贵州乌江梯级水库入库流量计算分析及改进方法

乌江流域径流特征分析张莉;徐静波;杨亮;杨华【摘要】依据乌江流域7个水文站56a的年径流资料,采用集中度(期)、Kendall 和R/S等方法分析流域径流年内分配、趋势性等径流特征.结果表明:乌江流域径流年内分配极不均匀,径流近50a来总量呈不显著变化,具体表现为上下游不一致特点,且这一趋势状态在一定时间内具有正的持续性,研究成果可为流域梯级水库调度提供科学依据.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P14-16)【关键词】河川径流;乌江流域;径流特征;梯级水库【作者】张莉;徐静波;杨亮;杨华【作者单位】中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;中国华电工程集团,北京100031;中国水电工程顾问集团,北京100120【正文语种】中文【中图分类】P331乌江是长江上游南岸最大的一条支流，全长1037km，流域面积87920km2，是我国十二大水电基地之一。

主干流由上到下现有7座水电站：洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林和沙沱站。

以乌江渡为界，分为上游4站（洪家渡、东风、索风营、乌江渡），下游3站（构皮滩、思林和沙沱）。

选取流域7座水电站的代表水文站1951～2007年共56a的年径流资料采用集中度（期）、Kendall和R/S等方法对流域径流年内分配、趋势性等径流特征进行分析计算。

1 基于特征定量分析的径流年内分配传统的径流年内分配通常采用各月（季）平均径流占全年径流总量的百分数及洪、枯水期的相对数表示，其特点是直观、易计算，在水文分析中广泛应用，为了进一步定量分析径流的年内分配特征，汤奇成等[1-2]首先研究径流年内分配不均匀系数、集中度和集中期，之后经过其他学者的不断改进趋于完善，文献[3-5]中采用年内不均匀系数、集中度、集中期等不同指标对不同地域径流的不均匀性、集中程度进行分析以揭示径流年内分配特征的变化规律，其优点是能用简明的数据来反映年径流的变化规律。

洪渡河流域梯级水电站水库短期优化调度研究洪渡河流域位于贵州省东北部，是乌江水系左岸的一级支流，全流域集水面积3739km2，干流主河道全长205km。

整个流域受中亚热带湿润季风气候影响，水汽来源丰富，降水量较大，坝址以上流域多年平均降雨量1201mm，降水年际变化不大，多年平均年降水量在1150~1210 mm之间；但年内分配极不均匀，降水量主要集中在4~10月。

国家电投集团黔北水电厂管辖的沙坝、石垭子、高生三座水电站自上而下位于洪渡河中游，形成梯级水库群。

沙坝水电站是洪渡河流域已建成第五级电站，该电站位于洪渡河中游，坝址以上集水面积为1396km2；石垭子水电站是洪渡河流域已建成第六级电站，坝址位于洪渡河中下游，坝址以上集水面积为2589km2；高生水电站是洪渡河规划的第七级梯级电站，其水库正常蓄水位接石垭子水电站厂房尾水位，坝址控制集水面积为3126km2。

江滨水文站为洪渡河干流控制站，控制流域面积2564 km2，位于石垭子坝址上游7.5km，是一个国家基本水文站，资料具有较高的可靠性。

开展水库群的优化调度工作，不仅能发挥水库群之间的库容补偿、水文补偿的作用，获得比单库优化调度更显著的经济效益，而且对于确保电网的安全稳定运行有着重要的现实意义。

洪渡河流域中下游河段将形成以沙坝电站为龙头的梯级水电站，其中已建成的沙坝、石垭子电站具有不完全年调节性能，在建的高生电站具有日调节性能，联合开展中长期或者短期优化调度研究，从整体上对流域的水电站进行优化调度，实现最大的发电效益。

2 梯级水电站短期优化调度分析2.1 梯级水电站短期优化调度分析重要性短期调度分常规与优化调度。

常规调度所利用的信息有限，理论上不够严密，所确定的运行调度策略和相应决策只是可行解或满意解，难以寻求最优调度策略，难以处理多目标、多维变量等复杂问题。

而优化调度是基于系统科学和优化算法，通过某种调度准则和目标函数，建立相应的数学模型，应用优化算法对所建模型进行求解，计算结果认为是最优调度策略。

大花水、格里桥水库调度策略探讨摘要:梯级水库调度策略是指导水库群优化和防洪调度的重要依据。

本文根据清水河流域大花水、格里桥水库历年运行资料，运用统计分析方法对两座水库在水库调度中的规律性进行分析总结，从两库补偿调度方式、分期水位控制目标、泄流曲线修正、闸门匹配关系等方面开展分析研究，得出了大花水、格里桥水库在优化调度、洪水调度等工作中的调度规律，为清水河流域大花水、格里桥水库联合优化和防洪调度提供了理论和技术支撑。

关键词: 梯级水库; 调度策略; 优化调度;防洪调度0 引言近年来，随着流域梯级水库的相继建成,如何科学调度和遵循何种调度规则,以发挥梯级水库的最大效益,已成为迫在眉睫需要解决的问题[1]。

目前，乌江流域干流7座梯级水库群优化调度理论和方法均已运用成熟，但针对支流清水河流域大花水、格里桥水库优化调度规则还未进行系统性的探讨，也没有形成相应的调度策略,因此亟需研究清水河流域梯级水库运行特点，挖掘水库调度过程中两库在水库优化调度、洪水调度及闸门调度中的规律性，得到清水河流域梯级水库调度策略。

本文以清水河流域大花水、格里桥水库为研究对象，以历年实际运行数据为基础，从两库补偿调度方式、分期水位控制目标、泄流曲线修正、闸门匹配关系等方面开展分析研究，为清水河流域大花水、格里桥水库联合优化调度提供了理论和技术支撑。

1 梯级水库概况清水河流域位于贵州省中部，是乌江中游右岸较大的一级支流。

流域属于亚热带季风气候区，夏季受太平洋副热带高压控制和西南海洋性暖湿气流影响，流域内暴雨多出现在4-10月，以5-7月为最多。

多年平均降水量1212.4mm，其中4-10月降水量约占全年的86.4%左右，支流独木河上游为多雨期，多年平均降雨量为1200mm以上【2】。

大花水、格里桥水库位于清水河流域干流的中游，分别是清水河干流水电规划的第三、第四个梯级，大花水电站坝址控制流域面积4328km2，暴雨中心位于支流独木河上游昌明一带，暴雨历时短，雨量集中。

