长江上游水库群联合调度对武汉地区的防洪作用

武汉地处长江中游,是长江经济带中部城市群的核心,战略地位非常显著,有必要在新的长江流域防洪体系整体格局下,针对武汉地区防洪问题开展具体研究。为此,首先梳理了武汉地区防洪规划和防洪形势,分析了长江和汉江洪水遭遇情况,探讨了长江干流来水大时和汉江来水大时的汉口站水位情势,明确了城陵矶防洪和对武汉防洪的关联性。在此基础上,探明了武汉地区防洪控制需求,研究了上游水库群配合三峡水库对长江中下游联合防洪调度的方式,开展了对典型年份长江上游水库群联合调度的计算分析,阐述了长江上游水库群联合调度对武汉的防洪作用。研究成果可为编制长江流域水库群联合调度方案提供科学依据和一定的技术支撑。     

长江流域上游控制性水库群联合防洪调度研究

长江流域水系复杂,防洪对象分布范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、分布多区域特征,如何科学运用水库防洪库容,有序兼顾各区域防洪是流域控制性水库群联合防洪调度的关键。选取溪洛渡、向家坝与三峡水库组成的水库群为对象,基于大系统分解协调原理,先通过逐次分解各防洪区域对溪洛渡、向家坝两库预留防洪库容的要求,在结合区域间洪水遭遇关联性分析的基础上,提出两库防洪库容在协调川江与长江中下游两区域防洪中的分配方案;同时对三峡水库的防洪调度方式深入优化,提出适当扩大对城陵矶防洪补偿库容分配方案。研究成果表明,联合调度方案可进一步减少长江中下游分洪量,对于提高整个流域防洪减灾水平,完善长江流域库群防洪调度体系具有重要意义。     

保汛期防洪 长江上游梯级水库群首次实施联合调度

正2014年是溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级电站正式开展汛期联合调度的第一年,四库将在满足区域防洪目标的情况下,首次开展以三峡水库为中心的联合调度,以保障长江中下游汛期防洪,促进水资源高效利用。以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群联合调度与管理,能有效对长江上游流域的洪水进行削峰、错峰,从而提高流域整体防洪能力,进一步优化水能资源配置,促进流域绿色能源发展。     

面向多区域防洪的长江上游水库群协同调度模型

长江上游水库群是长江流域防洪工程体系的重要组成部分,承担着水库所在河流、川渝河段以及长江中下游的防洪任务。长江流域面积广大,水系众多,洪水地区组成与遭遇十分复杂,防洪需求众多,防洪对象分散,且要兼顾发电、航运、供水、生态、库区安全等多种因素,水库群防洪调度面临大规模、多区域、多层次等协同调度技术难题。以长江上游25座控制性水库为研究对象,基于防洪格局和防洪任务将水库群防洪调度划分为核心、骨干和群组水库,阐明了水库群多区域协调防洪的调度节点和角色定位,提出了兼顾"时-空-量-序-效"多维属性的模型功能结构,构建了长江上游水库群多区域协同防洪调度模型,并在长江流域防洪调度形成示范应用,以挖掘长江上游水库群防洪调度潜力,进而提升长江流域防洪调度管理水平。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅱ——风险分析与运用方案

乌东德、白鹤滩水库投运后,长江上游水库群联合防洪调度为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了有利条件。为提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位,针对金沙江下游梯级防洪库容投入运用条件,基于三峡坝址不同典型年的不同频率设计洪水,开展了荆江防洪和库区回水风险分析,提出了金沙江下游梯级配合三峡水库的等比例分级拦蓄方式,在确保荆江及库区防洪安全的前提下,提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化运用方案,给出了金下梯级预留防洪库容与三峡水库对荆江防洪库容的等效关系。研究结果表明：提出的等比例分级拦蓄方式综合了拦量和削峰两种模式,有效利用了金下梯级防洪库容,调度效果最好;提出的水位优化运用方案具备较好的防洪减灾效果,丰富完善了长江上游水库群联合防洪调度方案,可进一步减少中下游超额洪量。研究成果可为长江水库群实际洪水调度提供技术支撑和决策参考。     

长江上游水库群2016年洪水联合防洪调度研究

随着长江上游水库群不断建成投入运行,水库群联合防洪调度势在必行。在分析研究长江洪水组合遭遇和重要防洪对象防洪需求的基础上,采用集合与解耦相结合的方法,按照就近有效与遏制洪源相结合的原则,提出长江上游水库群联合防洪调度总体布局。以防御长江1954年洪水为目标,分析了联合防洪调度的效益;回顾了水库群联合调度方案指导下2016年实际防洪调度的过程及当时的考量,总结分析了水库群联合调度的成效,提出了长江流域水库群联合调度的下一步努力方向。     

