三峽樞紐水庫運(yùn)行調(diào)度

張曙光，周 曼

（中國長江三峽集團(tuán)公司，湖北 宜昌 443002）

三峽樞紐水庫運(yùn)行調(diào)度

張曙光，周 曼

（中國長江三峽集團(tuán)公司，湖北 宜昌 443002）

三峽樞紐自2003年初步蓄水以來，工程建設(shè)進(jìn)度、庫區(qū)移民安置、地質(zhì)災(zāi)害治理等較初步設(shè)計有所提前，泥沙淤積情況明顯好于預(yù)期，三峽樞紐提前實現(xiàn)了分期蓄水目標(biāo)。同時，隨著運(yùn)行條件的變化，三峽水庫在汛限水位浮動、中小洪水調(diào)度、提前蓄水等方面進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)度嘗試，取得了較好的防洪、抗旱、航運(yùn)、供水、生態(tài)等綜合效益。尤其是2010年，汛期三峽水庫實施了中小洪水調(diào)度，攔蓄洪量達(dá)到266億m3，洪水資源利用充分；汛末采取了蓄水與汛期防洪運(yùn)用相結(jié)合的方式，進(jìn)一步利用汛末洪水資源，首次實現(xiàn)了175 m蓄水目標(biāo)，樞紐開始全面發(fā)揮正常運(yùn)行期的綜合效益。

運(yùn)行調(diào)度；三峽樞紐

1 前言

根據(jù)三峽工程初步設(shè)計安排和“分期蓄水”的原則，三峽水庫在圍堰發(fā)電期運(yùn)行水位為135 m，初期運(yùn)行水位156－135－140 m（正常蓄水位－汛期防洪限制水位－枯期消落低水位），正常運(yùn)行水位175－145－155 m［1］。

初步設(shè)計對三峽水庫蓄水運(yùn)用的時間安排為：2003年水庫開始蓄水至135 m，進(jìn)入圍堰發(fā)電期；2007年蓄水位升至156 m，進(jìn)入初期運(yùn)行期。水庫蓄水位從156 m上升至正常蓄水位175 m的時間，可根據(jù)移民安置情況、庫尾泥沙淤積實際觀測成果以及重慶港泥沙淤積影響處理方面等相繼確定，初步設(shè)計暫定為 6 年［1］。

按照三峽樞紐綜合利用任務(wù)，初步設(shè)計擬定的水庫正常運(yùn)行方式為：每年汛期6月中旬—9月底水庫按防洪限制水位145 m運(yùn)行，汛后10月初開始蓄水，庫水位逐步上升至175 m水位，枯期根據(jù)發(fā)電、航運(yùn)的需求庫水位逐步下降至155 m，汛前6月上旬末降至 145 m［1］。

2 水庫優(yōu)化調(diào)度探索

三峽水庫自2003年6月蓄水至135 m進(jìn)入圍堰發(fā)電期運(yùn)行以來，在樞紐工程建設(shè)、移民安置、地質(zhì)災(zāi)害治理等各方面進(jìn)度比初步設(shè)計有所提前，泥沙淤積情況明顯好于初步設(shè)計預(yù)測，因此適時抬高了汛末蓄水位，提高了枯水期航運(yùn)補(bǔ)償能力。同時，考慮水庫蓄水以來運(yùn)行條件較初步設(shè)計發(fā)生了較大變化，通過研究，對樞紐調(diào)度實現(xiàn)了初步優(yōu)化，進(jìn)行了汛限水位浮動、中小洪水調(diào)度、提前蓄水等調(diào)度嘗試，取得了較好的防洪、抗旱、發(fā)電、航運(yùn)、供水、生態(tài)等綜合效益。

2.1 及時抬高汛末蓄水位

1）關(guān)于139 m蓄水。2003年6月10日，三峽水庫蓄水至135 m，進(jìn)入圍堰發(fā)電期。為使水庫在枯水季節(jié)具有少量的應(yīng)急通航補(bǔ)償能力，進(jìn)行了汛末提高蓄水至139 m的研究。

