汛限水位优化调度的目的，就是在平衡各运用目标要求的前提下，充分利用弃水，进一步发挥水库综合效益。在求解上述三峡水库汛限水位调度优化问题时，可根据约束法将多目标优化问题转变为单目标优化问题。在防洪目标和下游航运目标转化为约束条件后，三峡水库汛限水位优化调度目标转换为:在不降低目前防洪标准和改善下游航运条件的前提下，获取最大的发电及上游航运综合效益。......
2023-06-22
汛限水位调度方案的优化
【摘要】：可见，三峡水库目前汛限水位调度在汛前及汛后均有一定的优化余地，可以在不降低目前防洪标准的前提下适当优化汛前落水和汛末蓄水的时间。综合上述分析，最终拟定的三峡水库汛限水位优化调度候选方案如下 :优化方案1:汛前6月份推迟10天落水，汛后9月份提前30天蓄水。
从目前三峡水库汛限水位调度的优化方向来看 (周建军等，2000;彭杨等，2002)，一个是优化汛限水位大小，另一个是优化汛限水位持续的时间。考虑到三峡水库汛限水位的确定经过了多年的论证，不仅照顾了防洪、发电和航运等方面的要求，而且还综合了水库淹没、移民安置、泥沙淤积和生态环境等制约因素的影响，应尽量维持而不宜改变。因此，目前三峡水库汛限水位优化调度可能的方向即是对汛限水位持续的时间进行优化。
利用皮尔逊Ⅲ型曲线对宜昌5～10月份各旬洪水的0.1%洪峰进行计算，如图11-4所示。
图11-4 宜昌5～10月份各旬0.1%洪水洪峰分布
从图11-4可以看出，从洪峰大小来看，7月中旬0.1%的设计洪峰最大，而5月上旬最小。宜昌5 月份和10 月份各旬以及6 月上、中旬0.1%频率洪水洪峰都小于55000m3/s(相当于枝江流量56700m3/s，三峡防洪调度采用按枝江流量补偿调节的方式)，不需要为该时段发生的洪水留出防洪库容，9月份虽然仍需保留防洪库容，但其洪峰较7月、8月主汛期已大为减小，而且后者来水较小，有进一步利用的可能。可见，三峡水库目前汛限水位调度在汛前及汛后均有一定的优化余地，可以在不降低目前防洪标准的前提下适当优化汛前落水和汛末蓄水的时间。
11.2.2.1 汛前落水时间
由于6月中旬之前不需要考虑防洪问题，而目前三峡水库运行方式为在6月10日前将水位降至145m，因此其落水的时间仍然有一定推迟空间，但考虑到此时洪水属于起涨过程，为了保证7～8月份的洪水安全，推迟落水的时间不宜迟于6月下旬。
在保证防洪安全的前提下，将6月份水库汛前落水时间推迟，不仅能增加发电效益，而且还能对航运产生有利影响。一般年份，在6 月上旬末将库水位降至防洪限制水位145m 时，上游来水已经开始增大，是可以基本满足航运要求的。但如遇到较特殊的来水情况，6月上旬来水还很小，例如，1969年6月上旬来水流量仅为3540m3/s，则对航运条件不利。此时，推迟落水后，可进一步提高航运效益。三峡水库论证时，曾对汛前水库推迟落水进行了初步研究，结果表明，如把库水位消落到防洪限制水位145m 的时间推迟到6月中旬，则对发电、航运均有利。
11.2.2.2 汛后蓄水时间
汛后9月份洪水仍较大，有发生大洪水的可能，但考虑到该时段属于洪水消退的过程，而后期10月份洪水较小，因此，为应对9月份防洪而需要的库容将随时间而减小，可以考虑在留出足够防洪库容的基础上，在9 月份逐步抬高水位，将原定蓄水的时间提前。
汛后提前蓄水，将增加发电效益，同时还将提高水库的蓄满保证率，改善水库下泄流量，提高下游航运能力。只是由于泥沙淤积，可能会对上游变动回水区航运造成不利影响。但泥沙淤积带来的上游航运问题是局部河段、特殊年份发生的小概率事件，既可以通过水库调度解决，也可以通过挖沙疏浚等其他措施解决。可通过综合经济比较，用增加的发电效益来补偿航运损失，汛后提前蓄水将大大提高水库的综合效益。
综合上述分析，最终拟定的三峡水库汛限水位优化调度候选方案如下 (图11-5～图11-8):
(1)优化方案1:汛前6月份推迟10天落水，汛后9月份提前30天蓄水。
图11-5 优化方案1汛限水位调度示意图
图11-6 优化方案2汛限水位调度示意图
图11-7 优化方案3汛限水位调度示意图
图11-8 正常调度方案汛限水位示意图
(2)优化方案2:汛前6月份推迟10天落水，汛后9月份提前20天蓄水。
(3)优化方案3:汛前6月份推迟10天落水，汛后9月份提前10天蓄水。
做为对比，这里将三峡水库目前的水库汛限水位正常调度方案也一并列出。
(4)正常调度方案:汛前6月10日落水至145m，汛后10月1日开始蓄水。
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