长江流域水库群的联合调度有效缓解了中下游地区防洪压力

正2016年入汛以来至7月20日,长江流域迎来两次大的洪水过程,通过上中下游水库群的联合防洪调度,长江中下游防洪压力得到有效缓解,洪涝灾害损失大为减少。一、长江水库群的构成长江流域已建成大中小型水库5.12万座,总库容约3 588亿m3。以三峡水库为骨干的重要大型防洪水库总防洪库容达627亿m3。上游干流     

长江上游水库群联合调度中的泥沙问题

长江上游已形成以三峡水库为核心的世界上规模最大的巨型水库群,2012年开始实施上述水库群的联合调度。分析了水库群联合调度中,与水库泥沙密切关联的汛期防洪、汛末蓄水和汛前消落调度方案及其对水库泥沙带来的影响。在较为深入、系统地研究了长江泥沙变化规律及其原因、水库淤积和长江中下游河床冲刷特性的基础上,对水库群联合调度中面临的水库淤积与长期使用问题,以三峡水库为例,提出了精细化的"蓄清排浑"和库尾减淤等泥沙调度方法。对水库群水沙联调,促进流域泥沙合理配置以及水库群联合调度条件下的泥沙问题与应对措施等提出了建议。     

金沙江中游与长江中下游洪水遭遇规律分析

按照《长江流域防洪规划》和《长江流域综合规划》的安排,金沙江中游已建及在建的6座梯级水库每年7月份共预留防洪库容17.78亿m³,配合三峡水库进行长江中下游防洪。基于金沙江攀枝花站和长江中游螺山、城陵矶、宜昌站的洪量和洪水过程并考虑泄水传播时间及区间来水过程,详细分析了金沙江中游洪水与长江中下游洪水的遭遇规律。研究结果可为金沙江中游梯级水库防洪调度方式的建立提供技术支撑,有利于充分发挥水库群的防洪效益。     

2020年长江流域水工程联合防洪调度实践

随着长江流域控制性水利工程不断建成投运,沿江排涝规模不断发展,水工程调度运用对洪水演进特性及河道槽蓄的改变,流域的防洪形势也发生相应变化。2020年,长江流域共发生5次编号洪水,实时防洪调度应对中采取了以三峡水库为核心的多组合水工程联合调度方式,成功应对长江2020年流域性大洪水。对2020年洪水期间长江流域水工程联合调度实践情况进行回顾梳理,分析不同场次洪水下水工程联合调度运用方式和调度效果,探讨水工程防洪调度过程中显露出的防洪制约因素,提出完善流域水工程联合调度工作的思考建议。     

金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究

金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库具有对川江沿岸重要城市和配合三峡水库对长江中下游进行防洪的双重防洪功能,如何科学划分金沙江梯级水库有限防洪库容、协调各防洪对象的调度方式,是溪洛渡、向家坝配合三峡防洪调度这一面向多区域防洪问题的关键科学问题。首先在金沙江溪洛渡、向家坝梯级规划设计防洪库容的基础上,按照所在河段防洪目标及配合三峡水库对中下游防洪的次序,探讨了川渝河段及长江中下游重点区域防洪对溪洛渡、向家坝梯级水库防洪库容的预留要求;进而分析了上、下游洪水遭遇类型及相关性,寻求针对不同区域防洪的库容共用空间,确定防洪库容分配方案;最后,分析了上游水库拦蓄方式对三峡入库洪水的影响,提出科学、合理、可行的金沙江溪洛渡、向家坝梯级配合三峡水库联合防洪的调度方式。分析认为,联合调度可有效减轻长江中游的防洪压力,经济效益显著。     

金沙江下游梯级水库配合三峡水库联合防洪调度效果分析

为分析金沙江下游梯级水库配合三峡水库的联合防洪调度效果,运用2种补偿调度方式对长江中下游防洪的情况进行研究.分别选取1954年和1998年为典型洪水年,对不同频率下的设计洪水进行联合防洪调度演算.结果表明:金沙江梯级配合三峡水库联合防洪不仅能保障长江上游干流川江河段及荆江河段的防洪安全,而且能进一步提高三峡水库的防洪能力.与对荆江河段防洪的补偿调度方式相比,兼顾城陵矶地区的防洪补偿调度方式能进一步减少城陵矶地区的分洪量,在有金沙江梯级配合三峡水库运用时能较大程度地保证荆江河段行洪安全.     

