金沙江下游梯級(jí)及三峽水庫消落次序研究

龔 文 婷，李 帥，胡 挺，邢 龍，王 瑋 玉

(中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司，湖北 宜昌 443133)

0 引 言

長(zhǎng)江上游河段水頭落差大、水能資源豐富，建有多個(gè)梯級(jí)電站，是中國(guó)重要的水電能源基地[1]。2021年，隨著金沙江下游干流烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩等4座電站的全部完建，其與三峽水庫形成了世界上最大的巨型梯級(jí)水庫群，在長(zhǎng)江流域水資源開發(fā)利用方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2-3]。然而，梯級(jí)水庫的建成投運(yùn)，也將水庫調(diào)度方式由原有的單庫調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)樘菁?jí)水庫聯(lián)合調(diào)度[4-5]，調(diào)度目標(biāo)從追求單方面效益轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)綜合效益最大化[6]。消落期作為水庫發(fā)電、供水、航運(yùn)、生態(tài)等綜合效益發(fā)揮的重要階段[7-8]，不同消落方式會(huì)改變流域梯級(jí)水庫枯期徑流量分配[9]，從而影響流域梯級(jí)水庫消落期綜合效益的發(fā)揮，因此如何合理地安排梯級(jí)水庫消落次序，在確保防洪安全的前提下，盡可能減少棄水[10-11]，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)、補(bǔ)水等綜合效益最大化[12-16]，是消落期調(diào)度的關(guān)鍵。

近年來，針對(duì)單庫消落方式或是多年調(diào)節(jié)水庫年末消落方案已開展大量研究[17-18]。鮑正風(fēng)等[19]以三峽水庫為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了汛前消落優(yōu)化調(diào)度方式來提高電站水能利用率；石萍等[20]基于金沙江中游梯級(jí)水庫優(yōu)化調(diào)度規(guī)律，建立了龍盤水庫年末消落水位預(yù)測(cè)模型；張雙虎等[21]建立了判別多年調(diào)節(jié)水庫年末消落水位的決策樹，并應(yīng)用于烏江梯級(jí)水庫調(diào)度。而針對(duì)流域梯級(jí)水庫的聯(lián)合消落調(diào)度，張睿等[22]以溪洛渡、向家壩水庫為對(duì)象，分析兩庫消落深度對(duì)水庫總體運(yùn)行調(diào)度的影響，并開展了金沙江下游四庫聯(lián)合運(yùn)行時(shí)枯期消落方式初步探究；符芳明等[23]以溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩四庫為對(duì)象，建立了消落期隨機(jī)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型，明確四庫協(xié)同消落策略；黃草等[24]以長(zhǎng)江上游水庫為研究對(duì)象，分析了水庫群聯(lián)合調(diào)度的汛前放水次序。但目前針對(duì)金沙江下游四庫消落次序研究鮮有報(bào)道，也未探究金下梯級(jí)-三峽水庫五座控制性水庫在整個(gè)消落周期最佳聯(lián)合消落調(diào)度方式[25]。因此，本研究以金下梯級(jí)與三峽水庫為研究對(duì)象，針對(duì)整個(gè)消落期開展五庫聯(lián)合消落分析，制定梯級(jí)水庫協(xié)同消落方案，以期實(shí)現(xiàn)金下梯級(jí)及三峽水庫消落期發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)、補(bǔ)水綜合效益最大化。

1 金下梯級(jí)-三峽水庫概況

金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩梯級(jí)和三峽五座水庫[26]總調(diào)節(jié)庫容429.69億m3，總防洪庫容376.43億m3，總裝機(jī)容量達(dá)67 300 MW(見表1和圖1)，是世界上最大的清潔能源走廊。近年來，通過以三峽水庫為核心的梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度，梯級(jí)水庫防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源利用等效益顯著發(fā)揮，為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展提供了重要保障[27]，在能源保供和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)方面發(fā)揮著極其重要作用。