在對涉及139 m蓄水的樞紐建筑物、庫區(qū)移民以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行全面調(diào)查及可行性分析，并逐一做好相關(guān)準(zhǔn)備后［2］，三峽水庫于2003年11月份成功蓄水至139 m，使三峽水庫在圍堰發(fā)電期運(yùn)行水位為135～139 m?？菟谕ㄟ^實施航運(yùn)補(bǔ)償調(diào)度，三峽水庫日平均最小下泄流量由天然情況下的 2800 m3／s 左右提高至 3590 m3／s，較好地改善了葛洲壩下游的通航條件。

2）關(guān)于156 m蓄水。2006年，三峽工程形象進(jìn)度、工程擋水條件、移民安置進(jìn)度、庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理、庫底清理及水環(huán)境保護(hù)等已具備汛后蓄水至156 m的條件。2006年10月27日，三峽水庫成功實現(xiàn)156 m蓄水，較初步設(shè)計提前一年進(jìn)入初期運(yùn)行期?？菟谄骄黾酉掠魏降浪?.38 m。同時，由于提前于2006年9月—2007年4月實施了三峽船閘完建工作，三峽水庫2007年汛期防洪限制水位由初步設(shè)計的初期運(yùn)行水位135 m提高至144 m。

3）關(guān)于175 m試驗性蓄水。2008年8月，三峽庫區(qū)移民、地質(zhì)災(zāi)害治理、庫底清理工作全部完成，樞紐具備了蓄水至175 m的條件。經(jīng)研究，進(jìn)行175 m試驗性蓄水，比初步設(shè)計原定的2013年開始175 m蓄水提前了5年。2008年汛末，由于蓄水過程中三峽水庫庫岸部分出現(xiàn)變形和垮塌等原因，為確保安全，水庫最高蓄水至172.8 m。試驗蓄水至172.8 m以后，與156 m蓄水階段相比，枯水期增加了葛洲壩下游廟嘴站通航保證水深 0.3 m（從38.5 m提高至 38.8 m）。

2009年，三峽水庫繼續(xù)進(jìn)行175 m試驗性蓄水。由于蓄水期間長江中下游出現(xiàn)罕見旱情，三峽水庫加大了下泄流量對下游實施補(bǔ)水，減緩了蓄水進(jìn)度，加上蓄水期間三峽壩址來水偏枯等原因，三峽水庫最高蓄水位為171.43 m。

2010年，在總結(jié)前兩年試驗性蓄水經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，采取了汛期防洪運(yùn)用與汛末蓄水相結(jié)合的方式，抬高了起蓄水位，并在起蓄時間和9月底庫水位方面進(jìn)一步提前和抬高，首次實現(xiàn)了175 m蓄水目標(biāo)，枯水期葛洲壩下游廟嘴站通航保證水位達(dá)到39 m。

2.2 汛限水位變幅研究

初步設(shè)計規(guī)定，每年汛期6月中旬—9月底三峽水庫維持防洪限制水位運(yùn)行?？紤]到泄水設(shè)施啟閉時效以及電站調(diào)峰需要，并有利于充分利用洪水資源，鑒于三峽水庫蓄水以來出現(xiàn)了一些新情況：入庫泥沙來量比初設(shè)預(yù)計值明顯偏小，而且隨著上游水庫的建成，今后還會繼續(xù)減少；入庫洪水的預(yù)報水平有所提高，可以提前3天實現(xiàn)較可靠的預(yù)報。在此條件下，為了最大限度地發(fā)揮三峽水庫的綜合效益，提出了在確保三峽水庫防洪安全的前提下，適當(dāng)調(diào)整和靈活調(diào)度汛限水位的方案，即允許汛期限制水位有一定變幅。同時，通過對長江上游汛期洪水特性分析，上游洪水具有明顯分期的特性，可將汛期分為汛初、主汛期、汛末三個階段。汛初為6月中旬以前，主汛期為6月下旬至8月下旬，汛末為8月下旬以后［3］。這一研究成果，為三峽水庫汛期不同時段采用不同的調(diào)度方式提供了理論依據(jù)。

