三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理研究與實踐

1、.：.；三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理研討與實際摘要: 三峽工程裝機(jī)容量2250萬kW，年發(fā)電量近1000億kWh，所提供的大量清潔可再生能源在中國經(jīng)濟(jì)建立中扮演重要角色。三峽水庫是多目的運用水庫，首要義務(wù)是防洪，其次是發(fā)電并兼顧調(diào)理航運的義務(wù)，此外還須思索生態(tài)與環(huán)境維護(hù)要素。引見了三峽水庫在實現(xiàn)水能綜合高效利用方面的研討成果，包括樞紐管理體制，防洪、發(fā)電、航運以及泥沙等關(guān)系處置，三峽水利樞紐管理調(diào)度系統(tǒng)建立，氣候水文預(yù)告任務(wù)現(xiàn)狀及成果，防洪、發(fā)電、航運調(diào)度成果以及三峽水庫泥沙研討與實際等，特別引見了三峽水庫在經(jīng)過電站運轉(zhuǎn)調(diào)度維護(hù)流域生態(tài)方面的研討所獲得的一定的成果，例如有關(guān)經(jīng)過人造洪峰改善下游四大

2、家魚產(chǎn)卵課題的研討等。20032006年樞紐實踐調(diào)度運轉(zhuǎn)的各項參數(shù)闡明，三峽水利樞紐發(fā)揚了防洪、發(fā)電、航運等多方面的效益，成果顯著。 關(guān) 鍵 詞: 防洪;發(fā)電;航運;生態(tài)調(diào)度;調(diào)度管理;三峽水利樞紐 中圖分類號: TV697.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 中國長江三峽工程是迄今為止世界最大的水利樞紐工程。三峽水利樞紐建成后，控制流域面積100萬km2 ，防洪庫容221億m3 ，可極大改善下游防洪情勢;三峽水庫全長600km，上游川江航道因此得到根本改善;三峽電站擁有總裝機(jī)2250萬kW，年發(fā)電量近1000億kWh，每年可為國家節(jié)約大量化石燃料，顯著減少溫室氣體排放。 三峽工程擁有宏大的防洪、發(fā)電、航運

3、等綜合效益，在國家社會經(jīng)濟(jì)開展中舉足輕重;工程建成后，調(diào)度管理將面臨前所未有的挑戰(zhàn)如何協(xié)調(diào)平衡防洪、發(fā)電、航運等各方的利益，如何進(jìn)展科學(xué)合理的調(diào)度管理，使其綜合效益最大，加上日益突出的水利工程的生態(tài)環(huán)保需求那么無疑都給管理添加了新的課題。 1 管理體制 水資源一體化管理是當(dāng)今流域管理的趨勢，而三峽工程突出的作用，特殊的位置也決議了它的管理體制必需采用一體化的綜合管理方式。 綜合管理方式首先表達(dá)在三峽工程對防洪、發(fā)電、航運等進(jìn)展一致的多目的管理。為此，政府組織相關(guān)部門研討制定了以下簡稱，針對不同時期，如圍堰發(fā)電期、初期運轉(zhuǎn)期以及正常運轉(zhuǎn)期，制定不同的，并以法律法規(guī)的方式公布實施。從多目的管理的角

4、度出發(fā)，協(xié)調(diào)各方的利益，以綜合效益最大為目的，是目前三峽工程管理的法律性文件，各種調(diào)度管理措施都必需服從規(guī)程的規(guī)定。 此外，距三峽大壩下游約38km處的葛洲壩水利樞紐是三峽工程不可分割的梯級樞紐，三峽葛洲壩梯級樞紐及其水庫必需結(jié)合一致調(diào)度。 中國長江三峽工程開發(fā)總公司是三峽工程的工程法人，代表國家擔(dān)任梯級樞紐的建立和運轉(zhuǎn)管理，在規(guī)定的職責(zé)范圍內(nèi)實行一致調(diào)度。而在汛期，當(dāng)入庫流量超越一定值后，那么由長江防總或國家防總直接指揮三峽葛洲壩梯級樞紐的調(diào)度與管理。 2 多目的管理 多目的問題的求解原理可根據(jù)決策分析過程中的目的成效函數(shù)V能否存在，能否可以顯式表達(dá)而分成3類:目的成效函數(shù)V存在并可用數(shù)學(xué)公

