jié)合工業(yè)及城市給水等)的水庫調(diào)度圖。又稱兩級調(diào)節(jié)調(diào)度圖。其中圖(a)、圖(b)為年調(diào)節(jié)水庫兩級調(diào)節(jié)調(diào)度圖，圖中線Ⅰ稱上調(diào)度線，系在水庫保證兩種興利任務的正常供水的條件下，相應低設計保證率來水年份，各種可能出現(xiàn)的庫水位的外包線;線Ⅱ稱下調(diào)度線， 系在水庫保證高設計保證率的興利任務的正常供水，并適當降低另一低設計保證率的興利任務的正常供水的條件下， 相應高設計保證率來水年份， 各種可能出現(xiàn)的庫水位的外包線;線Ⅲ稱限制供水線， 采取相應線Ⅱ各種可能出現(xiàn)的庫水位的內(nèi)包線; 線Ⅳ稱防棄水線， 其含意和繪制方法與圖1相同。在運行中， 當庫水位介于線Ⅰ、Ⅱ之間時， 水庫按兩興利任務正常供水要求供水; 當庫水位介于線Ⅱ、Ⅲ之間時， 適當降低低設計保證率興利任務的正常供水量; 當庫水位低于線Ⅲ時， 應同時降低兩興利任務的正常供水量;其他同前。圖(c)為多年調(diào)節(jié)水庫兩級調(diào)節(jié)調(diào)度圖， 一般它的限制供水線為下調(diào)度線Ⅱ， 而于線Ⅰ、Ⅱ之間加一條分界調(diào)度線。當庫水位介于線Ⅰ與分界調(diào)度線之間時， 水庫按兩興利任務正常供水要求供水; 當庫水位介于分界調(diào)度線與線Ⅱ之間時，適當降低設計保證率興利任務的正常供水量，其他與年調(diào)節(jié)情況相同。

水庫調(diào)度圖補償調(diào)節(jié)調(diào)度圖

圖4為水電站水庫參加電力系統(tǒng)補償調(diào)節(jié)所采用的調(diào)度圖， 常稱補償調(diào)節(jié)調(diào)度圖。它的興利調(diào)度部分僅由防棄水線和限制供水線組成，后者系根據(jù)滿足系統(tǒng)正常供電要求的最小必須出力繪制。當庫水位在防棄水線以上，電站以預想出力工作;當庫水位在限制供水線以下時， 電站按所要求的最小必須出力工作; 當庫水位介于防棄水線和限制供水線之間(稱補償調(diào)度區(qū))時， 在保證系統(tǒng)正常供電的前提下， 按電力系統(tǒng)補償效益最佳或水電站總電能最大由系統(tǒng)進行統(tǒng)一調(diào)度， 決定本電站應發(fā)的出力。

水庫調(diào)度圖水庫優(yōu)化調(diào)度圖

根據(jù)水庫優(yōu)化調(diào)度計算成果繪制的調(diào)度圖。常見的可分為以下兩類： 圖5為不考慮面臨時段徑流量預報的優(yōu)化調(diào)度圖， 形式與以上包線法調(diào)度圖類似， 僅是在加大供水區(qū)由一系列優(yōu)化調(diào)度線劃分成若干小區(qū)， 每一小區(qū)表示水庫一種最優(yōu)的決策(供水量或發(fā)電出力)。常用的繪制方法有： ①將徑流當作確定性過程 (即以實測徑流資料為計算樣本)，利用變分法求泛函(目標函數(shù))的極值， 推求不同狀態(tài)(庫水位、時間)的最優(yōu)決策(供水量或發(fā)電出力)， 由此繪制最優(yōu)(決策)調(diào)度線;②將徑流描述為確定性過程或隨機過程，按最優(yōu)調(diào)度準則建立數(shù)學模型(包括目標函數(shù)及其各種約束條件)，利用動態(tài)規(guī)劃原理求解。圖6為考慮面臨時段徑流量預報的優(yōu)化調(diào)度圖。由于考慮了面臨時段的來水量，故調(diào)度圖中的決策變量為庫水位、時間、入庫流量的函數(shù)，即一個計算時段(如5日、旬、月)有一張調(diào)度圖，繪出決策變量與庫水位、入庫流量的關系。在實際運行中可依據(jù)時段初庫水位和入庫流量(或預報的時段平均流量)決定水庫的最優(yōu)策略(供水量、發(fā)電出力或時段末庫水位等)。

