2022年特枯水年三峽水庫補水調(diào)度策略研究

摘要：2022年長江流域遭遇豐枯急轉(zhuǎn)的流域性干旱，以三峽水庫為核心的上游水庫群在進行補水調(diào)度時缺乏枯水期補水調(diào)度相關(guān)研究的支撐。為探究枯水期三峽水庫補水調(diào)度策略，首先對2022年以三峽為主的上游水庫群補水調(diào)度情況進行了回顧，然后對枯水期各控制站點的水位與三峽下泄流量的關(guān)系進行了分析；結(jié)合以上分析結(jié)果，采用水量調(diào)度試算方法，對三峽水庫通過不同來水條件、調(diào)度參數(shù)情況下的蓄水目標及對供水的保障情況進行了研究；在此基礎(chǔ)上提出了針對特枯水年三峽水庫補水調(diào)度的策略，并采用典型枯水年2006年進行驗證。結(jié)果表明：來水偏枯40%～50%條件下三峽水庫以6 000 m3/s下泄較為合理，來水偏枯30%條件下三峽水庫以6 500～7 000 m3/s下泄較為合理，來水偏枯10%～20%條件下三峽水庫以7 000～7 500 m3/s下泄較為合理。特枯水年三峽水庫補水調(diào)度可在來水特別不利情況下，對下游供水目標提供“基本保障”；來水較不利情況下，對下游供水目標提供“有限保障”；來水一般不利情況下，對下游供水目標提供“全額保障”。研究成果可為三峽水庫特枯水年補水調(diào)度提供參考。

2022年長江流域遭遇豐枯急轉(zhuǎn)的流域性干旱，以三峽水庫為核心的長江上游水庫群在進行補水調(diào)度時缺乏枯水期補水調(diào)度相關(guān)研究的支撐。通過對2022年以三峽為主的長江上游水庫群補水調(diào)度情況的回顧分析，得到各個控制站點對三峽水庫枯水期調(diào)度的響應(yīng)情況；通過三峽水庫近5 a枯水期的實際調(diào)度情況，分析得到了三峽水庫滿足航運、灌溉、城市供水、抵御NZWH3hQaGN55iQgDb8ftM+Bc2YTmFAc+No2Wn4SRNks=咸潮入侵等需求的下泄流量約束；采用水量調(diào)度試算方法，擬定不同來水條件、調(diào)度參數(shù)，對三峽水庫的蓄水目標及對供水的保障情況展開分析。研究提出了針對特枯水年三峽水庫補水調(diào)度的策略，即來水特別不利情況下，對下游供水目標提供“基本保障”；來水較不利情況下，對下游供水目標提供“有限保障”；來水一般不利情況下，對下游供水目標提供“全額保障”。

關(guān) 鍵 詞：水量調(diào)度試算； 特枯水年； 補水調(diào)度策略; 三峽水庫

中圖法分類號： TV697

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.09.007

0 引 言

2022年長江流域遭遇豐枯急轉(zhuǎn)的流域性干旱［1］。7～10月流域來水偏少4成多，沙市站7 000 m3/s和漢口站8 000 m3/s流量對應(yīng)的水位較近年綜合線分別偏低1.0，0.5 m左右，大通站流量比往年早3個月達到低值；中下游主要站點8～10月均創(chuàng)有實測記錄以來歷史同期最低水位。從兩湖水文情勢來看，洞庭“四水”、鄱陽“五河”合成流量均為近40 a以來最小；荊江三口的太平口、藕池口斷流時間較近5 a平均提前近3個月。由于來水持續(xù)偏枯，長江中下游沿江沿湖部分涵閘泵站和城鄉(xiāng)供水工程出現(xiàn)取水困難問題；疊加秋季臺風影響，長江口地區(qū)9月初即出現(xiàn)咸潮入侵影響正常供水的不利情況；長江中下游抗旱保供遭遇巨大挑戰(zhàn)。

三峽水庫是長江流域治理開發(fā)與保護的控制性工程，具有防洪、供水、發(fā)電、航運等巨大綜合效益。三峽水庫調(diào)節(jié)庫容165億m3，對水量有一定的時空調(diào)配能力，是通過調(diào)豐補枯實現(xiàn)水量再分配的重要載體。三峽工程建成運行后，雖然長江中下游的水文節(jié)律有所變化［2］，但與初步設(shè)計階段擬定的調(diào)度方式相比，通過實施汛末提前蓄水和枯水期補水調(diào)度，枯水期三峽水庫向長江中下游干流河道補水能力顯著增強，減緩了兩湖湖區(qū)的淤積和萎縮，緩解了長江口咸潮入侵危害，有效滿足了長江中下游“三生”用水需求，水資源調(diào)配效益逐步顯現(xiàn)［3-5］，流域水量調(diào)蓄能力增強。

