三峡水库动态汛限水位与蓄水时机选定的优化设计

长江三峡水库枢纽调度优化研究长江三峡水库的建设成为了中国乃至世界上一项具有里程碑意义的工程。

随着其建设的逐渐完善，长江三峡水库枢纽调度优化的研究因此而展开，这是全球水力发电领域的一大研究难题。

长江三峡水库枢纽调度优化旨在通过最优控制来获得最佳水资源利用效果，如实现旱涝季节国家用水需求的合理分配、确保生态环境水质的稳定保持、增强控制水位进行洪水预警和防范等。

为了达到这一目的，必须进行调度优化，即根据长江三峡水库枢纽水能存储特性进行水位控制策略的优化。

目前，调度优化主要涉及到两个方面：一是适应变化的环境、满足广泛需求的水资源供应与各类工程的需求；二是对水库枢纽的运营模式进行分析与调整，以求效益的最大化。

因此，调度优化问题包括调度算法、调度规律、调度时间等的综合考虑。

从调度的理念出发，水库枢纽及其管理机构应继续推进以水量为中心的操作模式，并逐渐将其扩展至以生态、航运、渔业、灾害监测、水质监测等为中心的多方面操作，以实现长江三峡水库枢纽的综合治理。

为了实现长江三峡水库枢纽调度优化，必须依据长江三峡水库特点开展相应的研究。

目前，调度规律、调度时间、配合水库运行等都已经成为长期研究的内容。

在研究中，采用了优化模型、计算机仿真、概率分析、生态学、经济学和生产力手段等方法，以及长江三峡水库运行实例的观测以及相关数据分析，以求得最佳的长江三峡水库枢纽调度方案。

长江三峡水库枢纽在挖掘水能、调度用水、防洪等方面都具有重要意义。

随着国家生态建设和区域协调发展战略的推进，长江三峡水库枢纽的调度优化研究将成为探讨长江水域及其流域生态、经济、社会等协调发展模式的重要基础。

在未来，长江三峡水库枢纽调度优化的研究将面临更高的挑战，同时也将为其管理部门提供更加有效、稳定、可持续的水资源调度策略，从而使得长江三峡水库枢纽真正成为长江流域水资源利用的“活”库、可持续发展的支撑点。

三门峡水库汛限水位动态控制可行性分析摘要阐述了三门峡水库汛限水位动态控制的必要性与可行性，并对三门峡水库防洪运行的调算概况、汛限水位动态控制指标和效益进行了分析，为三门峡水库实行汛限水位的动态控制提供参考，以期更好地发挥水库综合效益。

关键词三门峡水库；汛限水位；动态控制；可行性分析三门峡水库是黄河上修建的第1座以防洪、防凌、供水、灌溉、发电为目标的综合性大型水利枢纽，是黄河下游“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系的重要组成部分。

枢纽处与黄河中游，控制黄河流域面积68.84万km2，占流域面积的91.5％，控制黄河水量的89％、沙量的98％。

枢纽大坝为混凝土重力坝，主坝长713.2 m，最大坝高106 m。

水位335 m以下保持有效库容近60亿m3，电站总装机410 MW（1×60 MW+4×50 MW+2×75 MW）。

建成运用40多年来，为黄河下游防洪防凌安全、沿黄城市工农业用水、下游河道减淤及河口地区生态平衡等做出了巨大贡献，在水库调度运用、泥沙研究等方面取得了丰硕成果[1-2]。

随着社会的不断发展，尤其是黄河上几个大型水库的投运后，三门峡水库运用的边界条件发生了很大变化。

在汛期，为有效地利用洪水资源，更好地发挥水库的综合效益，在确保防洪安全的前提下，有必要对其汛限水位进行动态的合理控制。

1三门峡水库汛限水位动态控制的必要性1.1三门峡水库汛限水位的由来三门峡水库原设计正常高水位360 m，总库容647亿m3，死水位335 m。

第一期工程按正常高水位350 m施工，运用水位不超过340 m。

经初期蓄水运用，水库淤积严重，对枢纽泄流排沙设施进行了增建和改建。

经增建和改建后，在坝前315 m高程时，枢纽泄流规模达到9 701 m3/s（不包括机组泄流），达到了改建要求（泄流规模达到1万m3/s）。

并成功地采用了“蓄清排浑”调水调沙运用方式，变水沙不平衡为水沙相适应，使库区年内泥沙冲淤基本平衡，淤积得到控制，335 m以下长期保持近60亿m3的有效库容，基本解决了泄流排沙和保持兴利库容的问题。