綜合利用水庫調(diào)度興利高調(diào)度

第二十三條　水庫興利調(diào)度的任務是，依據(jù)規(guī)劃設計確定的開發(fā)目標，合理調(diào)配水量，充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。

第二十四條　興利調(diào)度的原則

在制定計劃時，要首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，既要保重點任務又要盡可能兼顧其他方面的要求，最大限度的綜合利用水資源。

要在計劃用水、節(jié)約用水的基礎上核定各用水部門供水量，貫徹“一水多用”的原則，提高水的重復利用率。

興利調(diào)度方式，要根據(jù)水庫調(diào)節(jié)性能和興利各部門用水特點擬定。

庫內(nèi)引水，經(jīng)納入水庫水量的統(tǒng)一分配和統(tǒng)一調(diào)度。

第二十五條　編制興利水庫計劃，應包括以下內(nèi)容：

應年（期、月）來水的預測。

協(xié)調(diào)有關部門對水庫供水的要求。

擬定各時段水庫控制運用指標。

根據(jù)上述條件，制定年（期、月）的具備供水計劃。

第二十六條　在興利方面，以城市工業(yè)及生活供水為主的水庫，應在保證供水前提下，合理安排其他用水。對特別的重要供水任務的水庫，應預留一部分備用水量，以備連續(xù)特枯年份使用。

第二十七條　在興利方面，以灌溉為主，兼有發(fā)電、航運等任務的水庫，在編制興利調(diào)度計劃時，應注意以下問題。

合理的調(diào)整灌溉用水方式，減低供水高峰。

充分利用灌區(qū)內(nèi)的蓄水工程，在非灌溉期或非用水高峰期時由水庫提前放水充蓄；在用水高峰時，灌區(qū)內(nèi)的蓄水工程可與水庫共同供給灌區(qū)用水。

結(jié)合灌溉供水，盡量兼顧發(fā)電、航運的要求。

第二十八條　在興利方面，以發(fā)電為主，兼有灌溉、航運等任務的水庫，在編制興利計劃時，應按設計中的規(guī)定，協(xié)調(diào)好發(fā)電與其他用水部門間的關系。

第二十九條　有竹林流放和過魚要求的水庫，其運用方式，應盡量滿足竹林流放和過魚的合理要求。

第三十條　在實施調(diào)度中，應根據(jù)應時的庫水位和前期來水情況，參照調(diào)度圖和水文氣象預報，調(diào)整調(diào)度計劃。

對于多年調(diào)節(jié)水庫，在正常蓄水情況下，一般應控制調(diào)節(jié)年度末庫水位不低于規(guī)定的年消落水位，為連續(xù)枯水年的用水蓄備一定的用水量。

當遇到特殊的干旱年，水庫水位已落于限制供水區(qū)時，應根據(jù)當時具體情況核減供水量，重新調(diào)整各用水部門的用水量，經(jīng)上級主管部門核準后執(zhí)行。

綜合利用水庫調(diào)度水文觀測與預報

第三十一條　大型及重要中型水庫，應根據(jù)水文預報及水庫調(diào)度的需要布設水文站網(wǎng)。都要建立入庫、出庫站。水庫所設測站的觀測與報汛，均應按照國家有關水文測驗規(guī)范及水文情報預報拍報辦法進行。

水文測站設定以后，應長期穩(wěn)定，但當流域水文情勢發(fā)生重大變化時應及時調(diào)整，在調(diào)整重大水文站時，要與有關部門協(xié)商，必須使水文觀測資源前、后銜接。