對三峽水庫汛限水位上浮運(yùn)用的防洪風(fēng)險和泥沙淤積影響進(jìn)行了分析：a.按照汛限水位上浮盡量不增加中下游防洪負(fù)擔(dān)的原則，采用3天的洪水預(yù)見期，在下游控制站沙市、城陵磯設(shè)防水位以下為上浮水位運(yùn)用留下預(yù)泄的空間，以此擬定水位上浮運(yùn)用時的控制條件，做到防洪風(fēng)險可控；b.中國水科院泥沙研究所在考慮上游建庫的前提下，對汛限水位變動幅度的泥沙淤積影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明由于考慮了上游建庫的影響，三峽水庫入庫沙量大為減少，累計淤積量明顯減少，變動回水區(qū)以上庫段產(chǎn)生略微的沖刷。僅從泥沙淤積來看，三峽水庫148～151 m汛期限制水位運(yùn)行是可行的［3］。基于以上研究成果，2009年汛期以來，三峽水庫逐步將分階段浮動水位運(yùn)用到調(diào)度實踐中。2009、2010年汛期，經(jīng)防汛主管部門批準(zhǔn)，汛限水位可在初期運(yùn)行期規(guī)定的基礎(chǔ)上允許上浮0.5 m，同時考慮泄水設(shè)施啟閉時效以及電站日調(diào)節(jié)需要，水庫汛限水位可在144.9～146.5 m之間運(yùn)行。2010年9月上旬，三峽水庫在預(yù)報后期不會發(fā)生大洪水，且下游控制站沙市、城陵磯水位分別低于40.3、30.4 m時，水位允許上浮至148～150 m。

2.3 中小洪水調(diào)度

三峽樞紐主任務(wù)立足于防御大洪水。當(dāng)發(fā)生較大洪水時，三峽樞紐根據(jù)下游防洪需求進(jìn)行防洪運(yùn)用?，F(xiàn)實情況下，一方面由于大洪水比較稀遇［4］，使得滿足防洪運(yùn)用的條件非常稀少，致使水庫的防洪庫容利用程度較低。另一方面，對于發(fā)生頻率相對較高的中小洪水，當(dāng)中下游防汛形勢緊張，或航運(yùn)方面需要通過調(diào)度改善通航條件時，迫切需要三峽水庫進(jìn)行防洪運(yùn)用。此外，隨著水文氣象預(yù)報技術(shù)的發(fā)展，洪水預(yù)見期逐漸增長、預(yù)報精度更加可靠。因此，為充分發(fā)揮三峽樞紐綜合功能，三峽水庫在不降低水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險可控的前提下，對中小洪水進(jìn)行了調(diào)度嘗試。

2009年汛期，三峽水庫最大洪峰流量55000 m3／s，出現(xiàn)在8月6日8時。為減輕荊江河段及荊南四河的防洪壓力，三峽水庫實施了防洪運(yùn)用，成功削減洪峰15000 m3／s，攔蓄洪量42.7億m3。本次蓄洪調(diào)度，控制荊江河段未超警戒水位，降低了防汛響應(yīng)級別，減少了防汛成本支出，同時改善了通航條件，增加了發(fā)電效益，取得了較好的社會經(jīng)濟(jì)效益，是對中小洪水調(diào)度的一次有益嘗試。

2010年汛期，在2009年中小洪水調(diào)度經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，三峽水庫先后對7次洪水過程進(jìn)行了攔蓄，蓄洪總量達(dá)到266億m3，在減輕下游防洪壓力和解決滯壓船舶通航問題的同時，使洪水資源在發(fā)電方面也得到了更好利用。