表1 金下梯級(jí)-三峽水庫概況Tab.1 The general situation of cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir

2 梯級(jí)水庫消落方案擬定

根據(jù)調(diào)度規(guī)程，流域梯級(jí)水庫均從年末開始消落，汛前消落至汛限水位以下，消落期間應(yīng)控制消落速率不超過水位變幅上限。目前，水庫消落常設(shè)定為3種方式：提前消落、均勻消落、推遲消落[19]。其中，提前消落是指在消落前期采用最大變幅集中消落至汛限水位，后維持低水位運(yùn)行；均勻消落是指每日按照相同速率逐步消落，在汛前消落至汛限水位；推遲消落方式是指消落前期一直維持高水位運(yùn)行，在消落后期以日水位最大變幅集中消落至汛限水位。各水庫消落計(jì)劃及消落方式如表2所列。

表2 金下梯級(jí)-三峽水庫消落計(jì)劃及消落方式Tab.2 The plan and method of drawdown operation for cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir

綜合考慮金下梯級(jí)-三峽水庫汛期、蓄水期、消落期的一致性以及水力聯(lián)系上的密切程度，將其分為不同的研究單元，其中烏東德-白鶴灘梯級(jí)(烏-白梯級(jí))為第一個(gè)研究單元，溪洛渡-向家壩梯級(jí)(溪-向梯級(jí))為第二個(gè)研究單元，三峽水庫為第三個(gè)研究單元；每個(gè)單元按照提前消落、均勻消落、推遲消落的不同消落方式進(jìn)行組合[19]，形成27種消落方案(見表3)

本研究選取各水庫設(shè)計(jì)依據(jù)站華彈站(烏東德、白鶴灘水庫)、屏山站(溪洛渡、向家壩水庫)、宜昌站(三峽水庫)1950～2020年長(zhǎng)系列資料，分析在不同消落方案下流域梯級(jí)水庫發(fā)電、補(bǔ)水、航運(yùn)、生態(tài)幾方面的效益情況，各效益指標(biāo)如下：

(1)發(fā)電效益。多年平均發(fā)電量E均：

En=kq發(fā)電ht

(1)

(2)

式中：k，q發(fā)電，h分別為水電站出力系數(shù)、發(fā)電流量、凈水頭；t為時(shí)間；En為第n年溪-向梯級(jí)年發(fā)電量；Nmax為計(jì)算總年數(shù)。

(2)補(bǔ)水效益。年均棄水量Q：

(3)

式中：qn為第n年水庫棄水量。

(3)航運(yùn)效益。年均禁航天數(shù)D：

(4)

式中：dn為第n年水庫禁航天數(shù)，從0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)水庫出庫流量小于最低下泄流量標(biāo)準(zhǔn)或高于最大通航流量上限時(shí)，dn=dn+1。

(4)生態(tài)效益。年均低于最低生態(tài)流量天數(shù)M：

(5)

式中：mn為第n年水庫出庫低于最低生態(tài)流量天數(shù)，從0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)出庫流量小于最低生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，mn=mn+1。

若第n年不具備開展針對(duì)產(chǎn)漂流性或產(chǎn)黏沉性卵魚類的各類生態(tài)調(diào)度條件，則直接判定該年生態(tài)效益受到影響。

3 不同消落方案綜合效益分析

3.1 發(fā)電效益分析

烏-白梯級(jí)、溪-向梯級(jí)、三峽水庫分別采取不同消落方式，以烏東德入庫作為流域梯級(jí)水庫的入庫流量，考慮各水庫間的區(qū)間流量，逐級(jí)演算，不同消落方案下各水庫發(fā)電效益如表3所列。

表3 金下梯級(jí)-三峽水庫組合消落方案及發(fā)電效益Tab.3 The combined drawdown schemes and power generation for cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir

綜合不同消落方案下的發(fā)電情況，當(dāng)采用烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)推遲消落、三峽水庫推遲消落組合方案時(shí)，梯級(jí)消落期總發(fā)電量最大，為1 039.22億kW·h。考慮到不同電站供電區(qū)域不同[28]，現(xiàn)分析各消落單元各自最佳消落方案：

(1)烏東德-白鶴灘梯級(jí)。不同消落方式下烏-白梯級(jí)發(fā)電效益如圖2所示。從圖2中可知，烏-白梯級(jí)均勻消落方式時(shí)發(fā)電量最大，推遲消落次之，提前消落時(shí)發(fā)電量最小。原因如下：提前消落時(shí)消落期平均運(yùn)行水頭較低，且集中消落棄水較多，發(fā)電量較低；推遲消落時(shí)入庫流量較大，與集中消落水量疊加，增加水庫棄水，導(dǎo)致發(fā)電量較低。

(2)溪洛渡-向家壩梯級(jí)。有無考慮烏-白梯級(jí)消落方式的溪-向梯級(jí)消落期發(fā)電情況如圖3所示。從圖3(a)可以看出，不論烏-白梯級(jí)采取何種消落方式，溪-向梯級(jí)推遲消落時(shí)發(fā)電量最大、均勻消落次之、提前消落發(fā)電量最小。原因如下：溪-向梯級(jí)提前消落時(shí)，棄水過多，導(dǎo)致發(fā)電量較低；推遲消落時(shí)，溪洛渡水庫處于回蓄階段，對(duì)入庫流量產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，有效減少棄水，且向家壩水庫采取分階段消落，不會(huì)產(chǎn)生過多棄水。

考慮烏-白梯級(jí)消落影響(見圖3(b))，溪-向梯級(jí)在烏-白均勻消落時(shí)發(fā)電量最大，提前消落次之，推遲消落發(fā)電量最小。原因如下：烏-白梯級(jí)推遲消落時(shí)，大幅增加溪-向梯級(jí)入庫，與汛前天然來水疊加，產(chǎn)生大量棄水，減少部分發(fā)電量；烏-白梯級(jí)提前消落時(shí)溪-向梯級(jí)入庫流量較小，可有效增加入庫流量，從而增加部分發(fā)電量。

此外，由于向家壩水電站調(diào)節(jié)庫容較小，庫水位消落過快對(duì)電站出力影響較大，因此在短期內(nèi)電力需求較大時(shí)，仍將溪-向梯級(jí)看做一個(gè)整體，優(yōu)先考慮加大溪洛渡電站出力，控制向家壩水庫水位維持較高水位運(yùn)行，梯級(jí)出庫流量由向家壩水庫出庫控制。

綜合金下梯級(jí)發(fā)電情況，當(dāng)烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)推遲消落時(shí)，金下梯級(jí)發(fā)電量最大。

(3)三峽水庫。有無考慮金下梯級(jí)消落方式的三峽水庫消落期發(fā)電情況如圖4所示。從圖4(a)可以看出，不論金下梯級(jí)采取何種消落方式，三峽水庫推遲消落時(shí)發(fā)電量最大、均勻消落次之、提前消落發(fā)電量最小。原因如下：三峽水庫日消落變幅較小，對(duì)下泄流量影響不大，且三峽電站裝機(jī)較大，天然來水與補(bǔ)水流量疊加，不會(huì)產(chǎn)生過多棄水，因此高水位運(yùn)行時(shí)段越長(zhǎng)，發(fā)電量越大。

考慮金下梯級(jí)消落影響(見圖4(b))，三峽水庫在金下梯級(jí)均提前消落時(shí)發(fā)電量最大，均推遲消落時(shí)發(fā)電量最小，且烏-白梯級(jí)推遲消落時(shí)，不論溪-向梯級(jí)采取何種消落方式，三峽水庫發(fā)電量均明顯低于其他消落組合方案時(shí)對(duì)應(yīng)發(fā)電量。原因如下：提前消落時(shí)三峽水庫天然入庫流量較小，上游水庫消落可有效補(bǔ)償三峽水庫入庫，棄水量較?。煌七t消落時(shí)三峽水庫已進(jìn)入汛前時(shí)段，天然入庫流量較大，產(chǎn)生棄水風(fēng)險(xiǎn)較高，且烏-白梯級(jí)調(diào)節(jié)庫容較大，集中消落會(huì)大幅增加三峽水庫棄水風(fēng)險(xiǎn)。

