高良云

摘 要：三峽樞紐動態(tài)平均流量控泄是通過對入庫流量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行動態(tài)平均處理后，用以作為下泄流量控制的一項(xiàng)技術(shù)。三峽航運(yùn)的安全暢通離不開三峽梯級水庫下泄流量控制工作，同時(shí)也是研究三峽水庫調(diào)度運(yùn)行的一個(gè)重要方向。文章提出的動態(tài)平均流量控泄辦法重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)三峽大壩入庫流量在汛期的發(fā)展演變規(guī)律，為合理調(diào)節(jié)下泄流量，保障防洪、發(fā)電、航運(yùn)等綜合效益提供有益參考。

關(guān)鍵詞：三峽樞紐；動態(tài)平均流量；控泄方法

中圖分類號：TV697.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0060-02

三峽—葛洲壩梯級水利樞紐由三峽水庫和其下游38 km處的反調(diào)節(jié)水庫—葛洲壩水庫組成。樞紐位于湖北省宜昌地區(qū)，多年平均入庫流量約為14 400 m3/s。三峽水庫2003年5月末開始蓄水，2009年竣工，通過與葛洲壩水庫聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)梯級水庫防洪、航運(yùn)、發(fā)電等綜合效益。葛洲壩電站主要任務(wù)是對三峽電站日調(diào)節(jié)下泄的非恒定流進(jìn)行反調(diào)節(jié)，在保證航運(yùn)的前提下發(fā)揮發(fā)電效益。

三峽水庫調(diào)度問題實(shí)質(zhì)就是下泄流量與上下游水位的控制過程。當(dāng)三峽水庫需要防洪時(shí)，總要調(diào)高下泄流量讓庫水位降至防洪限制水位145 m運(yùn)行；當(dāng)三峽水庫需要蓄水時(shí)，總是要減少下泄流量讓庫水位升至175 m高位運(yùn)行。

1 三峽樞紐下泄流量的控制現(xiàn)狀

目前，三峽—葛洲壩水利梯級樞紐在不同時(shí)期按照以下原則運(yùn)行：

①汛期6月11日～9月30日，在不需要進(jìn)行防洪蓄水時(shí)，三峽水庫按防洪水位線145 m（實(shí)際庫水位可在144.9～146 m內(nèi)變動）控制運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生較大洪水時(shí)，按控制沙市水位44.5～45.0 m、枝城最大流量不超過56 700 m3/s（含壩址～沙市區(qū)間流量）。一次洪峰過后，壩前水位應(yīng)在不增加下游防洪壓力的前提下盡快降至145 m。

②蓄水期10月份，一般情況下，三峽水庫從10月1日開始至10月末蓄水至正常水位175 m。10月份來水較豐富，水庫提前蓄滿后保持175 m水位運(yùn)行。

③11月1日～豎年4月，水庫水位根據(jù)發(fā)電需要逐步消落，在一般來水年份，4月末庫水位不低于枯水期消落低水位155 m；5月份電站加大出力運(yùn)行，庫水位逐漸降低，5月底消落至155 m。6月上旬，視上游來水情況均勻消落庫水位，6月10日消落至防洪限制水位。

葛洲壩水庫的運(yùn)行水位為63.0～66.0 m，水位允許變動范圍的上限為66.5 m，下限不低于63 m。在枯水期，為保證葛洲壩下游的航運(yùn)安全，葛洲壩下最小流量為5 000 m3/s。

2 三峽樞紐動態(tài)平均流量控泄原理

該技術(shù)表達(dá)動態(tài)平均流量控泄的計(jì)算方法。假設(shè)動態(tài)入庫流量y（t），由確定性部分f（t）和隨機(jī)性部分x（t）組成，且前者為實(shí)際可測的來水量或有效流量值，后者即隨機(jī)起伏的來水量波動或擾動，即x（t）=e（t），經(jīng)離散化采樣后，可相應(yīng)地將動態(tài)來水量數(shù)據(jù)寫成：

3 動態(tài)平均流量控泄的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 動態(tài)平均流量算法的周期選擇

動態(tài)平均周期是根據(jù)實(shí)際情況確定，當(dāng)預(yù)報(bào)最大洪峰如果達(dá)到三峽船閘最大通航流量，20年一遇洪水流量或百年一遇洪水流量（即56 700、72 300、83 700 m3/s）時(shí)，按照兩壩間最高適航流量35 000 m3/s（35 000～45 000 m3/s之間流量按照船舶功率及單位馬力拖帶量標(biāo)準(zhǔn)通航）流量下泄計(jì)算，庫區(qū)分別承擔(dān)