2.4 汛末提前蓄水

三峽水庫汛末蓄水調(diào)度是實現(xiàn)三峽綜合利用效益最關(guān)鍵的水庫調(diào)度。初步設(shè)計中考慮防洪需要以及有利于走沙，安排10月初由汛限水位145 m開始蓄水，蓄水期間最小下泄流量不低于保證出力對應(yīng)的流量。然而，與初步設(shè)計相比，蓄水的各方面條件發(fā)生了較大變化：a.三峽10月份來水下降趨勢明顯，月平均流量減少了3000 m3／s左右。隨著長江上游干、支流大型水電站的建設(shè)，9—10月各水庫相繼蓄水，10月份來水還會繼續(xù)減少；b.隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，下游供水需求不斷增加，要求提高三峽水庫最小下泄流量。在這些新情況下，若仍按初步設(shè)計的方式進(jìn)行蓄水，常常難以完成蓄水目標(biāo)，水庫蓄不滿的頻率加大。為保證水庫蓄滿，同時盡量減少蓄水對下游供水的影響，探索了三峽水庫提前蓄水的可行性。

實施提前蓄水的主要制約因素是汛末防洪安全和水庫泥沙淤積問題。經(jīng)過全面分析認(rèn)為：a.從9月份開始，長江上游來水逐步減小，發(fā)生大洪水的概率和洪水量級較主汛期明顯降低。并隨著上游大中型水庫的興建，9—10月相繼開始蓄水，來水還將進(jìn)一步減少。即使遇到較大洪水，充分利用現(xiàn)代水文氣象預(yù)報手段，也可做到風(fēng)險可控；b.從泥沙情況來看，由于上游大中型水庫的攔沙作用逐步顯現(xiàn)以及水土保持、河道挖沙等原因，蓄水以來三峽水庫入庫泥沙較論證階段減少了60%，庫區(qū)泥沙淤積量也較論證階段減少了60%左右。中國水科院泥沙研究所分析了提前蓄水對泥沙淤積的影響，認(rèn)為由于9月份來水來沙較小，并考慮上游建庫的影響，提前蓄水對水庫淤積影響有限［5］?；谝陨锨闆r，2009年和2010年三峽水庫采取了汛末蓄水時間提前、承接防洪水位蓄水和抬高9月底水位等方式。于2010年汛末順利完成了175 m蓄水目標(biāo)。

3 2010年調(diào)度運(yùn)行實踐

3.1 汛期防洪調(diào)度

2010年汛期（6月10日—9月9日），洪水過程較常年明顯增多，發(fā)生洪峰大于30000 m3／s的洪水5次，洪峰大于50000 m3／s的洪水3次，最大洪峰流量為70000 m3／s。根據(jù)實時水雨情，三峽水庫先后進(jìn)行了7次防洪運(yùn)用（見表1、圖1），最高蓄洪水位161.02 m，累計攔蓄洪水266億 m3，防洪、航運(yùn)、發(fā)電等綜合效益顯著。防洪方面，有效地減輕了長江中下游的防洪壓力，最大削峰30000 m3／s，降低荊江河段沙市站水位最大2.5 m左右，避免了沙市水位超警戒水位，降低洞庭湖口城陵磯（蓮花塘站）水位最大1 m左右，為下游防汛節(jié)約了大量的人力和物力。據(jù)長江防汛抗旱總指揮部辦公室估算，2010年汛期三峽工程產(chǎn)生的防洪經(jīng)濟(jì)效益為266.3億元。航運(yùn)方面，由于三峽及時攔蓄洪水，兩壩間滾裝船及中小船舶得以提早恢復(fù)通行，緩解了大流量無法通航的局面。發(fā)電方面，7月20日防洪運(yùn)用期間，由于三峽水庫抬高水位運(yùn)行，三峽電站實現(xiàn)了1820萬kW滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行168 h的記錄。

表1 2010年汛期防洪運(yùn)用情況Table 1 Flood control in the flood season of 2010

3.2 汛末蓄水調(diào)度

2010年汛末，在總結(jié)前兩年蓄水經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，三峽水庫提前至9月10日蓄水，并采取了汛期中小洪水調(diào)洪運(yùn)用與汛末蓄水相結(jié)合的方式，起蓄水位達(dá)到160.2 m，9 月底蓄水至162.84 m，10 月26日9時首次蓄水至175 m。