綜合分析，在烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)推遲消落、三峽水庫推遲消落的組合調(diào)度方式下，流域梯級(jí)發(fā)電量最大。

3.2 航運(yùn)及生態(tài)效益

各水庫消落期間的航運(yùn)、生態(tài)等對(duì)下泄流量及水位變幅的要求如表4～5所列[14，29]。

表4 金下梯級(jí)和三峽水庫下泄流量標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 The outflow standards of cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir

表5 金下梯級(jí)-三峽水庫生態(tài)調(diào)度要求Tab.5 The ecological operation requirements for cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir

(1)烏-白梯級(jí)提前、均勻消落時(shí)，烏東德水庫低于下泄標(biāo)準(zhǔn)年均天數(shù)分別為6，0.23 d；推遲消落時(shí)，不存在低于下泄標(biāo)準(zhǔn)情況；白鶴灘水庫不存在低于下泄流量情況。烏-白梯級(jí)均勻或推遲消落時(shí)，3～4月壩下江段水位變幅較小，可滿足產(chǎn)黏沉性卵魚類生態(tài)調(diào)度需求；汛前5～6月出庫流量較大，可通過調(diào)節(jié)出庫流量滿足產(chǎn)漂流性卵魚類生態(tài)調(diào)度需求；同時(shí)可滿足分層取水調(diào)度維持較高庫水位運(yùn)行的要求。

(2)不論烏-白梯級(jí)按照何種方式消落，溪洛渡水庫僅在溪-向梯級(jí)提前消落時(shí)存在低于下泄標(biāo)準(zhǔn)的情況，年均天數(shù)為0.08 d左右；向家壩水庫不存在低于下泄標(biāo)準(zhǔn)情況，但烏-白梯級(jí)、溪-向梯級(jí)均采用推遲消落方式時(shí)，汛前向家壩水庫下游存在停航風(fēng)險(xiǎn)。溪洛渡、向家壩水庫采用均勻或推遲消落方式時(shí)可滿足各自生態(tài)調(diào)度需求。

(3)不論金下梯級(jí)采取何種消落方式，三峽水庫提前、均勻消落時(shí)低于下泄標(biāo)準(zhǔn)年均天數(shù)分別為23，0.1 d；推遲消落時(shí)，不存在低于下泄標(biāo)準(zhǔn)情況。各種消落方式下，三峽水庫在3～4月均存在庫區(qū)水位變幅較小時(shí)段，可滿足產(chǎn)黏沉性卵魚類生態(tài)調(diào)度需求，且5～6月均出庫流量較大，可通過調(diào)節(jié)出庫流量滿足產(chǎn)漂流性卵魚類生態(tài)調(diào)度需求。