21 700、37 300、48 700 m3/s等滯洪量，按221億的可調(diào)庫容及防洪限位145 m計(jì)算，分別對應(yīng)12，7，5個(gè)滯洪日，因此在預(yù)報(bào)滯洪量達(dá)到21 700、37 300、48 700 m3/s以上時(shí)，按照12，7，5區(qū)間值選周期更加科學(xué)。

當(dāng)選擇動態(tài)平均周期作下泄流量控制線時(shí)，考慮到防洪庫容的承受能力，本算法始終堅(jiān)守入庫量與下泄量的總量平衡，在中途可能會發(fā)生庫水位上漲屬于正常現(xiàn)象，但是上漲的水位始終會隨著后續(xù)下泄量相對增加逐漸向145～150 m庫水位回落。

3.2 三峽庫容量及水位計(jì)算公式

該方法用以觀察庫水位變化情況。三峽大壩特征水位：175水位/m，393庫容/m3；155水位/m，228庫容/m3；145水位/m，171.5庫容/m3。

通常來說，我們對三峽入庫流量數(shù)據(jù)（通常取每天上午

8？誜00時(shí)觀測值）采取確定值部分和不確定值部分的分離的辦法進(jìn)行研究。例如汛期入庫流量隨時(shí)間變化的過程線。這種情況下，可采用平滑與濾波的數(shù)據(jù)處理方法，即動態(tài)平均法。該方法雖然是一種古典的數(shù)據(jù)處理方法，但在實(shí)際應(yīng)用中常常用到它，不失為一種好的方法。

本文根據(jù)三峽集團(tuán)公司梯調(diào)中心提供2012年三峽水庫入庫流量數(shù)據(jù)，設(shè)想2012年會發(fā)生20年一遇洪水，則需采取7 d的周期平均，防洪起始水位控制在150 m以下，實(shí)行動態(tài)平均處理并按照動態(tài)平均線控制下泄流量，如圖2、圖3所示曲線圖。圖2中藍(lán)線為入庫流量過程，紅線為動態(tài)平均下泄流量過程；圖3即是實(shí)行動態(tài)平均下泄流量后水位變化過程線，與2012年三峽水庫實(shí)際控制下泄流量后庫水位相似而且控制過程只與入庫流量關(guān)聯(lián)更具規(guī)律性和實(shí)操性。

需要說明的是，9～10月份的興利蓄水要在人工干預(yù)的情況下進(jìn)行，以利于在汛末來水較充盈情況下蓄水到175 m，以及次年1～5月枯水期上游來水流量較少的情況下滿足下游發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)水資源的綜合利用。

5 結(jié) 語

三峽樞紐實(shí)行動態(tài)平均流量控泄達(dá)到了三峽水庫削減洪峰同時(shí)控制中下游流量及水位的目標(biāo)，特別是汛前將庫水位降至145～150 m之間，當(dāng)洪水來襲時(shí)既可以充分發(fā)揮防洪效益還能提高發(fā)電水頭，保證三峽—葛洲壩間水位和流量保持較平穩(wěn)的適航狀態(tài)，同時(shí)簡化了水庫調(diào)度需要兼顧發(fā)電、航運(yùn)等問題的復(fù)雜決策程序。

其次，采取動態(tài)平均流量控泄可以為實(shí)施三峽水庫自動控泄，更為實(shí)行上游水庫群聯(lián)合梯級調(diào)度提供實(shí)質(zhì)性參考和幫助。人們可以根據(jù)防范十年、百年、千年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)需要制定相應(yīng)的控制線，并且能精準(zhǔn)研判洪水規(guī)模，及時(shí)配合預(yù)報(bào)超預(yù)期特大洪水（即水位超過175 m）的情形迅速采取防洪措施。

隨著國民經(jīng)濟(jì)與社會的快速發(fā)展，對三峽工程綜合開發(fā)利用的需求必然會不斷增長，提升三峽航運(yùn)能力越來越成為打造長江黃金水道、促進(jìn)沿江經(jīng)濟(jì)升級轉(zhuǎn)型的有力支撐，因此，在保證三峽大壩防洪安全的前提下，實(shí)施水庫動態(tài)平均流量調(diào)度研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

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