第三十二條　為保證水庫正常調(diào)度運用，水庫管理單位應充分利用各種通信設施，必要時要設立專用通信手段，以保證水文信息傳遞及時準確，同時要做到上、下游防汛指揮部門及有關單位通信聯(lián)系暢通無阻。大型和重要中型水庫，應建立自動測報和預報系統(tǒng)，以提高水庫的調(diào)度水平。

第三十三條　大型及重要中型水庫必須開展水文預報工作。各水庫編制的水文預報方案須經(jīng)水庫主管部門審定。已使用的預報方案，應根據(jù)實測資料積累情況，進行修改和補充。實時水文預報，應按照規(guī)定發(fā)至有關單位和部門，并根據(jù)水情、雨情的變化，及時發(fā)出修正預報。

綜合利用水庫調(diào)度調(diào)度管理及工作制度

第三十四條　大型及重要中、小型水庫，編制本水庫調(diào)度運用規(guī)程的主要內(nèi)容包括：

1、本水庫承擔的任務，調(diào)度運用的原則和要求；

2、主要運用指標；

3、防洪調(diào)度規(guī)則；

4、興利調(diào)度規(guī)則及繪制調(diào)度圖；

5、水文情報與預報規(guī)定；

6、水庫調(diào)度的規(guī)章制度。

水庫管理單位要依照本水庫的調(diào)度運用規(guī)程，編制調(diào)度運用計劃，包括年、供水期、月（視具體需要而定）的興利調(diào)度運用計劃和汛期調(diào)度運用計劃，報請水庫主管部門審批后實施，并抄報上級主管部門備查。

第三十五條　重要大型水庫，應編制水庫調(diào)度月報上報水庫主管部門。其內(nèi)容有：

水庫以上流域水文實況；

水庫調(diào)度運用過程及特征值；

下月的水庫調(diào)度計劃和要求。

第三十六條　水庫管理單位要建立調(diào)度值班制度，汛期值班人員應做到：

及時收集水文氣象情報，進行洪水預報作業(yè)，提出調(diào)度意見。

密切注意水庫安全以及上、下游防汛搶險情況，當發(fā)生異常情況時，要及時向防汛負責人和有關領導匯報。

當水庫泄洪、排沙或改變運用方式以及工程發(fā)生異常情況危及大壩和下游群眾生命財產(chǎn)安全等情況時，要把情況和上級主管領導的決定，及時向有關單位聯(lián)系傳達。

做好值班調(diào)度記錄，嚴格履行交接班手續(xù)，對重要的調(diào)度命令和上級指示要進行錄音或文字傳真。

嚴格遵守防汛紀律，服從上級主管總參調(diào)度指揮。

平時，水庫管理單位要配制專職調(diào)度人員，負責處理日常的興利調(diào)度事宜。

第三十七條　水庫管理單位要建立水庫調(diào)度運用技術檔案制度，水文數(shù)據(jù)、水文氣象預報成果、調(diào)度方案的計算成果、調(diào)度決策、水庫運用數(shù)據(jù)等，要按規(guī)定及時整理歸檔。

第三十八條　水庫調(diào)度一般每年都要進行總結(jié)，總結(jié)報告應報水庫主管部門備案?？偨Y(jié)的內(nèi)容應包括：對當年來水情況（雨情、水情、多沙河流包括沙情）的分析；水文氣象預報成果及其誤差評定；水庫防洪、興利調(diào)度，合理性分析；綜合利用經(jīng)濟效益評價；經(jīng)驗教訓及今后的改進意見 。2100433B

根據(jù)水庫調(diào)度工作的特點，一般可以分為洪水調(diào)度和電力(興利)調(diào)度。洪水調(diào)度：在確保工程安全的前提下，對調(diào)洪和興利的庫容進行合理安排，充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。發(fā)電調(diào)度：主要是利用水庫的蓄水調(diào)節(jié)能力，重新分配河流的天然來水，使之符合電力系統(tǒng)的發(fā)電用水要求和下游農(nóng)業(yè)灌溉用水需求 。