如何为水库运用选择合格的汛限水位目前我国的水库数量有数万座，但大型水库仅占据300多座，其中长江三峡水库、四川都江堰工程举世闻名。

但因某些原因，造成了这些水库的兴利效益与水资源利用率很低。

本文根据我国水库目前存在的问题及改善措施做出研究，以期水库在后期蓄水能带来实际的经济效益。

标签：水库运用；合格；汛限水位1、我国基本水情的特殊性1.1河流水系复杂，南北分布不均我国地势的分布情况呈三级阶梯状，山丘高原众多，地形比较复杂。

江河众多，水系支流多，依据河流水系可分为长江、黄河、淮河、海河、松花江、辽河、珠江等七大江河干流及其支流。

我国河流水系南北分布不均衡，南方比北方的河网密度大，水量丰富。

北方地区的河流多为季节性河流，河流沙量较多，水量较少。

同时，河流的上游地区河道狭窄，冲刷现象严重；中游地区及下游地区河道相对平缓，河段淤积严重，有的甚至会形成地上河现象。

1.2水资源空间分布失调，人均占有量少由于我国人口众多，人口与水资源关系复杂。

我国的水资源占据世界第六位，总量达到2.84万亿立方米，人均水资源占有量只有世界平均水平的28%，约为2100立方米。

从水资源的空间分布来看，降水主要集中在汛期，变化较大，地表径流最大达到十倍以上。

我国北方地区的国土面积占全国的64%，耕地占60%，人口占46%，而水资源仅占全国的19%，成为我国水资源供需最匱乏的区域。

我国由于气候变化及人类活动的影响，水资源情势发生巨大变化，北方流域的支流总量减少13%.总体上看，我国水资源条件严重匮乏，特别是时空分布不均，增加了水资源的开发难度。

1.3人为破坏水资源现象严重，水生态环境脆弱我国因气候特殊、地貌条件及人为因素对水生态环境的破坏，成为世界上水土流失最为严重的国家之一，土壤侵蚀占全球的20%。

在居民的总体素质方面我国还处在偏下阶段，保护水资源方面没有较强的意识，不合理的生产建设活动，严重破坏了水生态环境。

此外，我国的部分国土面积为干旱半干旱地区，降雨少，蒸发量大，植被覆盖面积低，尤其是西北干旱地区，以塔里木河、黑河为主的河流受人类活动的干扰十分严重，恢复难度大。

三峡水库汛末蓄水调度线优化研究石涛;胡铁松;曾祥;方洪斌【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2014(040)005【摘要】建立三峡水库蓄水优化调度模型,以防洪、发电和蓄水为目标对蓄水时机和蓄水进度同时优化;采用多种群混合进化粒子群算法(MSE-PSO)基于模拟-优化解法流程对模型进行求解,生成了不同起蓄时问的优化蓄水调度线.模型计算结果表明,在确保防洪标准不降低的前提下提前蓄水和加快蓄水进度都能增加发电和蓄水效益;若即使为考虑防洪安全将蓄水时间推迟,仍可通过加大蓄水进度来增加综合效益;并以9月份来水较枯的2009年和发生较大洪水的1966年作为典型年对优化蓄水调度线进行了验证.【总页数】5页(P62-65,94)【作者】石涛;胡铁松;曾祥;方洪斌【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TV697(273)【相关文献】1.基于综合调度的三峡水库汛末蓄水研究 [J], 左建;陆宝宏;顾磊;朱从飞;甄亿位;刘欢;臧冬伟2.基于NSGA-Ⅱ方法的三峡水库汛末蓄水期多目标生态调度研究 [J], 戴凌全;王煜;蒋定国;王蒙蒙;郑铁刚;戴会超3.三峡水库汛末蓄水对长江中游航道条件影响及调度优化探讨 [J], 茆长胜;李彪4.长江上游大型水库运用对三峡水库汛末蓄水影响的初步分析 [J], 丁胜祥;王俊;沈燕舟;李中平5.考虑生态流量需求的梯级水库汛末蓄水调度研究\r——以溪洛渡-向家坝水库为例 [J], 李英海;夏青青;张琪;林伟;汪利因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