贡献 。
关键词 ：水利水电工程管理 ；水库汛限水位 ；动态控制 ；乌江梯级水库
中圈 分 类 号 ：Ｔ ６７ １ Ｖ ９ 。 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ： １０ — １３ ２ １ ）６０ ４ — ４ ０ ７ ０ ３ （０ ０ ０ －０ ６ ０
１ 乌 江梯 级 水 库 概 况
４ ・ ６
田 毛 ：乌 江 梯 级 水 库 汛 限水 位 动 态 控 制 的实 践 与 探 索
２ １ 第 ６期 ０ ０年
表 １ 乌江梯级水 电站 主要技术指标
图 １ 乌 江流 域 主 要 水 电站 分 布 示 意 图
・
４７ ・
第２ ４卷第 ６期
贵 州 水 力 发 电
２１ ０ ０年 １ ２月
干旱 ，给全 省工 农业 生产带 来 了严重 的影响 ，乌江 流域 是贵州 省 主要 的河 流 ，乌江梯 级汛 限水位 的抬
升可 提高各 水库 库 区沿 岸居 民用水 保障 率 。
３ ２ 全 球节 能减排 需 要更 多的清洁 能源 ．
乌江 流域 为降水 补给 河流 ，洪水 主要 由暴 雨形 成 。降 雨 集 中在 ５ １ — ０月 ，暴 雨 集 中 在 ６ 月。
的天气类 型多 为冷 峰低槽 和两 高切变 。
１ １２ 洪 水 特 性 ．．
３ 乌 江梯 级 水 库 实行 汛 限水 位 动 态控
制 的 必要 性
３ １ 水 资源的 严重 缺 乏 对 洪水 资 源 利 用提 出 了新 ．
的 要求 ２０ ０ ９年贵 州 省 遭 遇 了秋 冬 春 百 年不 遇 的严 重
多 ，暴雨 以下 游思南 至彭水 右岸最 大 ，上游 安顺一
带 次之 ，一 日最 大暴 雨除下 游涪 陵一带 较小外 ，大

第 ２ 卷 第 １期 ３
贵州水力发 电
ＧＵＩ ＯＵ ＡＴＥＲ ＺＨ Ｗ Ｐ０Ｗ ＥＲ
２０ ０ ９年 ２月
・
水 库 与环境 ・
乌江流域梯级水 电站联 合优 化调度的探讨
田 华 ，梁
（ ．贵州构皮滩发 电厂 ，贵州 １ 余庆
卫 ，简 永 明
遵 义 ５３０ ； ６ １４
５０ ０ ） ５ ０ ２
水 电厂 运 行 及 管 理 工 作 。
第２ ３卷 第 １ 期
贵 州 水 力 发 电
２０ ０ ９年 ２月
成投产后 ，就正式拉开了实施乌江流域大型复杂水 电站群 联合 优化 调度 的序 幕 。对 于如 何发 挥洪 家渡
龙 头水 库对 下游 电站 的补 偿 调节 ，如 何利 用梯 级水 电站 自身 的特点 实施 联合 优 化调度 ，如何 实现 既要
索风 营 、乌 江渡 ４个水 电站 的发 电机组 已完 全实 现
保证电网的安全又要 降低梯 级水 电站 的发 电耗水
率 ，发 挥 流域梯 级 的整 体效 应 ，成 了乌江 公 司和 电
网调度 部 门十 分 重 视 和必 须 解 决 的 课 题 。从 ２ ０ ０５
年及 ２０ ０ ６年 １ 以前 乌 江流域 梯 级水 电站 的总体 ０月 运 行情 况来 看 ，由于流域 梯 级水 电站 联合 优化 调度 未 充分 发挥 其应 有 的作用 ，流域 上游 洪家 渡水 库 刚 进 入汛 期就 立 即进入 了蓄水状 态 ，拦 蓄 了六 冲河全 部 来水 ，与 此 同 时 下 游 各 水 电 站 区 间来 水 极 度 偏 枯 ，致 使下 游 的东 风水 电站 和乌 江渡 水 电站 长期处
０ 概 况
贵州 乌江水 电开发 有 限 责 任公 司 （ 文 中简称 本

乌江水电基地1988年8月审查通过的《乌江干流规划报告》拟定了北源洪家渡水电站，南源普定水电站、引子渡水电站，两源汇口以下东风水电站、索风营水电站、乌江渡水电站、构皮滩水电站、思林水电站、沙沱水电站、彭水水电站、银盘水电站、白马水电站11级开发方案，总装机容量867.5万kW，保证出力323.74万kW，年发电量418.38亿kW·h。

其中，乌江渡水电站已于1982年建成（待上游洪家渡和东风水电站建成后可扩建到105万kW），洪家渡、构皮滩、彭水3个水电站被推荐为近期工程。

洪家渡水电站洪家渡水电站位于贵州省西北部黔西、织金两县交界处的乌江干流上，是乌江水电基地11个梯级电站中唯一对水量具有多年调节能力的“龙头”电站，电站大坝高179.5米，坝址以上控制流域面积 9900平方公里，多年平均径流量48.9亿立方米。

水库总库容49.47亿立方米，调节库容33.61亿立方米。

电站安装3台立轴混流式水轮发电机组，装机总容量60万千瓦。

工程总投资49.27亿元。

于2000年11月8日正式开工建设，2001年10月15日实现截流，2004年底三台机组全部并网发电。

洪家渡水库坝址以上控制流域面积9900平方公里，占六冲河流域面积的91%。

坝址多年平均流量155立方米/秒，多年平均径流量48.9亿立方米。

水库为山区峡谷和湖泊混合型，正常蓄水位时回水长84.89km，最宽处3.57km，水面面积80.5平方公里。

淹没耕地6.3万亩，需迁移人口4.5万人。

水库总库容49.47亿立方米，调节库容33.61亿立方米，是乌江11个梯级电站中唯一对水量具有多年调节能力的“龙头”电站。

由于水库的调节作用，枯水期调节流量增加，汛期减少下游梯级调峰弃水，可大幅度提高乌江干流发电效益。

近期可提高东风、乌江渡两电站保证出力239MW，增加电量（水力补偿加电力补偿）11.79亿kW.h，包括洪家渡本身电量共计27.73亿kW.h，其中59%为枯期电量，45%为高峰电量，电能质量优良。

贵州开阳县山口河水库径流分析计算摘要随着西部大开发和2012年中央2号文（国发〔2012〕2号）的颁布，贵州省正在积极开展水利工程的建设工作。

本文根据笔者在山口河水库的可研设计报告中的实际研究，对山口河水库的入库径流进行分析计算，计算得出山口河水库的入库径流成果，为山口河水库的兴利计算和可研设计提供径流成果。

通过对本水库的径流分析计算，得出本流域的径流特性和为其他水利工程径流计算提供参考。

关键词水利工程；径流计算；设计1 流域概况公鸡河位于贵州省开阳县西南部，为长江流域乌江水系清水河右支流南江河的支流，发源于开阳县城关镇土老坝北部轿子山，河源高程1 377m，河流由北向南流，经土老坝，石头田，何家庄，与大岩坡方向来的右支流汇合后折向东南流，在朝阳洞进入伏流，伏流长度约200m，出露后经青冈林、老罗田，于枇杷哨上游1.2km处的凤凰寨汇入南江河，公鸡河全流域集水面积42.8km2，河长14.6km，河道平均比降24.7‰。

流域多年平均降雨量1 202mm。

2 水文基本资料2.1 测站基本情况设计流域无任何实测水文、降水资料。

邻近修文河上设有修文水文站，邻近地区相距较近的乐平河上设有麦翁水文站，开阳和修文气象站，各站基本情况。

设计流域集水面积为26.9km2，修文水文站和麦翁水文站的集水面积分别为196km2和189km2，均为小流域，地理位置靠近，下垫面因素相似，选择修文水文站为径流参证站，选择阳气象站作为降雨参证站。

