第三章 调度运用

第一节 调度运用概述

一、水库调度的意义

天然来水在时空分配上是不均匀的。年际之间、月际之间来水极不平衡，不适应工农业生产的用水需要。兴建水库为解决来水与用水的矛盾创造了条件。根据河川径流的特点和用水部门的需要，充分利用水库的调蓄能力，正确处理好防洪与兴利、蓄水与泄水以及各用水部门之间的关系。而根据径流预报和用水计划，结合工程的实际能力和上下游防洪要求，制定合理的水库运用方案的过程称为水库调度。水库调度运用就是运用水库的调蓄能力，科学地调度天然用水使之适应人们的用水需要达到兴利除害的目的。水库调度得当，就能充分利用水库的调蓄能力，合理地安排蓄、泄关系，多次重复使用调蓄库容，做到多蓄水，少弃水，充分发挥工程效益。尤其小型水库多具有地理环境复杂、气候条件特殊、汇流时间短、洪峰流量大等特点，如果调度不当，盲目蓄泄，造成需要水时没有水，不用水时又大量弃水，给下游带来不应有的灾害，甚至对人民生命和财产造成巨大的损失。因此，水库调度管理是水库管理工作的一项重要任务。

二、水库调度分类

水库调度可按不同用途、不同目标进行分类，一般有以下几种方式。

1.按水库目标划分

（1）防洪调度。防洪调度的任务是在确保工程本身及上下游防洪安全的前提下，对水库的调洪库容和兴利库容进行合理安排，以充分发挥水库的综合效益。防洪调度方式是根据河流上下游防洪及水库的防洪要求、自然条件、洪水特性、工程情况而合理拟定的。为此必须绘制防洪调度线，该线是指为安全拦蓄设计洪水的要求，汛期各时刻水库必须预留的库容指示线，其作用是指示何时需要启闭泄洪闸门运行泄洪控制。

（2）兴利调度。兴利调度的任务是充分利用水库的调蓄能力对河川径流在时空上进行重新分配，来满足用水的需要。兴利调度一般包括发电调度、灌溉调度以及工业、城市供水与航运对水库调度的要求等。

（3）综合利用调度。如果水库担任有发电、防洪、灌溉、给水、航运等方面的任务，则在绘制调度曲线时，根据综合利用原则使国民经济各部门要求得到较好的协调，使水库获得较好的综合利用效益。

2.按调度周期划分

对有水库调节能力的水电站，按照水库的调节性能可分为以下几种类型。

（1）日调节。在一昼夜内将天然径流进行重新分配的调节，调节周期为24h。

（2）周调节。可在一周内完成水库充满到放空的循环，即水库具有可调节一周内河川径流的能力。

（3）季调节。在一个季度内完成水库充满到放空的循环，能承担一个季度内河川径流调节的任务。

（4）年调节。分为完全年调节和不完全年调节。能将年内全部来水量按用水要求重新分配而不发生弃水的径流调节称为完全年调节；反之则为不完全年调节。

（5）多年调节。多年内完成充满到放空水库的循环，能将多年期间的丰水年份多余水量存在水库中，以补枯水年份水量的不足，这种调节称为多年调节。

3.按水库数目划分

按水库数目可分为单一水库调度及水库群的联合调度。水库群联合调度就其结构形式又可有并联水库、低级水库群（串联水库群）及混联水库群调度。

三、水库调度运用指标

1.水库特征指标

水库特征指标包括正常蓄水位、汛期限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位、死水位等特征水位，以及总库容、兴利库容、防洪库容、调洪库容等特征库容，如图3-1所示。

水库死水位（Z_死）及死库容（V_死）。水库在正常运用情况下允许消落的最低水位，又称设计低水位。水库正常蓄水位与死水位之间的变幅称水库消落深度。死库容是指死水位以下的水库容积，又称垫底库容。一般用于容纳淤沙、抬高坝前水位和库区水深。在正常运用中不调节径流，也不放空。只有因特殊原因，如排沙、检修和战备等，才考虑泄放这部分容积。

水库正常蓄水位（Z_正）及兴利库容（V_兴）。水库的正常蓄水位是水库在正常运用情况下，为满足兴利要求应在开始供水时蓄到的高水位，又称正常高水位、兴利水位。它决定水库的效益和调节方式，也在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、型式和水库的淹没损失，是水库最重要的一项特征。当采用无闸门控制的泄洪建筑物时，它与泄洪堰顶高程相同；当采用有闸门控制的泄洪建筑物时，它是闸门关闭时允许长期维持的最高蓄水位，也是挡水建筑物稳定计算的主要依据。兴利库容，即调节库容，是正常蓄水位至死水位之间的水库容积，用以调节径流，提供水库的供水量或水电站的出力。