优化调度三峡水库运行水位，改善库区消落带生态环境重庆市万州区教育科学研究所向先文一、三峡库区消落带概况水库消落带，即水库的水位涨落带，是指由于季节性水位涨落而使水库淹没土地露出水面的一段特殊区域。

三峡工程是世界上规模最大的水利枢纽工程，为了使三峡水库长期保持大部分有效库容，水库采取了“蓄清排浑”的运行方案，即在每年汛期（6—9月）长江上游来沙量最大之前，将水库水位降至145米，并开闸放水排沙，而在汛期后（10月）开始蓄水，将水位升至最高175米，以拦蓄清水发挥水库效益，这样，在库区两岸就形成了垂直落差达30米、面积近437—446平方千米的巨大消落带。

这一巨大消落带分布在湖北省、重庆市所在的26个库区区县，其中，三峡重庆库区消落区面积约306．28平方千米，岸线长达4881．3千米。

二、三峡库区消落带存在的主要问题三峡库区消落带是江岸生态最为脆弱的地带，对人类活动干扰反应敏感强烈，存在的环境问题主要有环境污染、生态破坏和地质灾害等。

1．环境污染。

三峡库区消落带大致可分为两类：一类如奉节、巫山等三峡核心景区内的消落带，由于库岸坡度较陡，且多为沙岩，夏季水位下降时，垃圾、杂草等污染物基本上能够随水流走，总体危害不大，主要影响是降低了旅游区的景观效果。

另一类，则是三峡景区外的其余区县，由于消落带坡度小，地势较为平坦，且多为泥质库岸，环境污染主要存在在这一区域，其形成原因：一是库区人口密集，水库两岸人类活动频繁，部分未经处理的生活污水和垃圾、工业废弃物和废水等，经过消落带直接进入水库污染水体。

更为严重的是，在夏季水位下降后，残留在消落带上的垃圾、杂草和低洼地积蓄的污水等，不仅破坏景观，而且在高温下极易产生恶臭，滋生病菌、寄生虫和蚊蝇等。

二是三峡水库冬、夏两季年年蓄退水位，头一年沉淀在消落带内的污染物，又成为第二年水库水质污染物，年复一年，周而复始，对环境的影响较大。

三是消落带植被的消失，使三峡库区失去了一道保护屏障。

3.1适当调整三峡工程调度方式为了使三峡水库蓄水不占用长江中下游10-11月份生态水资源，为了充分利用三峡水库为冬枯补水，为了充分开发长江淡水资源，三峡水库关闸蓄水时间必须提前到8月中旬和9月上旬为宜，以便拦蓄每年最后的洪水和富余水量，蓄满水库。