3.3 泥沙淤積情況概述

泥沙問題是三峽水庫實施中小洪水調(diào)度和提前蓄水的關(guān)鍵制約因素。2010年6月—9月，由于三峽水庫實施了汛期中小洪水調(diào)度和汛末提前蓄水，三峽水庫平均運(yùn)行水位達(dá)到153.21 m。期間，三峽水庫入庫沙量為2.113億t，出庫沙量為0.322億t，淤積沙量為1.791億t。根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算結(jié)果，2010年水庫汛期中小洪水調(diào)度和汛末提前蓄水導(dǎo)致庫區(qū)多淤積泥沙930萬 m3（約0.143億 t），占該時段庫區(qū)淤積總量的8%。由于蓄水以來入庫泥沙明顯減少，泥沙淤積總量僅為初步設(shè)計預(yù)測值的40%左右。并且隨著上游干、支流大型水庫的建設(shè)，水庫來沙還將進(jìn)一步減少，水庫泥沙淤積情況也將進(jìn)一步減輕。因此，現(xiàn)階段，在繼續(xù)關(guān)注泥沙沖淤變化的情況下，三峽水庫可在中小洪水調(diào)度和提前蓄水等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度嘗試，提高工程的綜合效益。

圖1 2010年汛期三峽水庫日均出入庫流量、水位過程線Fig.1 Discharge and stage hydrographs of Three Gorges Reservoir in the flood season of 2010

4 結(jié)論

綜上所述，三峽樞紐運(yùn)行以來，水庫在汛期洪水調(diào)度和汛末蓄水調(diào)度方面較初步設(shè)計有了較大優(yōu)化。尤其是2010年，三峽水庫充分利用汛期和汛末洪水資源，取得了較好的防洪、抗旱、航運(yùn)、供水、生態(tài)等綜合效益。隨著三峽水庫運(yùn)行條件的變化以及各方面對水庫調(diào)度需求不斷提高，三峽水庫還需要不斷挖掘潛力，持續(xù)發(fā)揮和拓展工程的綜合效益。

［1］水利部長江水利委員會.長江三峽水利樞紐初步設(shè)計報告［R］.1992.

［2］胡興娥，馮正鵬.淺談三峽水庫139 m水位蓄水［J］.水力發(fā)電，2003（12）：22－26.

［3］長江水利委員會水文局.三峽工程汛期洪水特性專題研究報告［R］.2007.

［4］長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司.長江三峽水利樞紐2010年度汛方案專題研究報告［R］.2010.

［5］中國水利水電科學(xué)研究院.三峽水庫提前蓄水對庫區(qū)泥沙淤積影響計算分析［R］.2010.

Operation and regulation of Three Gorges Reservoir

Zhang Shuguang，Zhou Man

（China Three Gorges Corporation，Yichang，Hubei 443002，China）

Since the impoundment of Three Gorges Reservoir in 2003， the construction schedule，resettlement and geological hazard treatment were ahead of those in the preliminary design.The sedimentation conditions were obviously better than expected，and the goal of stage－by－stage impoundment was achieved in advance.Simultaneously， with the changes in operating conditions， optimum operations such as floating control of flood limit water level，medium and small flood regulation and impounding in advance were carried out， which produced enormous comprehensive benefits in flood control，drought relief，navigation， water supply and ecology.Especially during the flood season in 2010，the flood retention and storage capacity reached totaled 26.6 billion m3through medium and small sized flood regulation，and the flood resources were fully utilized.In the end of the flood season，the flood resources were fully utilized and the water lever reached 175 m first with the joint operation of flood control and water storage.Then the project began to give full play to its comprehensive benefits during the normal operation period.

operation and regulation；Three Gorges Project

TV61

A

1009－1742（2011）07－0061－05

2011－04－25

張曙光（1963—），男，山東沂水縣人，教授級高級工程師，長期從事水電工程建設(shè)和運(yùn)行管理工作；E－mail：zhang＿shuguang＠ctgpc.com.cn