防汛限制水位（Z_限）和结合库容（V_结）。水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，是预留防洪库容的下限水位，在常规防洪调度中是设计调洪计算的起始水位。防洪限制水位与正常蓄水位之间的库容称结合库容（V_结），此库容在汛末要蓄满为兴利所用。在汛期洪水到来后，此库容可作滞洪用，洪水消退时，水库尽快泄洪，使水库水位迅速回降到防洪限制水位。

水库防洪高水位（Z_防）和防洪库容（V_防）。水库的防洪高水位是水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时，在坝前达到的最高水位。只有当水库承担下游防洪任务时，才需确定这一水位。防洪库容是防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积，用以控制洪水，满足下游防护对象的防洪标准。当汛期各时段分别拟定不同的防洪限制水位时，这一库容指其中最低的防洪限制水位至防洪高水位之间的水库库容。

允许最高洪水位（Z_允）。在汛期防洪调度中，为保障水库工程安全而允许充蓄的最高洪水位。一般情况下，如工程能按设计要求安全运行，则原设计确定的校核洪水位即可作为水库在汛期的最高控制水位，在实时调度中除在发生超设计标准洪水时不应突破。

水库设计洪水位（Z_设）。水库设计洪水位是当水库遇到大坝的设计洪水时，在坝前达到的最高水位。它是水库在正常运用情况下允许达到的最高水位，也是挡水建筑物稳定计算的主要依据。

水库校核洪水位（Z_校）及调洪库容（V_调）。水库校核洪水位是水库遇到大坝的校核洪水时，在坝前达到的最高水位，它是水库在非常运用情况下，允许临时达到的最高洪水位，是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。

2.水库调度参数

水库调度参数包括防洪标准及下游安全泄量、供水量与供水保证率、灌溉面积和灌溉保证率、装机容量与保证出力、通航标准、防凌运用水位、生态基流或最小下泄流量等。

3.其他相关资料

水库调度相关的库容曲线、泄流能力及泄流曲线、下游水位流量关系曲线、电站水轮出力限制线、入库水沙、冰情等基本资料。

汛期限制水位是防洪调度中的一个关键性指标，既关系到水库安全度汛，又影响到水库兴利蓄水，应根据大坝安全状况、下游河道行洪能力、当地洪水规律等情况，综合考虑确定。可以分段确定不同的汛期限制水位，使防洪与兴利相互兼顾，使水库最大程度地发挥效益。

四、水库调度运用基本资料

为做好水库的控制运用工作，水库管理部门需进行深入的调查，整理相应的资料，主要包括以下几个方面。

1.工程规划设计方面

（1）本水库工程在流域中的地位和作用、兴建目的以及对水库运用上的要求等。

（2）水库工程的设计、校核标准及安全系数，工程的主要结构及其规模（包括工程设计的有关特性曲线及图纸）；水库的各种特征水位及其相应库容，如设计水位、校核水位、正常高水位及死水位；水位与面积、容积及泄流量等关系曲线，以及工程验收、鉴定文件等。

（3）闸门启闭设备性能和泄流能力，工程的操作规程及各有关部门的协作和协议。

2.水库工程现状及特征方面

（1）库区内人口迁移、土地征用、淹没、浸没、坍岸及回水影响的高程范围，库区土地利用和生产经营情况。

（2）工程现状、运用期间的观测资料、工程的养护维修资料等。

3.流域内自然地理及水文气象方面

（1）流域内地形、地貌及干支流情况，森林植被现状及其变化情况。

（2）水库上游地区水土保持措施现状及其规划，对来水来沙变化规律的影响。

（3）流域内及邻近流域的水文气象站网分布及测报、预报情况。

（4）库区内水量的补给、渗漏及水文地质情况等特别是对蓄水及运用的影响。

（5）历年水文气象观测、调查及特征统计资料有关暴雨中心移动方向，不同地区同时出现暴雨的可能性及最大暴雨量的分析，有关洪水分析资料包括历年洪水发生规律，各时期洪峰、洪量的频率计算及典型洪水过程线的选择等。

（6）下游有一定防洪任务的水库，还应搜集下游河道堤防允许泄量及有关洪水遭遇组合流量，保护城镇人口，重要的公路、铁路、学校文物等方面的资料。

当资料欠缺时，应向规划设计及施工等有关部门搜集。必要时，还应组织力量进行勘测调查分析积累。