近年來，隨著流域社會經(jīng)濟的發(fā)展，長江中下游“三生”用水需水要求不斷提高，加之清水下泄導致的中下游河道下切［6-7］、極端氣候頻發(fā)［8-9］等因素影響，流域水資源供給呈現(xiàn)日趨緊張的局面，長江中下游“三生”用水愈發(fā)有賴于以三峽水庫為核心的控制性水庫調(diào)度。尤其是面對2022年流域性嚴重干旱，充分發(fā)揮以三峽水庫為核心的控制性水庫抗旱補水效益對保障長江中下游供水安全至關(guān)重要。

由于長江中下游干流一般不存在資源性缺水，在三峽工程論證和設(shè)計階段，供水并不是三峽工程的開發(fā)任務(wù)之一，相比防洪［10-12］、發(fā)電調(diào)度，關(guān)于三峽水庫補水調(diào)度特別是特枯水年下的調(diào)度研究較少，且以調(diào)度需求研究為主［8，13］，目的是拓展三峽工程的水資源利用效益，調(diào)度目標也不如防洪、發(fā)電等目標明確和具體。在2022年應(yīng)對流域特枯水年的調(diào)度運行實踐中，由于來水偏枯，為精細化用好每一方水并兼顧后期蓄水保障，三峽水庫8月份最小下泄流量一度減至8 000 m3/s左右，9月下旬和10月中下旬最小下泄流量基本維持在7 000 m3/s左右，均突破了三峽水庫調(diào)度規(guī)程的規(guī)定［14］。可見，調(diào)度規(guī)程提出的不同時段、不同場景下的最小下泄流量約束在遭遇如2022年為代表的特枯水年時，如何精細調(diào)控尚需進一步研究。

為此，本文系統(tǒng)總結(jié)了三峽水庫2022年8～10月期間的補水運用過程，面對2022年調(diào)度運行實踐中的新問題、新挑戰(zhàn)和新認識，采用水庫群水量調(diào)度試算方法開展水庫調(diào)度模擬計算，研究了不同程度偏枯來水條件、不同下泄流量、不同起調(diào)水位情況下，三峽水庫的調(diào)度過程及水庫水位水量變化情況，以期支撐三峽水庫在極端干旱情況下多保水、多蓄水，為保障流域社會經(jīng)濟發(fā)展、助力流域應(yīng)急抗旱調(diào)度、發(fā)揮控制性水庫綜合效益等提供重要決策依據(jù)，提升流域綜合管理水平。

1 2022三峽水庫抗旱補水壓咸調(diào)度分析

1.1 三峽水庫調(diào)度過程

受來水豐枯急轉(zhuǎn)影響，2022年入汛后長江中下游發(fā)生嚴重的流域性干旱。為保障中下游供水安全、緩解旱情，水利部于2022年8～9月兩次實施長江流域水庫群抗旱保供水聯(lián)合調(diào)度專項行動，調(diào)度以三峽水庫為核心的長江上中游70余座水庫，累計補水57.1億m3，保障了中下游356處大中型灌區(qū)4 316萬畝農(nóng)作物灌溉用水。10月上旬實施針對長江口的抗咸潮應(yīng)急補水調(diào)度，調(diào)度三峽水庫等控制性水庫應(yīng)急補水41.5億m3，大通站最大日均流量漲至13 700 m3/s，日均流量超12 000 m3/s的天數(shù)達9 d。通過聯(lián)合調(diào)度充分發(fā)揮以三峽水庫為核心的控制性水庫群調(diào)蓄作用。圖1為三峽水庫2022年8～10月的日均運行水位及出入庫流量過程。