2.2 资料评价1）可靠性修文、麦翁水文站测验河段较为顺直，测站控制良好。

各站流量多采用流速仪施测，测次较多，垂线、测点分布均匀合理，测次在时间变幅和过程上分布较为均匀，基本上控制了流量的变化过程。

测流断面冲淤变化较小，从历年水位～流量关系上看，水位流量关系曲线较稳定，测站历年水位流量关系曲线可综合定为一条单一线，部分受低坝影响，低水为多条曲线，采用临时曲线推流。

各站水文测验、水文资料整编均符合《水文测验规范》和《水文资料整编规范》，流量测验及整编的精度也较高，因此，各站流量资料可靠。

图 １ 乌 江 流域 梯 级 水 电 站示 意 图
提 高水能 利用 率 。根 据 初 步设 计 资 料 ， 家 渡形 成 洪
收 稿 日期 ： ０ ７ ０ — ６ ２ ０ — ５ １
１ 乌 江 流 域 梯 级 优 化 调 度 的重 要 性
乌江公 司 自上 游 洪 家 渡 电站 ２ ０ ０ ４年 底 全 部 建
实 现 流域 梯 级 水 电 站 的 优 化调 度 ， 高 经 济 效 益 ， 断 开 拓 电力 市 场 ， 现 企 业 效 益 最 大 化 成 了乌 江 公 司 与 电 网 调 度 提 不 实 部 门 积 极 探 索解 决 的 首 要 问题 。本 文 通 过 对 乌 江流 域 梯 级 优 化 调 度 的 开展 以及 运 行 方 式 加 以探 索论 述 ， 出梯 级 优 提
州 电网总容 量 的 ｌ． ６ 。乌 江 渡 下游 正在 施 工建 ７ ３
月 以前 乌江 流域梯 级 电站 的 总 体运 行 情 况 看 ， 由于
流域 梯 级 电站 联合 优化 调度未 充 分发挥其 应 有 的作 用 ， 游洪家 渡 电站 在 刚进 入 汛期 就立 即进 入 了 蓄 上 水状 态 ， 由于洪家 渡拦 蓄 了六 冲河 全部来 水 ， 且 同 并 时 下游各 电站 区 间来 水也 极 度 偏 枯 ， 使 下游 的东 致
作者简介 ： ｍ￣ （ ９ ２ ） 男 ， １ ７ 一 ， 工程 师 ， 事 水 电 厂 运 行 工 作 。 从
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第 ４期
田 华 等 ：乌 江 流 域 梯 级 水 电站 联 合 优 化 调 度 的探 讨
１。 ｓ 电站装机 ３ ０ Ｔ／， Ｉ ×２ ０Ｍｗ ， 保证 出力 １ ９ １Ｍｗ ， ５ ．
年 平 均发 电量 １ ． ９亿 ｋ ・ 。它 的任 务 不 仅 要 ５５ Ｗ ｈ 考 虑 自身 的安全 和发 电 ， 主要 的是 为下 游 梯 级 电 更

乌江沙沱水电站二期截流设计与施工沙沱水电站二期截流通过分析上游来水量合理选择截流标准及截流流量，结合实际地形地质条件确定截流方式、戗堤布置及龙口位置，通过截流水力学计算合理对龙口进行分区和备料，截流施工方案、准备工作、技术措施和安全措施科学合理，确保了工程二期截流的顺利实施，为相关工程提供了借鉴。

标签：沙沱水电站；二期截流；戗堤；设计；施工1 工程概况沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7km处，距乌江口250.5km，是乌江干流规划的第九个梯级，坝址以上控制流域面积为54508km2，下游有彭水水电站，上游为思林水电站，具有以发电为主，其次为航运、兼顾防洪等综合开发任务。

电站为二等大（2）型工程，装机容量1120MW（4×280MW），正常蓄水位365.00m，总库容9.21亿立方米，枢纽由碾压混凝土重力坝、左岸引水发电系统、坝身溢流表孔及右岸通航建筑物组成，坝顶高程371.00m，最大坝高101m，坝顶全长631m。

由于坝址处河床宽阔、枯期河床中有礁滩出露，碾压混凝土坝型也便于实施坝身过流，通过分析比较，确定本工程采用分期导流方式，利用礁滩修筑纵向混凝土围堰，前期由左岸河床泄流，中、后期洪水由坝体导流底孔及缺口联合下泄。

2 自然条件2.1 水文气象本流域内雨量丰沛，沙沱坝址以上流域多年平均降水量为1091mm，5～10月为汛期，大暴雨多发生在6～7月份，洪水过程线以复峰和双峰居多。

本流域属亚热带季风气候区，昼夜温差大，常形成夜雨。

多年平均气温17.5℃，实测极端最高气温42.0℃，实测极端最低气温-5.4℃。

表1 乌江沙沱水电站不同频率分期洪水成果2.2 地形地质坝址河段地形较宽阔，河谷呈不对称的“V”型谷，枯期河水面宽90～150m。

河谷两岸高程320～335m均发育Ⅰ级侵蚀阶地，坝址区连续出露奥陶系桐梓组至志留系龙马溪群地层，河水面至320m高程为灰岩河谷陡岸，Ⅰ级阶地以外为湄潭组碎屑岩形成的侵蚀低山，第四系覆盖层分布于两岸Ⅰ级阶地和河床深槽。

庆县城附近 的余 庆 河上 ， 控 制 流域 面积７ ７ ４ ｋ ｍ ， 有 １ ９ ６ １
—
１ ９ ９ ６年共 ３ ６年连 续实 测 和插 补 洪水 系 列 ， 其中 １ ９ ７ ８
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
年以后 因 上 游 修 建 团 结 灌 溉 水 库 （ 坝 址 集 水 面 积
４ １ ０ ｋ ｍ ） ， 受水库滞洪 削峰 的影 响 ， 余 庆水文 站洪 峰流量
ｌ 河 流 概 况
余 庆 河 为 长 江 流 域 乌 江 水 系 右 岸 一 级 支 流 。主 流 发 源 于瓮安 县朵 丁 乡南 面 ， 由 朵 丁 向东 北 流 经 黄 平 县 的 平
７ ． ５ ＭＷ。 按《 标准》 规定 ， 工程等别 为 Ⅳ等 ， 永久 性主要 建
筑物 为四级建筑 物 ， 洪水标准为 ３ ０年一遇 设计 ， ２ ０ ０年 一 遇校核 ； 电站厂房为 ５级建筑物 ， 洪水标 准为 ３ ０年 一遇设
［ 关键词］ 水文参证站 ； 历史洪水 ； 洪水统计参数 ； 公式法
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ １ ２ ２ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ６—７ １ ７ ５ （ ２ ｏ １ ５ ） ０ ９— ０ ０ ７ ３— ０ ２ 水标准》 （ Ｓ Ｌ ２ ５ ２— ２ ｏ ｏ ｏ ） 。 电站 水 库 总 库 容 ＝４ ７ ５ ． １ ×１ ０ ｍ ， 电 站 装 机
余庆 河洪水过程线 有单 峰型和 复峰 型。单峰 型洪水 过程洪 峰高 ， 但 洪量 不 大 ； 复 峰型 洪水 过程 洪 峰偏 低 ， 但
计， ５ ０年 一 遇 校 核 。
溪至余庆县 城后 再折向北偏 西方 向流 经石 阡县境 的河坝
乡， 然 后 汇 入 乌 江。 全 流 域 面 积 １ ５ ０ ２ ｋ ｍ ， 主 河 道 长