为保证“调洪削峰”和“蓄洪补枯”两不误，建议三峡水库必须在汛末开始蓄水储水。

根据长江上游水文特性，洪水期在8月初结束。

为了抓住每年最后的洪水蓄满水库，在汛期应实行汛限水位动态控制。

每年汛期由国家防汛管理部门和水库管理单位根据当年当时气象水文预报情况，合理升降坝前水位。

在洪水临入库前将坝前水位准确降低至汛限水位，留足防洪库容；当洪峰过后，及时拦住汛末洪水，坝前水位升高至165-170米。

10月蓄水位达175米。

为了防御发生类似2008年冬汛的意外洪水，10-11月发生冬季洪水时在洪水入库前也应降低水位至160米。

三峡水库汛限水位动态控制机制主要内容如下：1、汛限水位根据各月不同水情设立可动范围，分别为155米、160米、165米。

据参加三峡水库当年设计专家分析，从上游新增大型水库和下游大堤加固情况看，三峡水库不需控制145米那样低，汛限最低水位可定于155米。

2、6月长江上游暴雨较少，三峡水库水位可适当高些。

6月汛限水位：155～165米。

放缓汛前放水过程，避免与中下游防洪排涝矛盾。

3、7月洞庭湖洪水较多，三峡水库水位可适当低些，7月1-30日汛限水位控制在155～160米。

4、8月长江进入汛期尾端，三峡水库水位可高些，汛限水位160～165米。

若洞庭湖洪水已过，三峡水可适当高蓄。

9月中旬，适当保持下泄流量维持在10000～15000秒立米之间，以免洞庭湖水位消落过快。

2005年4月SHUILI XUEBAO第36卷第4期《水利学报》2004年被EI收录论文目录《水利学报》是美国工程信息公司Ei数据库收录的期刊之一（非核心）。

经检索，2004年《水利学报》共有185篇论文被收录，约占全部论文数的73%。

为便于作者和读者查找，现将被收录的论文名称及收录编号（Accession Number）列于后，供参考。

详细信息请通过有关网站或向该公司了解。

美国工程信息公司的网址：第1期泥沙静水沉降阻力系数…………………………………………………李大鸣吕小海焦润红（***********）考虑权重折衷系数的模糊识别方法及在水资源评价中的应用……………………………………………………………………………………………………………………王本德于义彬王旭华刘金禄（***********）入汇主河的泥石流龙头运动机理研究………………………………陈春光姚令侃杨庆华（***********）节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究……………………彭世彰索丽生（***********）一、二维嵌套模型在河口工程中的应用…………………………郑国栋黄东赵明登荣小红（***********）泥沙起动条件的非线性理论………………………………何文社曹叔尤雷孝章刘兴年（***********）泥石流入汇主河情况下交汇口附近变化规律的试验研究………郭志学余斌曹叔尤方铎（***********）水资源承载力内涵的新认识…………………………………………龙腾锐姜文超何强（***********）海绵吸收层法在坝－库水瞬态动力相互作用分析中的应用……………邱流潮金峰王世廷（***********）堤防非稳定渗流几个关键值的经验公式……………………毛昶熙段祥宝蔡金榜户朝望（***********）施加聚丙烯酰胺后坡长对侵蚀产沙过程的影响……………………刘纪根雷廷武蔡强国（***********）软岩筑面板堆石坝的坝体断面分区研究………………………………徐泽平邵宇梁建辉（***********）饱和尾矿料静、动强度特性的试验研究…………………………………………阮元成郭新（***********）U形渡槽结构静动力分析…………………………………………张伯艳刘云贺陈厚群（***********）安置区移民安置适宜性评价——以雅安市雨城区为例……倪九派张江平魏朝富谢德体（***********）第2期明渠交汇口三维水力特性试验研究……………………………茅泽育赵升伟张磊黄继汤（***********）2005年4月SHUILI 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XUEBAO第36卷第4期试论生态水利工程的基本设计原则……………………………………………………董哲仁（***********）基于动接触力法的拱坝坝肩抗震稳定有限元分析……………………张伯艳陈厚群涂劲（***********）地下水非平稳随机模型及空间变异性与非均匀性相互关系研究的展望……………………………………………………………………………………………………………廖华胜李连侠 LI Shu-guang（***********）含水层抽水试验水位恢复过程数据的直线图解分析法…………郭建青李彦王洪胜马健（***********）混凝土试件细观结构的数值模拟………………………………………马怀发陈厚群黎保琨（***********）珠江三角洲河网区水位特征空间变异性研究……………………………陈晓宏张蕾时钟（***********）城市产业结构偏水度评价方法研究………………………………袁少军王如松胡聃孙江（***********）阶梯-深潭的形成及作用机理………………………………………………………徐江王兆印（***********）地下水库调蓄能力综合评价方法探讨…………………………………………郑德风王本德（***********）局部开孔防浪堤对斜向波反射的理论分析和试验研究……………李玉成刘洪杰董国海（***********）非均质材料温度场的有限元算法…………………………………………………………张国新（***********）声学多普勒流速仪盲区数据处理及其在长江河口区的应用……………王爱军汪亚平高抒（***