5、式表達(dá)，那么可采用決策者偏好的事先估計進(jìn)展求解;存在一個穩(wěn)定的成效函數(shù)V，但并不試圖將它明確地表達(dá)出來，只假設(shè)該函數(shù)的普通方式，那么決策者的偏好在求解過程中經(jīng)過交互逐漸明確;不存在一個穩(wěn)定的成效函數(shù)，無論是顯式的還是隱式的，那么采用決策偏好的事后估計法進(jìn)展求解1 。 三峽工程調(diào)度管理是典型的多目的決策問題。三峽工程的宏大效益包括經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益等，在目的函數(shù)中，發(fā)電效益較易量化，而防洪、航運、生態(tài)環(huán)境等方面的效益那么很難估算。雖然很多學(xué)者試圖構(gòu)建多目的水庫綜合效益目的函數(shù)的顯式表達(dá)方式，例如采用洪水損失的期望值作為防洪效益以及提出一些生態(tài)效益的計算方法等，但目前都尚不成熟。因此試圖

6、構(gòu)建一個顯式的三峽工程效益函數(shù)目前還無法實現(xiàn)，而根據(jù)上述求解原理之2，遵照“決策者的偏好在求解過程中經(jīng)過交互逐漸明確的思緒那么是可行的，以下對此稍加論述。 建三峽首要目的是防洪，因此防洪要求必需首先滿足。而防洪效益的實現(xiàn)那么是經(jīng)過中規(guī)定的防洪調(diào)度方案給予保證，該方案是建立在對多個方案的計算比較根底之上，最終根據(jù)決策者偏好選取，由各種階段的水位、流量閾值組成。在滿足防洪要求的根底上，對發(fā)電效益和航運效益進(jìn)展優(yōu)化，其中發(fā)電效益可采用結(jié)合優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)展求解，而航運調(diào)度的內(nèi)容那么是根據(jù)航運部門的要求，保證相關(guān)江段水位、流量、水位變幅在規(guī)定閾值范圍之內(nèi)。當(dāng)發(fā)電、航運產(chǎn)生沖突時，根據(jù)決策者的偏好進(jìn)展交互

7、，構(gòu)成最終處理方案。中對上述內(nèi)容都進(jìn)展了詳細(xì)描畫。水庫環(huán)境生態(tài)效益在決策者偏好中的位置越來越重要，為此中對水庫環(huán)境、泥沙以及庫區(qū)生態(tài)調(diào)度也專門進(jìn)展了規(guī)定。需求指出的是，上述多目的決策過程的前提條件是保證樞紐的平安。 3 研討與實際 三峽工程采用分期蓄水方式，2003年6月1日初次下閘蓄水，進(jìn)入圍堰發(fā)電期運轉(zhuǎn)，庫水位維持在m之間;2006年6月，上游三期圍堰爆破撤除，大壩全線擋水，同年10月，實現(xiàn)156m蓄水，樞紐進(jìn)入初期運轉(zhuǎn)階段;估計在2021年水庫可進(jìn)入正常運轉(zhuǎn)形狀，即正常蓄水位NPL175m，汛期限制水位FCL145m。 三峽水利樞紐的運轉(zhuǎn)已近4a，工程的防洪、發(fā)電、航運等效益也逐漸得以發(fā)

8、揚，特別是實現(xiàn)156m蓄水后，各方面的效益更加明顯。4a來，三峽葛洲壩梯級樞紐綜合調(diào)度管理系統(tǒng)已根本建成，圖1為該系統(tǒng)中的相關(guān)業(yè)務(wù)流程。 從圖1略中不難發(fā)現(xiàn)，氣候水文信息采集系統(tǒng)是整個調(diào)度管理的根底，預(yù)告是調(diào)度管理決策的根據(jù)。此外，調(diào)度管理涉及的部門眾多，包括國家防總、長江防總、交通航運部門、國家電網(wǎng)公司等。 三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理任務(wù)涉及方方面面，以下結(jié)合水庫運轉(zhuǎn)以來的調(diào)度管理實際引見有關(guān)方面的研討成果。 3.1 氣候水文預(yù)告 3.1.1 氣候預(yù)告 氣候預(yù)告的準(zhǔn)確程度，經(jīng)過影響水文預(yù)告的精度，間接影響水庫的防洪、發(fā)電等一系列重要決策。表1列出了2004年和2006年短期24，48h雨量預(yù)告