均 匀 ；在 此 基 础 上 ， 充 分 利 用 洪 水 ，
减 少 弃 水 ， 增 加 梯 级 电 站 水 量 利 用 率 和 水 头 效 益 ；在 遭 遇 不 可 避 免 的 洪 水 淹 没 时 ， 使 梯 级 水 库 总 淹 没 损
据 ； 机 组 实 时 负 荷 数 据 从 监 控 系 统 采集 ， 与 监 控 系统 通 信 中断 后 ， 若 也 可 从 各 分 中 心 采 集 ； 机 组 的 时 段 电
量 从 电能 量 系 统 中 采 集 。 系 统 自动 采 集 基 础 数 据 后 ，分 别 对 其 进 行 相 应 的 处 理 ， 生 成 一 批
算 法 ， 发 了 高 级 应 用 软 件 ， 成 了 开 建
一
流 量 、 发 电 流 量 、 泄 洪 洞 泄 洪 流 总 各
量 、总 泄 洪 流 量 、出 库 流 量 、入 库 流 量 进 行 １ 自动 定 时 计 算 。 每 天 １ 次 次 自动 定 时 计 算 各 厂 日平 均 入 库 流 量 、 泄 洪 流 量 、发 电流 量 、 日均 水 头 、单 机 耗 水 率 、日均 耗 水 率 。 也 可 按季 风气 候 区 ，
干 流 全 长 １ ３ ｍ ， ８ ％流 域 面 积 ７ ０ ｋ 近 ０
流 量 、 段 平 均 流 量 、 高 最 低 值 及 时 最 发 生 时 间 、 整 点 负 荷 、 时 段 平 均 负
位 于 贵 州 省 境 内 。 乌 江 流 域 河 口多 年 平 均 径 流 量 达 到 ５ ４亿 ｍ 与 黄 ３ ， 河 年 水 量 相 当 。 乌 江 干 流 总 落 差 ２１ ０ ｑ 平 均 比 降 ２．５ ｏ ２ ｎ ， ０ ％ ，规 划 建
荷 、最高 最 低 负荷 及 发生 时 间等 。

摘要乌江是贵州省内第一大河，乌江多梯级枢纽的兴建将极大改善乌江的航运条件，为乌江区域经济和航运事业带来了新的契机，乌江干流梯级水利枢纽将配套建设通航设施，但通航设施存在着通航设施建设进度不一致、承船箱尺寸不一致、通过时间不一致、通航流量不一致等问题，直接形成“短板”效应，随着沿江经济发展，日益增长的运输需求与枢纽通航设施通过能力之间将产生矛盾，为未雨绸缪、最大限度地提高乌江通航设施通行效率，充分发挥乌江黄金水道的优势，合理利用运输网络中各种资源，优化设计各货类船舶的高效船舶货运组织方案已迫在眉睫。

乌江多梯级枢纽区域的船舶货运组织属于复杂运输网络系统，目前对于枢纽区域船舶货运组织的研究主要以定性分析为主，定量分析较少且没有站在综合运输系统规划的角度分析，而针对乌江的相关研究至今尚未涉及。

由于乌江船舶货运系统的复杂性，构建的理论优化模型与实际可能会产生偏差，优化的船舶货运组织方案的可行性需要验证，计算机仿真技术的发展为其提供了手段，为此本文针对乌江多梯级枢纽区域通航环境特点，尝试采用理论优化与仿真模拟相结合的新方法，优化设计出乌江多梯级枢纽区域高效船舶货运组织方案。

本论文首先分析多梯级枢纽的建设对乌江船舶货运组织带来的影响；其次针对乌江多梯级枢纽区域船舶货运系统特点，改进现有网络优化模型，构建出广义成本最小的乌江高效船舶货运组织优化模型，其中引入单重休假规则M/G/1枢纽排队系统模型确定船舶通过枢纽时间，并求解出初步优化方案；接着针对乌江船舶货运系统离散特性，基于arena平台构建出面向对象的仿真模型，以验证理论优化方案的可行性及存在的问题；最后通过理论优化方案与仿真模拟的交互优化过程，最终提出适合乌江多梯级枢纽区域货运网络的高效船舶货运组织方案。