綜合分析，在金下梯級(jí)均勻、三峽水庫均勻或推遲消落的組合方式下，金下梯級(jí)和三峽水庫可滿足航運(yùn)及生態(tài)調(diào)度需求。

3.3 補(bǔ)水效益

以27種不同消落方案下的棄水量作為補(bǔ)水效益指標(biāo)，棄水量越小，水資源利用效率越高，反之則利用效率越低，結(jié)果如圖5所示。

(1)金沙江下游補(bǔ)水情況。不考慮區(qū)間流量，2014～2020年消落期金沙江下游多年平均補(bǔ)水流量?jī)H200 m3/s，以向家壩水庫出庫與烏東德天然入庫差值作為金沙江下游補(bǔ)水指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，不同消落方案下，金沙江下游補(bǔ)水流量約為990 m3/s，因此流域梯級(jí)水庫聯(lián)合消落可增加金沙江下游補(bǔ)水流量約790 m3/s，但消落期內(nèi)不同時(shí)段補(bǔ)水流量大小分布不均。受水庫興利庫容及電站機(jī)組容量影響，當(dāng)烏-白梯級(jí)推遲消落時(shí)棄水量最大、提前消落次之、均勻消落最??；不論烏-白梯級(jí)采取何種方式消落，溪-向梯級(jí)均在集中消落時(shí)棄水量較大(提前消落、推遲消落)、均勻消落較小。綜合各庫補(bǔ)水情況，烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)提前消落時(shí)，金下梯級(jí)棄水量最小。

(2)長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水情況。自2010年三峽水庫蓄水至175.00 m以來，消落期多年平均補(bǔ)水流量為1 380 m3/s，以三峽水庫出庫流量與宜昌站天然流量差值作為流域梯級(jí)水庫消落補(bǔ)水指標(biāo)。由于三峽水庫消落期與金下梯級(jí)不同，因此不同消落方案下，對(duì)長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水流量不同：金下梯級(jí)、三峽水庫均提前消落時(shí)，三峽水庫對(duì)長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水流量最大，約為3 130 m3/s；金下梯級(jí)、三峽水庫均推遲消落時(shí)，三峽水庫對(duì)長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水流量最小，約為2 270 m3/s。因此流域梯級(jí)水庫聯(lián)合消落至少可增加長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水流量約890 m3/s，但消落期內(nèi)不同時(shí)段補(bǔ)水流量大小分布不均。由于三峽水電站機(jī)組容量大，不同消落方式下棄水量均較小，其中推遲消落棄水量最大、均勻消落次之、提前消落最小，最大年均棄水量控制在4億m3左右。

綜合分析，在烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)提前消落、三峽水庫提前消落的組合方式下，金下梯級(jí)-三峽水庫的消落總棄水量最小，為22.45億m3。

3.4 防洪影響

消落期內(nèi)防洪安全是制約消落方式的重要因素，主要包括保證下游防洪安全和防止庫尾淹沒兩方面?，F(xiàn)選取水庫高水位運(yùn)行期1月作為防洪庫尾淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)段，選取汛前對(duì)應(yīng)的水庫消落末期6月作為對(duì)下游防洪風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)段，結(jié)果如下：

(1)金下梯級(jí)。根據(jù)初步設(shè)計(jì)成果，金沙江下游1月入庫流量為1 290 m3/s，按最大補(bǔ)水流量計(jì)算，金下梯級(jí)最大入庫流量為15 100 m3/s，該流量低于烏東德水庫土地征用線5 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(18 500 m3/s)，因此不存在庫尾淹沒風(fēng)險(xiǎn)；6月入庫流量為4 340 m3/s，按最大補(bǔ)水流量計(jì)算，金下梯級(jí)最大出庫流量為14 300 m3/s，低于川渝河段20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(28 200 m3/s)，因此不會(huì)增加下游防洪風(fēng)險(xiǎn)。

(2)三峽水庫。根據(jù)初步設(shè)計(jì)成果，三峽水庫1月入庫流量為4 530 m3/s，按最大補(bǔ)水流量計(jì)算，三峽水庫最大入庫流量為23 100 m3/s，低于20 a一遇的移民遷移線和5 a一遇土地征用線對(duì)應(yīng)洪水流量標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)出現(xiàn)庫尾淹沒風(fēng)險(xiǎn)；汛前6月上旬入庫流量為14 400 m3/s，按最大補(bǔ)水流量計(jì)算，三峽水庫最大出庫流量為21 400 m3/s，遠(yuǎn)低于三峽水庫5 a一遇的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)(60 500 m3/s)，且此時(shí)庫水位維持在150.00 m以下，具有足夠防洪調(diào)節(jié)能力。