9、準(zhǔn)確率，表2為24h強(qiáng)降水預(yù)告準(zhǔn)確率統(tǒng)計。 由表知，2004年，上游流域面雨量預(yù)告24，48h預(yù)告準(zhǔn)確率分別為81%和69%，面雨量大于20mm降水過程24h預(yù)告準(zhǔn)確率為52%;2005年該3項目的分別為76%，76%和52%;2006年為85%，82%，60%。 另一方面，在枯水期，經(jīng)過水庫調(diào)度補(bǔ)償航運流量是添加葛洲壩樞紐下游枯期水深的有效措施。2004年的枯水期，應(yīng)航道部門的要求，三峽水庫先后3次實施了補(bǔ)償航運流量調(diào)理方案，增大了下泄流量，提高了葛洲壩引航道和長江中游航道通航水深，在一定程度上緩解了長江中游淺灘河段枯期通航水深缺乏的緊張情況，保證了船舶航行平安，效果明顯。 3發(fā)電效益。自2

10、003年7月10日三峽電站首臺機(jī)組2號并網(wǎng)運轉(zhuǎn)以來，至2006年底，三峽電廠累計發(fā)電1461億kWh，節(jié)水增發(fā)電量58億kWh;葛洲壩大江電站、二江電站20032006年累計發(fā)電628億kWh，節(jié)水增發(fā)45億kWh，詳細(xì)信息見表7。 3.3 生態(tài)調(diào)度研討 三峽工程建成后每年將消費1000億kWh清潔電能，減少大量的原煤耗費和溫室氣體排放，從根本上有利于生態(tài)環(huán)境維護(hù)。但同時，大壩擋水，庫區(qū)淹沒蓄水等也不可防止地給生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響。為此，在工程設(shè)計論證以及初期運轉(zhuǎn)期間，圍繞生態(tài)環(huán)境維護(hù)做了大量的研討任務(wù)，并投入大量資金開展各項維護(hù)措施。近些年來，經(jīng)過水庫本身運轉(zhuǎn)調(diào)度改善大壩上下游生態(tài)情況的研討

11、越來越遭到各方的關(guān)注，生態(tài)調(diào)度的呼聲越來越高。 三峽水利樞紐生態(tài)調(diào)度的主要熱點問題包括:低溫水下泄、氣體過飽和、“人造洪峰等。關(guān)于這些熱點問題，三峽總公司組織會同相關(guān)科研單位開展了多項監(jiān)測研討任務(wù)，獲得了一系列成果，其中比較有代表意義的是“針對四大家魚青、草、鰱、鳙自然繁衍需求的三峽工程生態(tài)調(diào)度方案的研討，該研討成果進(jìn)一步闡明了水利工程給魚類呵斥影響的機(jī)理，包括: 1水利工程一定程度上繼續(xù)對魚類早期資源產(chǎn)生影響。工程的調(diào)理使水文情勢和水體理化特性發(fā)生變化，使部分產(chǎn)卵場消逝或挪動;洪峰過程弱化，使產(chǎn)卵規(guī)模減小。 2低溫水下泄，有能夠使魚類生長發(fā)育延緩，產(chǎn)卵期推遲;清水下泄，河道沖刷下切，原有產(chǎn)卵