关键字：乌江多梯级枢纽网络优化改进模型 arena仿真建模高效船舶货运组织方案AbstractWujiang River is the largest river in Guizhou province, but the Wu River shipping channel condition have not been able to meet the needs of development of shipping. the construction of c ascade h ydr o-p rojects will greatly improve the shipping condition of Wujiang River and bring opportunit y for the developing of regional economy and the shipping industry, the multi-hub cascade of Wujiang will be supporting the shipping facilities, but there are several problem about shipping facilities:each shipping facilities has inconsistent construction progress, different size of ship lift, differen t time to have ship passed, different navigation flow problem and other issues, leading to a "short board" effect, by the development of economic along the Wujiang River, the conflict will be created by the different growing demand of transportation and passing capacity of navigation hub, br ing a great difficult y for the organization of shipping in restriction of Wujiang multi-c ascade h ydr o-p rojects. To plan ahead to maximize the efficiency of high-grade channel and navigation facilities in Wujiang ,giv ing full play to the advantages of the Wujiang River golden waterway, rational us ing of transport network resources, a efficient multi-cargo organization program should be made so that the whole channel Wujiang c ascade h ydr o-p rojects district will be eased off.Currently, the qualitative analysis play a main role in the research of shipping organization in the hub region, quantitative analysis is not much and can’t analysis the whole system in a overall view, what’s more, the shipping organization like Wujiang River multi-c ascade h ydr o-p rojects issue has not yet been addressed. Network optimization model often be taken used of in solv ing the complex organization freight transport networks, but the limitations goal of network optimization model can not make a comprehensive assessment optimization results. Computer simulation technology have gradually entered the field of transportation planning, but simulation technology mainly work out as a tool of validation and evaluation, taking use the simulation technology to optimize will be effected by subjective factor and difficult to find the optimal solution.Based on the above reasons, the following aspects will be taken in the research work. First, qualitative analysis the influence of construction of a multi-c ascade h ydr o-p rojects on ship ping organization, then based on the characteristics of Wujiang multi-c ascade h ydr o-projects, improving the exist network optimization model to make out a lowest generalized cost model of shipping organization in Wujiang multi-c ascade h ydr o-projects region, solving the model to get the initial optimization shipping organization program. on the other hand, introduction the idea of queuing theory to analysis the multi-c ascade h ydr o-projects. Then, on the based of analysis of the discrete freight system of Wujiang multi-c ascade region, building the simulation model in a ideological of object-oriented to simulate and test the initial program to find out the possible problem with the initial program. Finally, taking use of computer simulation technology and mathematical programming method in general to optimize the initial program of Wujiang multi-c ascade h ydr o-projects shipping organization, getting a reasonable program which can take use of Wujiang multi-c ascade h ydr o-projects shipping system in a efficient way.Keywords:multi-c ascade h ydr o-projects；computer simulation；optimization for freight shipping organization；the queuing system目录摘要IAbstract II目录IV第1章绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状21.2.1 内河枢纽区域货运组织方式研究21.2.2 交通仿真建模研究31.3研究内容和研究方法41.3.1研究内容41.3.2研究方法5第2章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织环境及存在问题72.1船舶货运组织环境分析72.1.1货种货量82.1.2航道102.1.3港口102.1.4枢纽通航设施112.1.5运输船型112.2乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织存在的问题122.2.1乌江多梯级枢纽区域货物需求量及供需缺口122.2.2乌江多梯级枢纽通航存在的问题142.3本章小结15第3章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织理论优化模型建立及实现 173.1货运网络定义173.2基本假设及说明 183.2.1中转方式183.2.2目标函数中的运输成本193.2.3广义运输成本函数 193.2.4港口吞吐量193.2.5航道及公路通过能力假设193.3模型建立193.3.1目标函数203.3.2约束条件203.3.3单船年货运量求解方法213.4求解方法223.5单重休假规则M/G/1枢纽排队系统模型建立及应用233.5.1排队系统基本特征 233.5.2排队系统休假规则 253.5.3排队模型建立263.5.4船舶通过各梯级枢纽时间计算283.6理论优化模型输入参数计算293.6.1广义运输成本293.6.2运输时间303.7船舶货运组织规划313.8本章小结33第4章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织仿真建模与实现 344.1系统仿真及仿真目的344.1.1系统仿真344.1.2仿真目的354.2仿真系统分析354.2.1系统边界及构成354.2.2系统特征364.2.3系统仿真平台374.2.4系统仿真评价指标 384.3仿真模型搭建394.3.1船舶生成子模型404.3.2港口子模型424.3.3升船机子模型464.3.4运输路径控制节点子模型504.3.5翻坝运输子模型544.4模型效验与验证 564.5理论优化方案验证574.5.1参数输入574.5.2运行设置574.5.3结果输出574.6本章小结59第5章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织总体方案研究605.1总体方案优化过程605.2改进策略615.3综合优化625.4优化结果分析645.5本章小结65第6章结论666.1总结666.2展望67致谢68参考文献69攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目72第1章绪论1.1 研究背景及意义乌江干流全长1037公里，贯通贵州、重庆两省市，于涪陵汇入长江。

高中地理小练习：乌江流域梯级开发
（附参考答案）
阅读材料，完成下列题目。

材料一乌江为贵州省第一大河，以流急、滩多、谷狭而闻名于世，号称“天险”。

六盘水地区煤炭资源丰富，素有“江南煤都”“西南煤海”之称，是全国十大煤炭基地之一。

材料二图16示意乌江流域。

(1)分析乌江流域梯级开发的有利条件。

（4分）
(2)说明乌江流域梯级开发利用方向。

（3分）
(3)六盘水地区经济相对落后，有人认为六盘水地区应该紧抓煤炭资源优势，大力开发煤炭资源。

你是否赞成，请说明理由。

（3分）
参考答案：
(1)降水丰富，支流多，径流量大:地势落差大，水流急，水能资源丰富:多峡谷，利于建坝，工程量相对较小:能源市场需求量大
(2)发电、灌溉、防洪、航运、水产养殖、旅游等
(3)赞成:开发煤炭资源可以变资源优势为经济优势，促进经济发展:可以带动电力、化工、建材、交通等相关产业的发展:可以增加就业机会:弥补枯水期水电发电量不足。

不赞成:煤炭开发造成大气、水、土壤等环境污染:破坏植被，造成水士流失:诱发滑坡、泥石流等自然灾害;生态破坏严重，生物多样性减少
1。

乌江梯级水电站优化调度效益评价体系王敏【摘要】分析对梯级水电站优化调度效益影响的因素和评价指标计算方法，设计符合乌江梯级水电站优化调度工作标准及其指标体系，拟定了乌江梯级水电站优化调度效益评价管理办法，用于提高效益评价工作过程中信息的准确性、完整性和实时性，推动优化调度工作的开展。

%The influencing factors and evaluation indices of benefits from the optimized dispatching of cascade hydropow -er stations are analyzed , and the calculation methods are presented .Work standards and corresponding evaluation indi-ces are specifically designed for the optimized dispatching of cascade hydropower stations in Wujiang River .A manage-ment regulation on the benefit evaluation is then formulated , which can improve the accuracy , integrity and timeliness of the information in the process of benefit evaluation , and promote the optimized dispatching .【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P7-9)【关键词】梯级电站;效益;评价;体系【作者】王敏【作者单位】贵州乌江水电开发有限责任公司水电站远程集控中心，贵州贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】TV697.121 建立优化调度效益评价指标体系的程序随着乌江梯级水电站群联合优化运行继续深入开展，需要建立一套梯级水电站群优化调度效益考核评价体系，研究这个评价体系的技术路线如下:收集与水电站效益评价相关的考核办法、科技论文等资料，依此为基础，分析流域梯级水电站优化调度效益评价影响因素，构建一套定性与定量指标相结合的指标体系，然后给出相应的评分标准和管理办法。

乌江流域为贵州省的经济发展提供 了丰富的资 水面积 １４ ｍ ， ２ 平均水深 ４ ． 坝前水深 １０ｍ， ｋ ４８ ｍ； ５ 源， 在保障生态安全、 调节气候环境、 保障饮水、 灌溉、 库长约７ ｍ， ６ ｋ 水面宽度在 ５ —１ ０ ０ ０ｍ之间。两岸 ０ 发 电等方 面起到 重 要作 用 。随着 经 济社 会 快速 发 展 山高超 过 ３０ｍ， 质 条 件 极 为 复 杂 ， 谷 狭 窄 ， ０ 地 河 是
Ｃａ ｓ ｎ ｌｓｓ ａ ｄ ｗａ ｅ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌｑ ａ ｔ ｖ ｌ ａ ｉｎ ｕ ｅ ａ ａｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｕ ｆ ｙ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｉ
ｉ ｕｉ ｇＲｅｅｖ ｉ ｎＷ ｊａ ｓｒ ｏｒ ｎ
Ｊａ ｇ Ｃ ｕ ｎ ｉｎ ｈ ａ
和人 口迅速增 长 ， 江流 域 水 污染 问题 日渐 凸显 ， 乌 而 个典 型 的山 区河 道 型水 库。库 水 位年 变 幅超 过 乌江水库 位 于乌 江 水 系 中部 ， 污染 问题 突 出 的水 ３ 为 季调 节 水 库 。水 库 地 处 云 贵 高 原 之 上 ，正 是 ０ｍ， 域 ， 的问题是 总磷 污染 ， 一直 影 响 到 出境 断 面 常高蓄水位 ７０ｍ， 主要 且 ６ 相应库容 ２ １ １ 有效库 ．４× ０ ｍ ，
哆 ｓ ｃｉｎ ｉ ０ ６ ｔ ５ ｅ ｔ ｎ ２ ０ ｏ７ ％ ｏ ｃ ｐｅ ｙｃａｓＩ ｗａｅ ｕ ｌｙ ｓｃｉｎ ａ ｄｎ ｎ ｗ ｃａ ｓＶ ａｅ ｕ ｉ ｏ ｃ ｕ ｉｄ ｂ ｌｓ Ｖ ｔｒｑ ａｉ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅｌ ｌｓ ｗ ｔｒｑ ａ ｔ ｔ ｏ ｏ ｌ ｙ
．５ ０ ｍ 。乌 江水 库上 游 有洪 家 渡、 东风 、 水质。研究乌江水库水环境质量和总磷污染变化趋 容１３ ×１ 。 势及规律 ， 对乌江水库水环境治理具有重要意义。 索风营 ３ 座梯级水库 ， 有两条入库河流 ， 一条是北 本研究区域位于贵州遵义 、 息烽 、 金沙三县交界 岸遵义县和息烽县的界河偏岩河 ， 另一条是南岸的 的乌江干流（ 乌江流域 中部 ） 的乌江水库 ， 上 最大蓄 息烽 河 。