此外，為兼顧三峽水庫對(duì)洞庭湖城陵磯地區(qū)的防洪補(bǔ)償任務(wù)，現(xiàn)統(tǒng)計(jì)三峽水庫建庫以來(2003～2021年)出庫流量和下游城陵磯地區(qū)水位的關(guān)系。經(jīng)分析，城陵磯地區(qū)水位即將超警(32.50 m)對(duì)應(yīng)三峽水庫最小下泄流量為29 700 m3/s，大于消落期間三峽水庫最大出庫流量，因此消落期間不會(huì)增加城陵磯地區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 消落方式綜合分析

綜合上述分析，烏-白梯級(jí)采用均勻消落時(shí)發(fā)電效益最佳，通過合理調(diào)度，出庫流量可滿足下泄流量標(biāo)準(zhǔn)，且可兼顧生態(tài)調(diào)度需求，補(bǔ)水效益最佳；溪-向梯級(jí)采用均勻消落時(shí)發(fā)電量?jī)H次于推遲消落，通過合理調(diào)度，出庫流量可滿足下泄流量標(biāo)準(zhǔn)，且補(bǔ)水效益較好；三峽水庫采用推遲消落時(shí)發(fā)電量最大，出庫流量可滿足下泄流量標(biāo)準(zhǔn)，且可兼顧生態(tài)調(diào)度需求，盡管推遲消落棄水量略多于其他消落方式，但梯級(jí)總體棄水量較小。因此金下梯級(jí)均勻消落、三峽水庫推遲消落時(shí)，可在不影響防洪安全的前提下，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)、補(bǔ)水等綜合效益最大化。

3.6 典型年消落方式綜合分析

為分析不同頻率來水條件下，水庫最佳消落次序，本研究選取30%，50%，70%頻率旬尺度來水條件，計(jì)算了金下梯級(jí)及三峽水庫采取不同消落方式的綜合效益(見表6)。

表6 不同頻率來水條件下金下梯級(jí)及三峽水庫綜合效益Tab.6 The comprehensive benefit for cascade reservoirs of the downstream Jinsha River and Three Gorges Reservoir under different frequency of the inflow

經(jīng)計(jì)算，不同頻率來水條件下，采用烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)推遲消落、三峽水庫推遲消落時(shí)，金下梯級(jí)-三峽水庫消落期發(fā)電量最大。來水越枯，金下梯級(jí)及三峽水庫出庫流量低于最低下泄流量標(biāo)準(zhǔn)天數(shù)越多，其中70%頻率來水條件下，金下梯級(jí)及三峽水庫均提前消落時(shí)，消落期低于最小下泄流量天數(shù)最多。烏-白梯級(jí)、溪-向梯級(jí)、三峽水庫均采用均勻消落方式時(shí)，金下梯級(jí)及三峽水庫均能滿足航運(yùn)及生態(tài)調(diào)度對(duì)水位流量控制要求；金下梯級(jí)及三峽水庫均采用均勻消落方式時(shí)，總棄水量最小，補(bǔ)水效益最大。防洪影響方面，30%頻率來水條件下，若金下梯級(jí)和三峽水庫均采用集中消落，烏東德水庫1月最大入庫流量為15 300 m3/s，金下梯級(jí)6月最大出庫流量為16 800 m3/s，滿足防洪安全要求，但會(huì)為向家壩水庫下游帶來停航風(fēng)險(xiǎn)，三峽水庫1月最大入庫流量為23 500 m3/s，6月最大出庫流量為23 600 m3/s，滿足防洪安全要求，但出庫流量大于多年平均來水條件下對(duì)應(yīng)出庫流量。綜合上述分析，建議實(shí)際調(diào)度中結(jié)合預(yù)報(bào)來水情況，當(dāng)來水偏豐(30%頻率)、偏枯(70%頻率)時(shí)金下梯級(jí)-三峽水庫及時(shí)調(diào)整為均勻消落。