12、場河床底質(zhì)發(fā)生變化;繁衍期洪峰主要依賴區(qū)間來水，過程弱化。 3水質(zhì)的變化對魚類資源的影響越來越突出。 為此，在進(jìn)一步弄清四大家魚自然繁衍的水文學(xué)機(jī)理的根底上，未來可采取各類生態(tài)調(diào)度措施，制造利于魚類繁衍的“人造洪峰，抑制低溫水下泄，維護(hù)水質(zhì)等。 3.4 水庫泥沙 泥沙問題是關(guān)系水庫壽命，引起廣泛爭論的艱苦技術(shù)問題。在水庫調(diào)度方案中，對泥沙問題的思索占有相當(dāng)重要的位置。三峽水庫采取“蓄清排渾的調(diào)度原那么，減少水庫的泥沙淤積。 從近4a來水庫運轉(zhuǎn)過程中泥沙監(jiān)測資料看，水庫中泥沙淤積情況比初步設(shè)計時估計的要好得多:水庫來沙量大幅減少，寸灘+武隆站1990年前年均輸沙量之和為4.67億t，199120

13、03年年均輸沙量為3.48億t清溪場站從1983年開場測流，因此沒有長系列資料，用寸灘和武隆替代，減少約1/3，而蓄水后減幅更大。水庫排沙比好于設(shè)計值，2003年612月，入庫泥沙2.08億t，出庫0.84億t，排沙比40%;2004年，入庫泥沙1.66億t，出庫0.637億t，排沙比38%;2005年，入庫2.54億t，出庫1.03億t，排沙比41%。而論證期間數(shù)學(xué)模型采用的三峽水庫10a水沙系列的年均入庫沙量為5.09億t，由此第1個10a的年均出庫泥沙1.54億t，年均庫內(nèi)淤積3.55億t，排沙比30%。 隨著上游水土堅持任務(wù)的開展以及上游梯級電站的建立，三峽水庫的入庫泥沙問題將向著更有

14、利的方向開展。但同時水庫下游河岸沖刷的問題比過去估計的要嚴(yán)重些，由于三峽水庫尚未蓄至正常蓄水位175m，上游水電工程的大規(guī)模開發(fā)正在進(jìn)展中，來水來沙情況未來還會有較大的變化，因此，下游河勢的調(diào)整能夠還要繼續(xù)相當(dāng)長的時間。 4 結(jié)論與展望 幾年的實際證明，三峽樞紐的調(diào)度管理是勝利的，不僅有效地利用了水資源，同時也保證了航運等其它目的的實現(xiàn)，泥沙問題也得到了良益處理，獲得這些成果主要歸功于: 1對三峽工程進(jìn)展的長期研討，為調(diào)度管理提供了最科學(xué)最充分的指點。有關(guān)問題在規(guī)劃設(shè)計階段經(jīng)過了系統(tǒng)的研討，且大多得到了較好的處理。 2建立了一套科學(xué)完善的調(diào)度管理軟硬件系統(tǒng)，包括上至屏山，下至漢口的水雨情遙測系

15、統(tǒng)、水調(diào)自動化平臺等，為調(diào)度決策提供了先進(jìn)的輔助手段。 3堅持一體化管理的思想，堅持兩壩結(jié)合優(yōu)化調(diào)度，重點研討了與調(diào)度息息相關(guān)的預(yù)告模型、結(jié)合優(yōu)化調(diào)度模型等，強(qiáng)化了調(diào)度的中心技術(shù)。 當(dāng)然，三峽葛洲壩梯級樞紐調(diào)度中也還有一些關(guān)鍵問題有待今后進(jìn)一步處理，如庫區(qū)寸、武至宜昌區(qū)間降雨尤其是暴雨產(chǎn)流預(yù)告問題，電站與電力市場的協(xié)調(diào)機(jī)制問題等。 三峽水利樞紐的調(diào)度管理決策是具有世界難度的動態(tài)多目的的管理決策，主要表如今以下幾個方面: 1在汛期，樞紐調(diào)度的主旨是防洪，在滿足防洪要求的前提下，經(jīng)過調(diào)度保證走沙并盡能夠多發(fā)電;在非汛期，那么主要是協(xié)調(diào)航運、發(fā)電、生態(tài)維護(hù)之間的關(guān)系。 2水庫泥沙問題關(guān)乎水庫壽命，是三峽調(diào)度管理的重要根底條件，無論汛期還是非汛期的調(diào)度，都必需仔細(xì)思索。 3實施生態(tài)調(diào)度，為特有珍稀魚類營造適宜的產(chǎn)卵、生長的水文情勢。作為一個嶄新