第51卷第11期2020年11月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Yangtze㊀River㊀㊀Vol.51,No.11Nov.,2020收稿日期:2019-12-05作者简介:熊金和,男,高级工程师,主要从事洪水预报㊁水库调度和水文分析计算等方面的工作㊂E -mail :syxiongjh@㊀㊀文章编号:1001-4179(2020)11-0087-05乌江流域梯级水库洪水调度预报模式熊金和,汤成友,姜利玲,同㊀斌(长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局,重庆400020)摘要:如何提高受梯级水库影响的库区站水位预报精度,是当前流域防汛急需解决的问题㊂以乌江中下游梯级水库洪水预报调度为例,通过建立水利部门㊁电力调度企业㊁发电企业和水文部门四方合作关系,形成了 预报-调度-预报 的调度预报新模式㊂该模式根据 预报-调度-预报 循环滚动的特征进行实时校正,若预报误差较小,利用预留的防洪库容基本可消除预报误差影响;若预报误差较大,在利用防洪库容减轻误差影响的基础上,还应及时修正区间洪水预报,调整关联水库的调度方案,并在此基础上重新修正相关站点的洪水预报㊂ 预报-调度-预报 模式的应用很好地提高了乌江流域主要水文站的洪水预报精度,延长了预见期,可为流域防汛提供强有力的技术支撑㊂关㊀键㊀词:防洪调度;洪水预报;梯级水库;乌江流域中图法分类号:TV697.13㊀㊀㊀文献标志码:ADOI :10.16232/ki.1001-4179.2020.11.0151㊀研究背景随着长江上游大中型水库工程的建成投产,金沙江中游梯级水库群㊁嘉陵江梯级水库群㊁乌江梯级水库群等相继形成,流域梯级水库群的运行极大地提高了流域防洪能力[1],同时也改变了流域的径流和洪水特征㊂梯级水库形成后,上下游水库首尾相连,流域内水文站水位同时受上游水库的出库流量和下游水库的坝前水位影响,水位流量关系紊乱,不再是单一的水位流量关系,给流量报汛工作带来很大难题,常规以流量为预报因子的水文预报方法已不能满足洪水预报需求㊂国内外学者和从业人员在梯级水库调度预报方面已做了大量的研究㊂曹永强等[2]探讨了利用水文和气象等预报信息来指导水库实时调度,王浩等[3]探讨了未来水库群调度研究的发展方向,张改红等[4]提出一种确定梯级水库联合预报调度方式的优化方法,钟平安[5]提出了 预报-调度-预报 的调度预报模式来提高洪水预报精度㊂然而受实测资料及研究方法的限制,梯级水库调度预报主要倾向于理论研究㊂本文以乌江流域中下游梯级水库洪水调度预报为例,通过建立水利部门㊁电力调度企业㊁发电企业和水文部门四方合作关系,形成完整的 预报-调度-预报 的调度预报模式,并引入水库模拟调度,不断提高洪水预报精度㊁延长预见期㊂研究结果可为流域防洪提供更好的技术支撑㊂2㊀乌江梯级水库对洪水传播影响乌江干流规划了普定㊁引子渡㊁洪家渡㊁东风㊁索风营㊁乌江渡㊁构皮滩㊁思林㊁沙沱㊁彭水㊁银盘和白马12个梯级水库,目前除最后一级白马水库正在建设外,其余水库均已建成投产㊂梯级水库建成后,改变了乌江流域天然河道原有的水文特性和洪水传播规律㊂2.1㊀径流调节梯级水库巨大的调节库容对流域径流起到明显的调节作用[6],汛期上游水库通过拦蓄洪水减少了下游的水量,汛末蓄水使得流域径流年内分配更均匀㊂乌江梯级水库群中,设置了防洪库容的构皮滩㊁思林㊁沙沱和彭水4个水库总防洪库容达10.25亿m 3㊂此外,乌江北源六冲河洪家渡水库也具有相当可观的调节库容,遇较大洪水时,可配合上述水库拦蓄洪水㊂例如㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀2014年 7㊃17 洪水,洪家渡水库在洪水期间拦蓄水量超过10亿m 3,调洪效果显著㊂2.2㊀产汇流特性梯级水库形成后,上下游水库首尾相连,大大缩短了天然河道距离,流域降雨产流汇入河道后就快速入库,导致区间来水产汇流时间较天然河道更短[7]㊂以乌江沿河水文站两次洪峰量级和峰型基本相近的洪水为例,洪水水位过程对比如图1所示㊂1991年7月洪水发生在成库前,沿河水文站从7月2日20:00时水位286.68m 起涨,至7日07:00时出现第一个洪峰水位308.86m,历时107h,水位变幅22.18m,洪水涨率平均0.21m /h,至7月25日20:20时,本次洪水才基本结束,洪水总历时23d㊂2014年7月洪水发生在成库后,沿河水文站从7月15日15:00时水位291.09m 起涨,至7月16日22:00时出现洪峰水位309.89m,历时31h,水位变幅18.80m,洪水涨率平均0.61m /h,至7月25日02:00时,本次洪水基本结束,洪水总历时不足10d,比成库前同量级洪水的洪水历时缩短了一半时间㊂由此可见,乌江干流梯级水库建成后,涨水段洪水上涨速率明显加快,洪峰出现时间提前,洪水历时缩短㊂图1㊀水库建成前后沿河站水位过程对比Fig.1㊀Comparison of water level in Yanhe station beforeand after reservoirs building2.3㊀洪水传播时间梯级水库建成后,水库水流变为惯性波,波速较天然河道的扩散波明显加大,洪水传播时间大大缩短,水库间洪水传播时间不仅受上游水库出库流量影响,还受下游水库坝前水位影响㊂以乌江沙沱水库至彭水水库洪水传播时间为例进行分析,成果如表1所示㊂乌江沙沱水库出库流量越大,传播时间越短,反之越长;彭水水库坝前水位越高,传播时间越短,反之越长㊂根据对乌江梯级水库建成前后传播时间对比分析,梯级水库建成前洪家渡水文站至彭水水文站的洪水平均传播时间约63h,梯级水库建成后洪家渡水库至彭水水库的洪水平均传播时间约18h,传播时间大大缩短㊂表1㊀沙沱水库至彭水水库传播时间Tab.1㊀Propagation time from Shatuo reservoir to Pengshui reservoir彭水坝前水位Z /m 沙沱出库流量Q /(m 3㊃s -1)传播时间/h Z <287㊀Q <20003~52000ɤQ <50002~45000ɤQ <100001~2㊀Q ȡ100001287ɤZ <293㊀Q <200032000ɤQ <50001~25000ɤQ <100001Z ȡ293㊀Q ȡ013㊀乌江流域洪水调度预报模式3.1㊀水文预报体系的转变乌江梯级水库形成后,致使河流形成多个阻断,破坏了原有水文站点之间的水力关系,同时,库区站同时受上下游水库的影响,导致常规的以水文站为预报节点的水文预报体系很难保证洪水预报精度,且预见期短,无法满足流域防汛需求㊂为提高库区站的预报精度㊁延长预见期,需引入水库调洪演算㊁水力学模型,并与水文模型相结合[8],推算库区站的水位预报㊂具体预报流程为:先利用水文模型预报出水库入库流量过程,经水库调洪演算后得出水库的坝上水位㊁出库流量过程,最后利用水力学模型结合上游水库的出库流量过程㊁下游水库的坝上水位过程推算出库区站的水位过程㊂该方法能较好地提高库区站预报精度,结合水库调度计划则能延长预见期,基本能满足流域防汛需要㊂因此,在新水文常态下,有必要将常规的以水文站为预报节点的水文预报体系,向以水库为预报节点的新水文预报体系转变㊂目前,乌江干流除最后一级白马水库待建外,其余水库均已建成,干流除武隆水文站汛期尚未受水库影响外(枯季武隆水文站受长江三峡蓄水影响),其余水文站均成为库区站,现乌江流域水文预报体系由水文站和水库组成(见图2)㊂3.2㊀新水文常态下洪水调度预报模式本文通过建立水利部门㊁电力调度企业㊁发电企业和水文部门四方合作关系,形成了完整的 预报-调度-预报 的调度预报新模式㊂通过四方关系可获取较为准确的水库调度决策信息,进一步提高预报精度㊂乌江干流流经贵州省和重庆市,干流梯级水库分属两家不同的发电企业,水库日常调度由电力调度企业和发电企业负责㊂流域发生较大洪水时,按照兴利服从防洪㊁区域服从流域㊁电调服从水调原则制订调度方案,水库调度由水利部门负责,区域性洪水由贵州省88㊀第11期㊀㊀㊀熊金和,等:乌江流域梯级水库洪水调度预报模式水利厅或重庆市水利局负责调度㊂发生流域性洪水需要开展梯级水库联合调度时,由长江水利委员会负责调度㊂水库调度离不开洪水预报,同样,洪水预报也离不开水库调度,两者需密切配合,才能达到延长预见期㊁提高预报精度的目的㊂随着长江上游控制性水库群信息共享平台的投入使用,水文部门获取了主要水库的调度信息和水雨情信息等,尤其是水库的入㊁出库流量,坝上㊁坝下水位信息等,补充完善了自身的水情基础信息㊂为更好地服务于流域防汛工作,水文部门应积极介入水库调度,发生较大洪水时,水文部门发挥洪水预报优势,为水利部门和发电企业提供各水库区间来水预报及入库流量预报信息,并参与水库调度会商,获取各水库的调度决策信息,继而开展库区站的水位预报,更好地服务于流域防汛工作,水库调度流程见图3㊂以乌江流域中下游梯级水库2014年 7㊃17 洪水调度预报为例,在长江防汛抗旱总指挥部的统一调度指挥下,水文部门积极介入,在获取乌江水库群联合调度信息后,提前了54h 作出乌江洪水预报,最终预报洪峰水位与实际相差仅10cm,洪峰来临时间基本准确无误,为流域防洪工作提供了水情保障,实现了乌江大洪水过境重庆市时零伤亡㊁低转移的目标㊂图2㊀乌江流域新水文预报体系Fig.2㊀New hydrological forecast system of Wujiang Basin3.3㊀水库模拟调度一般情况下,在获取到水库的调度计划后就能完成库区站的预报,但调度计划受诸多约束条件限制可能随时调整,库区站预报也相应需要修正,仅仅依靠水库调度计划无法满足库区站洪水预报需求㊂因此,需根据水库调度的约束条件和丰富的调度预报经验开展水库模拟调度[9],弥补水库调度计划频繁调整的弊端㊂在开展乌江梯级水库模拟调度时,首先要摸清水库调度的各项约束条件,包括:各水库调度规程㊁上下游保护对象㊁水库以往的闸门操作习惯等㊂乌江构皮滩以下主要水库均设有汛限水位和防洪库容,具有保护沿江区县㊁粮产区和配合三峡承担长江中下游的防洪任务[10],水库泄洪时均需有规律的增减,避免闸门频繁操作等,除此之外,还需要积累丰富的模拟调度和预报经验㊂水文部门自2003年芙蓉江江口水库建成,开始摸索着开展模拟调度,到后期乌江梯级水库基本形成,一直在开展各水库的模拟调度,具有丰富的调度预报经验,能较好地完成乌江梯级水库模拟调度工作㊂图3㊀水库防洪调度示意Fig.3㊀Reservoir flood control operation3.4㊀调度预报的重点及难点乌江梯级水库形成后,下游水库的入库流量主要由上游水库的出库流量和区间来水组成[11]㊂上游水库的出库流量可由调度计划获取,区间来水则需采用降雨径流预报模型推算㊂水库的入库流量预报是梯级水库调度预报的重点和难点,其预报精度直接影响自身水库调度的效果和下游水库入库流量的预报精度,从而影响梯级水库的调度预报成效㊂影响水库入库流量预报精度的因素主要表现在以下几个方面:(1)受诸多约束条件限制,上游水库可能临时调整调度计划,其出库流量也将发生变化㊂(2)区间来水主要由区间内河道底水和降雨径流组成,故开展区间洪水预报时往往需要考虑未来降雨,由于降雨的不确定性,区间洪水预报精度受到影响㊂(3)乌江流域流经云南㊁贵州㊁湖北㊁重庆等地,由于未建立信息共享平台,无法获取较为全面的水雨情信息,对区间洪水预报精度有一定影响㊂(4)乌江各支流兴建了众多水电站,小水电的无序调度对区间洪水预报影响较大,特别是跨境支流,由于缺乏统一的调度,可能导致区间来水陡涨陡落㊂综上,要提高水库入库流量预报精度需密切关注上游水库的调度计划,并不断提高区间洪水预报精度,98㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀一方面要加强区间来水预报技术的研究;另一方面还要尽快实现区域内水雨情信息的全面共享㊁支流梯级水库的联合调度等㊂开展梯级水库调度预报时,难免遇到入库流量预报误差较大的情况,如何消除或减轻预报误差带来的影响是关键㊂根据 预报-调度-预报 