********）新型高阶Boussinesq水波方程………………………………………刘忠波孙昭晨张日向（***********）排水条件下饱和土壤中镉运移实验及数值模拟………………………冯绍元齐志明王亚平（***********）土壤水分植被承载力数学模型的初步研究……………………………………郭忠升邵明安（***********）博斯腾湖湖流及矿化度分布研究………………………………韩龙喜张防修张芃刘协亭（***********）灌区节水改造技术经济指标的综合主成分分析…………………………姚杰郭宗楼陆琦（***********）第11期黄河下游水沙复杂变化与河床的调整……………………………………………………曹文洪（***********）基于需水和输配水模拟与节水多准则分析的DSS模型应用研究………………………………………………………………………………………………………………许迪李益农刘钰 J.M.Goncalves（***********）利用DEM作为辅助信息推定大区域地下水初始流…………场朱奎张祥伟夏军牛存稳（***********）面板堆石坝应力变形计算中考虑土的各向异性……………………殷宗泽张坤勇朱俊高（***********）基于性能曲面拟合的泵站优化调度分析……………………龙新平朱劲木刘梅清周龙才（***********）协方差矩阵上－下三角分解法在区域土壤水盐条件模拟的应用………………………………………………2005年4月SHUILI XUEBAO第36卷第4期……………………………………………………………………徐英陈亚新史海滨魏占民（***********）泥石流堵江影响因素试验研究…………………………………郭志学曹书尤刘兴年方铎（***********）堤基渗流无害管涌试验研究…………………………………毛昶熙段祥宝蔡金傍茹建辉（***********）膨胀土的承载强度特征与机制………………………………孔令伟郭爱国陈善雄刘观仕（***********）随机地震荷载下黏性土残余应变的半经验计算公式……………………袁晓铭孟上九孙锐（***********）考虑中间主应力影响的土中孔扩张问题精确相似解…………………………汪鹏程朱向荣（***********）黄河河口潮流和泥沙淤积过程数值分析研究………………李东风张红武钟德钰吕志咏（***********）饱和土层中瑞利波的传播特性…………………………………………夏唐代颜可珍孙鸣宇（***********）基于并行遗传算法的新安江模型参数优化率定方法………………武新宇程春田赵鸣雁（***********）基于BP神经网络的PID控制器在渠道自动控制中的应用……………………………………………………………………………………………………………………………王涛吴小钰曾红专韩丽屏（***********）混凝土构件锈蚀胀裂时的钢筋锈蚀率…………………………………………赵羽习金伟良（***********）水库防洪预报调度的风险分析…………………………………………………姜树海范子武（***********）夏玉米田蒸发蒸腾量与棵间蒸发的试验研究……………………王健蔡焕杰陈风陈新民（***********）风化花岗岩开挖弃料配制三峡二期围堰防渗墙材料…………………李青云张建红包承纲（***********）降雨条件下坡面薄层水流速度研究……………………………夏卫生雷廷武刘春平赵军（***********）茅坪溪土石坝安全复核…………………………………………朱晟曹广晶张超然周良景（***********）第12期现代农业与生态节水的理论创新及研究重点………………康绍忠胡笑涛蔡焕杰冯绍元（***********）跳回失稳研究……………………………………………………………杜效鹄段云岭王光纶（***********）混沌水文时间序列区间预测研究…………………………………………丁涛周惠成黄健辉（***********）边坡及挡土墙变形局部化分析………………………………冯吉利孙东亚丁留谦隋允康（***********）突扩突缩式内流消能工的数值模拟研究………………………张建民许唯临刘善均王韦（***********）湖底地形对风生流场影响的数值研究…………………………………张发兵胡维平秦伯强（***********）生态用水的基本理论与计算方法………………………………杨爱民唐克旺王浩刘小勇（***********）堤基渗流管涌发展的理论分析………………………………毛昶熙段祥宝蔡金傍茹建辉（***********）2005年4月SHUILI XUEBAO第36卷第4期动水环境中有限宽窄缝湍射流的水力特性研究………………………姜国强李炜陶建华（***********）双局部行进波对流的时空结构…………………………………宁利中原田义文八幡英雄（***********）钢筋混凝土结构锈蚀损伤的解析解……………………………郑建军周欣竹 LI Chun-qing（***********）上拔荷载作用下扩展基础的颗粒流数值模拟……………………………………刘文白周健（***********）黄河干流水资源量可再生能力的评判和调控…………………………………蒋晓辉刘昌明（***********）细沟水蚀动态过程的稳定性稀土元素示踪研究………………………雷廷武张晴雯赵军（***********）GIS支持下的城市暴雨积水计算的可视化……………………张书亮曾巧玲姜永发方立刚（***********）大坝安全监控模型因子相关性及不确定性研究………………………杨杰胡德秀吴中如（***********）水库防洪调度多目标模糊群决策方法…………………………………………侯召成陈守煜（***********）饱和砂土地基中地下管线的振动台试验数值模拟分析………邹德高孔宪京娄树莲张涛（***********）。