為進(jìn)一步分析不同頻率來水條件下，來水組合偏早、正常、偏遲時(shí)梯級(jí)水庫消落期效益變化情況，本研究考慮最不利條件，以30%，70%頻率來水作為偏早、偏遲的極端來水情況，以50%頻率來水作為正常來水情況。其中，偏早(遲)分為偏早(遲)1，2，3旬3個(gè)等級(jí)，由此金下梯級(jí)和三峽水庫來水共有49種組合方式。

經(jīng)計(jì)算，不同極端來水條件下，發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)、補(bǔ)水效益變化情況與不同頻率來水條件下變化規(guī)律一致。但在來水極枯時(shí)(70%來水偏遲3旬)，若金下梯級(jí)及三峽水庫均采用提前消落方式，出庫流量低于下泄流量標(biāo)準(zhǔn)天數(shù)達(dá)90 d，難以滿足生態(tài)及航運(yùn)要求；在來水極豐時(shí)(30%來水偏早3旬)，若金下梯級(jí)及三峽水庫均采取推遲消落方式，按最大補(bǔ)水流量計(jì)算，金下梯級(jí)6月下旬最大出庫流量達(dá)20 000 m3/s，三峽水庫6月上旬最大出庫流量達(dá)38 000 m3/s，均已超過歷年汛期梯級(jí)水庫遭遇洪水時(shí)的下泄流量水平，會(huì)增加下游荊江河段及城陵磯地區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為向家壩及三峽水庫下游江段帶來停航風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)開展防洪調(diào)度，控制出庫流量。而烏-白梯級(jí)、溪-向梯級(jí)、三峽水庫均采用提前或均勻消落的方式時(shí)，金下梯級(jí)6月下旬最大出庫流量可控制在10 000 m3/s，三峽水庫最大出庫流量可控制在30 000 m3/s，可保證下游防洪安全。綜合上述分析，當(dāng)來水極豐時(shí)，為滿足防洪等需求，各水庫應(yīng)采取提前或均勻消落方式，當(dāng)來水極枯時(shí)，為滿足下泄流量要求，應(yīng)采取均勻或推遲消落方式。因此，在上述極端來水條件下，金下梯級(jí)-三峽水庫應(yīng)結(jié)合預(yù)報(bào)來水情況，及時(shí)調(diào)整為均勻消落方式，以滿足防洪、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)、補(bǔ)水等各方面調(diào)度需求。

4 結(jié) 論

本文以金下梯級(jí)及三峽水庫為研究對(duì)象，以烏-白梯級(jí)、溪-向梯級(jí)、三峽水庫作為消落單元，采取不同消落方式加以組合，形成多種消落方案，根據(jù)不同消落方案下梯級(jí)水庫綜合效益的變化情況，得出合理消落次序，結(jié)論如下。

(1)多年平均來水條件下，烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)推遲消落、三峽水庫推遲消落的組合調(diào)度方式下，流域梯級(jí)發(fā)電量最大；金下梯級(jí)均勻消落、三峽水庫均勻或推遲消落的組合方式下，各水庫可滿足航運(yùn)及生態(tài)調(diào)度需求；烏-白梯級(jí)均勻消落、溪-向梯級(jí)提前消落、三峽水庫提前消落的組合方式下，流域梯級(jí)水庫總棄水量最小，補(bǔ)水效率最高，且各種組合消落方式不會(huì)增加防洪風(fēng)險(xiǎn)。綜合各方面效益，梯級(jí)水庫推薦采用金下梯級(jí)均勻消落、三峽水庫推遲消落的方式開展聯(lián)合消落調(diào)度。

(2)實(shí)際消落過程中要密切關(guān)注預(yù)報(bào)情況，若出現(xiàn)來水偏豐或偏枯甚至是極端來水條件，為滿足防洪、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)補(bǔ)水調(diào)度需求，應(yīng)結(jié)合預(yù)報(bào)及時(shí)調(diào)整為均勻消落方式。