水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析

水库防洪调度风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据。为评估水库实时防洪风险,本文提出一种基于长系列历史实测径流资料的防洪库容频率曲线推算方法,以此为基础建立了水库实时防洪调度风险分析模型。进一步,从三峡水库实际防洪调度需求出发,分析了三峡水库汛期不同时段实时防洪风险,研究了上游溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库进行联合调度时防洪库容频率曲线的变化,以及上下游水库间防洪库容分配及其互用性问题。研究表明,推求的防洪库容频率曲线能帮助判断当前防洪情势,合理利用防洪库容互用性可有效降低三峡水库防洪风险。     

三峡工程防洪作用与2010年防洪调度实践

三峡工程是长江综合防洪体系的骨干工程,其对长江中下游防洪具有十分重要的作用。2010年汛期,长江流域干流和多数支流发生较大洪水,通过科学调度三峡工程,及时拦洪,适时泄洪,有效削峰错峰,避免了上游洪峰与中下游洪水叠加给沿岸人民安全造成的威胁,三峡工程的防洪效益得到了充分发挥。通过回顾规划确定的三峡工程防洪作用,简要介绍了2010年长江洪水特性,结合2010年三峡工程实际调度运行,分析了三峡工程的防洪调度方式及效果,探讨了与水库调度相关的几个问题,并对今后的工作提出了建议。     

乌江流域防洪调度问题及其对策研究

乌江流域思南县城、沿河县城、彭水县城等防护对象堤防建设的实际防洪能力低于规划标准,而且由于受上游水库的下泄和下游水库水位顶托的双重影响,导致流域的整体防洪能力不足。为了使上述3县城的堤防建设达到防洪设计标准,对乌江流域防洪调度现状和存在的问题进行了分析研究,在此基础上,建立了梯级水库联合防洪调度模型和水库回水计算模型。以彭水县城为例,运用上述两种模型进行了模拟计算分析,根据分析结果,提出了防洪调度措施、不承担防洪任务水库应急调度以及应急转移等一些应对措施,可为乌江流域防洪调度提供技术支撑和决策参考。     

三峡水库汛期分期洪水特征及成因研究

为协调三峡水库防洪与兴利的矛盾,提高水库综合利用效益,通过研究三峡水库以上流域汛期洪水的气候成因、暴雨洪水的时空分布规律及洪水量级的变化,确定9月15日作为主汛期和汛末期洪水分界点,并将三峡水库以上洪水汛期划分为主汛期、汛末期两个分期。进一步提出了三峡水库坝址分期设计洪水及其量值。相关成果可为三峡水库优化调度和实施提前蓄水提供关键技术支撑。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究

为协调好梯级水库联合蓄水调度过程中防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾,实现各水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化,以溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库为例,推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合蓄水方案,主要研究内容主要包括以下3个部分:(1)风险分析,推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约束和联合蓄水方案的防洪风险;(2)兴利效益分析,分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效益;(3)多目标决策,评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益,得出了最优非劣质蓄水方案。研究结果表明:溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库的较优联合蓄水方案,分别为9月5日起蓄的同步起蓄方案和9月1日-9月5日-9月10日起蓄的异步起蓄方案,较原设计蓄水方案,年均发电量可分别增加23.76和20.43亿k W·h,增幅分别为3.25%和2.78%;蓄水率可由96.73%分别提高至97.51%和97.57%,两者均可在不降低原防洪标准的前提下,提高梯级水库的综合效益,前者的发电效益较优,而后者的蓄水效益较优。     

变化环境下七里山水域高洪水位研究

七里山水域是洞庭湖汇入长江的江湖交汇区,受三峡工程及上游溪洛渡、向家坝水库运用清水下泄影响,江湖水沙输运、河道冲淤及河势演变、河段蓄泄关系、洪水位和泄流能力等出现诸多新变化,对长江中游特别是洞庭湖区的防洪蓄洪格局产生影响。在长江中下游水沙整体宏观数学模型的基础上建立了七里山水域二维水沙局部细致模拟数值模型,模拟研究了水库群运用后,在不同控制水位、不同蓄滞洪区启用条件下,针对各种典型洪水的防洪蓄洪问题。对于1998年型洪水,通过三峡等上游水库调节并抬高七里山控制水位0.5 m时,可不分蓄洪;对于1954年目标洪水,则需利用洞庭湖区24蓄洪垸和洪湖对等承担分蓄洪任务。