水库调度的内容及其发展方向

水库调度的内容及其发展方向张玲玲2012301580305水库调度是水库工程管理的主要环节之一。其内容包括：拟定水库调度方式、编制水库调度计划及确定各项控制运用指标、进行面临时段的实时调度等。运用水库的调蓄能力，按来水蓄水实况和水文预报，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次，按照综合利用水资源的原则进行调度，以达到防洪、兴利的目的，最大限度地满足国民经济各部门的需要。水库调度是一种控制运用水库的技术管理方法。是根据各用水部门的合理需要，参照水库每年蓄水情况与预计的可能天然来水及含沙情况，有计划地合理控制水库在各个时期的蓄水和放水过程，亦即控制其水位升、降过程。一般在设计水库时，要提出预计的水库调度方案，而在以后实际运行中不断修订校正，以求符合客观实际。在制定水库调度方案时，要考虑与其它水库联合工作互相配合的可能性与必要性。水库调度的理论与方法是随着20世纪初水库和水电站的大量兴建而逐步发展起来的，并逐步实现了综合利用和水库群的水库调度。在调度方法上，1926年苏联Α.Α.莫洛佐夫提出水电站水库调配调节的概念，并逐步发展形成了水库调度图。这种图至今仍被广泛应用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算机技术的迅速发展，使得以最大经济效益为目标的水库优化调度理论得到迅速发展与应用。随着各种水库调度自动化系统的建立，使水库实时调度达到了较高的水平。中国自50年代以来，水库调度工作随着大规模水利建设而逐步发展。目前，大中型水库比较普遍地编制了年度调度计划，有的还编制了较完善的水库调度规程，研究和拟定了适合本水库的调度方式，逐步由单一目标的调度走向综合利用调度，由单独水库调度开始向水库群调度方向发展，考虑水情预报进行的水库预报调度也有不少实践经验，使水库效益得到进一步发挥。对多沙河流上的水库，为使其能延长使用年限而采取的水沙调度方式已经取得了成果。由于水库的大量兴建，对于水库优化调度也在理论与实践上作了探讨。在中国，丰满水电站、丹江口水利枢纽、三门峡水利枢纽等水库的调度工作都积累了不少经验。水库调度的运用指标，即在水库调度中用作控制条件的一系列特征水位与数据。它们应当根据水库设计中规定的相应特征水位（见水库特征值），考虑工程安全情况、国民经济各部门的现实要求，以及水文数据的变化等具体情况研究确定，并应获主管部门审查批准。水库控制运用指标主要有：①允许最高水位，即水库遇校核洪水允许充蓄到的最高水位，是判断水库防洪安全的重要指标；②防洪限制水位，是水库在汛期为预留防洪库容而限制蓄水的上限水位；③汛末蓄水位，即水库在汛末计划充蓄到的正常高水位，它在很大程度上决定了水库在下一个汛期到来之前可能发挥的兴利效益；④兴利下限水位，即水库在正常兴利运用情况下允许消落到的最低水位，它反映兴利需要及各方面的控制条件；⑤防洪运用标准，即为水库本身及为下游防洪安全制定的防洪标准，一般采用一定重现期的设计洪水或以可能最大洪水为标准。由水库管理部门在每年初根据本水库的控制运用指标、水库调度方式及当年各方面的要求制定。主要内容包括：当年的入库径流量及过程的预测，各运行期的运行方式及各种控制水位，遭遇各种洪水的调度规则，兴利计划供水过程和计划效益指标（如灌溉面积及计划供水过程、计划发电出力过程及年发电量、工业及城市供水计划与供水量等），以及在调度中应注意的事项等。还可以根据长期径流预报及其误差概率分布，并结合水库调度图拟定年内水库运行控制水位过程线及其可能的变幅，作为指导执行年度调度计划的重要依据。必要时，还应拟定各运行期的调度计划。水库调度的方式，为满足既定的防洪、兴利任务和要求而拟定的具体蓄泄规划。它是使水库能安全地、经济地运行的关键。1防洪调度方式可分为水库对下游无防洪任务和有防洪任务两类。