循环滚动的特征进行实时校正,若预报误差较小时,利用预留的防洪库容基本可消除预报误差影响;若预报误差较大时,在利用防洪库容减轻误差影响的基础上,还应及时修正区间洪水预报,调整关联水库的调度方案,并在此基础上重新修正相关站点的洪水预报㊂4㊀乌江流域调度预报应用示例以乌江流域中下游梯级水库2017年7月1日洪水调度预报为例,水文部门通过模拟上游沙沱等水库的出库流量过程开展下游彭水水库入库流量洪水预报,并积极参与重庆市境内水库调度会商,在获取彭水㊁银盘水库的调度信息后,完成乌江中下游主要站点洪水预报,为乌江防汛提供可靠的水情保障㊂4.1㊀水雨情分析2017年6月29~30日,乌江中游出现大到暴雨,局部大暴雨的降雨过程㊂受强降雨影响,乌江中游构皮滩㊁思林和沙沱水库入库流量出现明显上涨㊂6月30日08:00时,各水库入库流量较大,坝前水位超过或接近汛限水位,并有不同程度弃水㊂根据降雨预报,乌江流域6月30日仍有中到大雨,局地暴雨;短暂停歇后,7月3~5日,乌江流域将再次出现较强降雨过程㊂综合实况水雨情和降雨预报,水文部门分析后得出预报成果:构皮滩水库可能于7月1日05:00时左右出现约9000m3/s的入库洪峰流量,思林和沙沱水库可能于1日凌晨出现最大区间流量2500~3000 m3/s,乌江下游彭水和银盘水库区间来水无明显涨水过程㊂4.2㊀乌江中游水库模拟调度构皮滩㊁思林和沙沱水库均位于贵州省境内,由于本次洪水还未达到梯级水库联合调度条件[12],故需要通过水库模拟调度来获取上游水库的出库流量过程㊂构皮滩㊁思林和沙沱水库均存在弃水,坝前水位接近或略超汛限水位,各水库尚有较大防洪库容㊂考虑到思林和沙沱水库需要承担下游城乡的防洪任务,结合各水库来水预报和水库调度边界条件分析: (1)构皮滩水库坝前水位较高,后期拦洪能力有限,水库势必继续加大出库流量,最大下泄流量可能接近7500m3/s㊂(2)思林水库可能于1日05:00时出现最大入库流量约10000m3/s,因水库有保护下游塘头粮产区的防洪任务,其最大下泄流量不宜超过9000m3/s㊂(3)沙沱水库可能于1日08:00时出现最大入库流量约11500m3/s,考虑到不能增加对库区思南县城的顶托影响,水库不宜超汛限水位,涨水阶段基本维持出入库平衡;同时,水库泄洪时不能增加下游沿河县城的防洪压力,故沙沱水库需在入库洪峰出现时适当拦蓄洪水,削减出库洪峰流量㊂综上,沙沱水库最大出库流量可能在10000~11000m3/s㊂4.3㊀乌江下游防洪调度预报4.3.1㊀彭水水库入库流量预报6月30日08:00时,根据模拟的乌江中游水库出库流量过程,水文部门预报彭水水库可能于7月1日12:00时出现最大入库流量11000m3/s,如果彭水水库不拦蓄洪水,下游银盘水库维持当前库水位212.29 m,则彭水县城水位可能达到230.00m,超警戒水位5.00m㊂4.3.2㊀水库调度决策6月30日14:00时,重庆市防汛抗旱指挥部办公室在综合了水文部门提供的乌江干支流洪水预报及近期降雨预报后,做出了彭水㊁银盘水库调度决策:彭水水库入库流量低于10000m3/s时,按出入库平衡运行控制;入库流量超过10000m3/s时,按出库流量不超过10000 m3/s控制,洪水过后尽快降低坝前水位至汛限水位以下;银盘水电站逐步降低坝前水位,控制水位最高不超211.00m运行,待洪水过后再恢复正常运行㊂4.3.3㊀彭水水文站预报根据水利部门对彭水㊁银盘水库的调度决策,水文部门采用水力学模型推算,预计彭水水文站7月1日14:00时出现洪峰水位227.00m,超警戒水位2.00m㊂4.4㊀乌江中下游防洪调度预报效果此次洪水调度预报过程中,上游构皮滩㊁思林和沙沱水库出库流量实际值和模拟值基本一致,下游彭水水库最大入㊁出库流量分别为10900m3/s和9250m3/s,彭水水文站于1日13:00时出现洪峰水位226.48m,超警戒水位1.48m,本次洪水调度效果好,预报精度较高,实现了重庆市境内零伤亡㊁零转移的目标㊂5㊀结语与展望根据近年来开展乌江梯级水库调度预报的应用成效可知,采用 预报-调度-预报 的调度预报模式,很好地提高了乌江流域主要水文站的洪水预报精度,09㊀第11期㊀㊀㊀熊金和,等:乌江流域梯级水库洪水调度预报模式延长了预见期,为流域防洪提供了强有力的技术支撑,同时,还提高了梯级水库的发电效益,充分发挥出了水库的防洪和兴利等综合效益,表明该调度预报模式在乌江流域应用效果较好㊂为更好地开展梯级水库调度预报,今后还可从以下几个方面开展进一步研究:(1)加强区域水库信息共享平台建设㊂各省市防汛部门需根据自身防汛需要建设区域水库信息共享平台,实现水库工情和水雨情信息共享,进一步提高流域洪水预报精度㊂(2)加强水文气象耦合技术的研究和应用[13]㊂梯级水库形成后,水库区间来水预报和入库流量预报预见期严重不足,在实际水库调度预报中,必须考虑未来降雨影响,加强水文气象耦合技术的研究和应用,如精细化㊁网格化降雨预报与水文预报的相结合[14]㊂此外,还需要加强水文和气象预报员的沟通交流,通过沟通掌握较为准确的降雨落区和时间,可在延长预见期的基础上,进一步提高洪水预报精度㊂(3)加强水力学模型等新预报方法的研究和新技术的引进[15]㊂受梯级水库运行影响,河道的水流特性较天然河道更为复杂,给洪水预报工作带来诸多困难㊂因此,需要加强水力学模型新预报方法的研究和新技术的引进,不断提供库区站预报精度,更好地服务于流域防汛工作㊂参考文献:[1]㊀何晓燕,丁留谦,张忠波,等.对流域防洪联合调度的几点思考[J].中国防汛抗旱,2018,28(4):1-7.[2]㊀曹永强,殷峻暹,胡和平.水库防洪预报调度关键问题研究及其应用[J].水利学报,2005(1):51-55.[3]㊀王浩,王旭,雷晓辉,等.梯级水库群联合调度关键技术发展历程与展望[J].水利学报,2019,50(1):25-37.[4]㊀张改红,王国利,张静,等.确定梯级水库联合防洪预报调度方式优化方法研究[J].大连理工大学学报,2010,21(1):123-130. 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