前者只需解决大坝安全渡汛问题，一般采取库水位达到一定高程后即敞泄的调度方式；后者应统一考虑大坝安全渡汛及下游防洪安全，在调度中严格按照所用的判别条件（如防洪特征库水位、入库洪峰流量等）决定水库的蓄泄量，在水库防洪标准以内按下游防洪要求调度，来水超过水库防洪标准，则以保大坝安全为主进行调度。下游防洪调度方式一般有固定下泄量方式及补偿调节方式。对于水库防洪调度，它需要考虑多方面的问题，既需要对水库上下游的防洪矛盾进行综合考虑，还有必要考虑防洪与兴利之间的矛盾。在进行调度决策的时候，要掌握洪水产生的原因，产生背景，洪水发生和发展的规律，这就是通常所说的洪水的自然属性。此外，还要考虑洪水的社会属性，包括洪水与整个人类社会的关系，洪水对社会、经济、环境、生态等造成的影响。此外，制约水库防洪调度的因素也是多方面的，包括自然因素、经济、社会、技术、生态等等，这些因素对防洪调度来说，既相互联系，又相互制约。因而，在进行防洪调度决策的时候，需要做好以下几个方面的工作：一方面，需要收集和整理水库所涉及流域的雨水情况，掌握防汛实时信息，掌握防汛预报信息。另一方面，根据所掌握的资料，制定相应的防洪调度方案，并根据具体情况进行优化，然后实施该方案。最后，要在前两项工作的基础上，积极采取措施预防洪水灾害，制定出各种防洪减灾方案，然后，决策者根据自己的经验，做出正确的决策。由于洪水具有随机性的特征，再加上洪水调度比较紧迫，并且，防洪调度是不存在返回操作的。2兴利调度方式包括灌溉、发电、供水、航运等方面，一般要求尽量提高需水期的供水量，常采用以实测入库径流资料为依据绘制的水库调度图进行调度，以具体控制水库的供水量。调度图由调度线划分为若干个运行区，其中主要包括：①以保证正常供水为目标的保证运行区；②以充分利用多余水量扩大效益为目标的加大供水区；③遇枯水年降低供水量幅度以尽量减少损失的降低供水区。在运行中由库水位所在运行区决定水库的运行方式及供水量。对于发电方面，除了尽可能减少弃水、充分利用水量以外，还要十分注意利用水头的问题3综合利用调度方式承担防洪、兴利两种以上水利任务的水库的调度方式，除了考虑以上所述防洪、兴利的调度方式之外，还要着重研究处理防洪与兴利的结合及兴利各任务之间结合的问题。4防洪与兴利结合的调度方式承担防洪及兴利任务的水库，在调度上要使水库的防洪库容与兴利库容尽可能结合起来,以尽量提高综合效益。常采用的方法有:利用洪水季节性变化规律，分期拟定汛期限制水位，以便与兴利库容结合；利用水文预报；通过绘制水库调度图使防洪库容与兴利库容结合。采用以上方法调度时，对防洪与兴利均要全面考虑。5发电、灌溉、供水相结合的调度方式要根据水库承担任务的主次关系和各部门用水在时间、空间上可能结合的情况，拟定合适的统一调度方式。如：①以发电为主的水库，灌溉或供水自坝下引水（与发电用水可以结合），或自库内引水（与发电用水不能结合）量不大，可按发电水库拟定调度方式，库内的引水量可按需要供给；②以灌溉或供水为主兼顾发电的水库，一般应以灌溉或供水水量拟定调度方式，根据灌溉或供水的要求确定发电时间和发电量，多余的水量可主要用于增加发电效益；③发电和灌溉或供水并重，或它们的用水比重均相当大，在时间或空间分布不一致时，应根据它们的设计保证率、用水要求绘制水库两级调度图，对于不同来水年份和水库蓄水情况，分别采用不同的调度方式。6其他综合利用任务统一调度方式当水库还担负防凌、航运、水产养殖、改善下游水质、旅游等方面的一种或多种任务时，在拟定调度方式时，还应考虑它们对水位、流速、泄量及其过程的要求，在协调中要以国民经济整体效益最佳为原则承担两种以上水利任务的水库调度运用。水库可能负担的水利任务包括防洪、发电、灌溉、航运、供水、防凌、养殖、旅游等多种任务，水库调度应尽量做到一库多利、一水多用，充分发挥综合效益，以达到国民经济整体利益最大的目标。综合利用水库调度应着重研究各水利任务间的主次和协调关系，拟定统一调度方式。中国水库调度进步较快，但还有许多水库调节径流的潜力尚未充分发挥，调度技术、调度手段还不够先进。今后发展方向主要是：①继续向综合利用水资源和水库群联合调度方向发展;②推广使用优化技术,提高调度技术水平;③采用电子计算机等先进技术手段,尽快实现水库调度自动化。