1.2 長江中下游控制站點響應(yīng)情況分析

為研究三峽水庫抗旱補水壓咸調(diào)度效果，對中下游控制站點的水位或流量響應(yīng)進行了分析。圖2展示了2022年8～10月中下游宜昌、沙市、城陵磯、漢口、湖口等站點的水位過程和大通站的流量過程（一般采用大通站流量作為壓咸潮的判斷條件［15］）。各個控制站點具體響應(yīng)數(shù)據(jù)見表1。由于兩次抗旱保供水聯(lián)合調(diào)度專項行動持續(xù)時間相對較短，控制站點的水位響應(yīng)并不顯著；而壓咸調(diào)度過程中，由于前期下游站點水位持續(xù)降低，在水庫補水調(diào)度后下游各控制站點的水位漲幅明顯，因此主要分析壓咸調(diào)度過程中，中下游重要站點的響應(yīng)情況。從表1中可知，宜昌站、沙市站、城陵磯站、漢口站、湖口站、大通站受影響開始時間分別為1，6，35，58，116，138 h。宜昌站、沙市站、城陵磯站、漢口站、湖口站水位最高漲至42.92 m（10月10日20：00）、33.00 m（10月11日05：00）、21.73 m（10月11日21：00）、15.04 m（10月12日20：00）、8.14 m（10月14日21：00），相較于補水前水位抬升了2.46，3.08，2.32，2.39，1.45 m。大通站流量也由起始的10 500 m3/s最高漲至14 000 m3/s（10月15日01：00），相較于補水前，流量增大了3 500 m3/s；以三峽水庫為核心的水庫群的抗咸潮補水調(diào)度使得大通站12 000 m3/s以上流量持續(xù)時間達9 d左右。

2 枯水期三峽水庫最小下泄流量的確定

三峽水庫下泄流量是進行枯水期補水調(diào)度的重要參數(shù)，需要結(jié)合相關(guān)的調(diào)度規(guī)程規(guī)范，綜合考慮多方面因素確定。根據(jù)《三峽（正常運行期）—葛洲壩水利樞紐梯級調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）》《2022年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃》，三峽水庫11～12月下泄流量按照葛洲壩壩下游廟嘴水位不低于39.00 m和三峽電站保證出力對應(yīng)的流量控制。對于蓄滿年份，三峽水庫1～2月水庫下泄流量按不小于6 000 m3/s控制，3～5月的最小下泄流量應(yīng)滿足葛洲壩壩下游廟嘴水位不低于39.00 m；對于未蓄滿年份，三峽水庫1～5月根據(jù)水庫蓄水和來水情況合理調(diào)配下泄流量。此外，三峽水庫的下泄流量還應(yīng)滿足諸如航運、灌溉、城市供水、抵御咸潮入侵等需求［16］。為此，選取廟嘴、沙市、漢口、大通等水文站點，開展三峽水庫枯水期下泄流量與站點水位相關(guān)性分析。

2.1 三峽水庫出庫流量-廟嘴站水位關(guān)系

廟嘴站位于葛洲壩下游，通常情況下，廟嘴站水位被用來衡量葛洲壩下游河段通航的保障情況。為進一步探究廟嘴站水位與三峽水庫下泄流量的關(guān)系，

將近5 a枯水期（2017～2022年，下同）11月至次年4月，及2022年6月至次年2月的三峽水庫下泄流量和廟嘴站水位流量點繪如圖3所示。根據(jù)《2022年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃》，為了滿足通航要求，三峽水庫枯水期的調(diào)度要保證廟嘴水位不低于39.00 m。以2022年枯水期間的區(qū)間來流為邊界條件，根據(jù)圖3中的點跡分布規(guī)律，為使廟嘴站水位保持在3900 m以上，三峽水庫下泄流量應(yīng)不低于5 800 m3/s。

結(jié)合丁勝祥等［17］的研究成果，廟嘴水位3900 m時相應(yīng)的三峽水庫出庫流量約為5 500～5 800 m3/s。綜合來看，為保障葛洲壩下游通航需求，枯水期三峽水庫下泄流量應(yīng)不低于5 800 m3/s。

2.2 三峽水庫出庫流量-沙市站水位關(guān)系

沙市水文站位于上荊江河段，處于江漢平原腹地荊州界內(nèi)，是長江中游干流城鄉(xiāng)供水和農(nóng)業(yè)灌溉重要控制站。結(jié)合所搜集的沙市站資料，對沙市站2003～2023年低水情況下的水位流量關(guān)系進行了分析，具體結(jié)果見圖4。從圖4中可以看出，三峽水庫蓄水后2003～2023年期間，沙市站低水水位流量關(guān)系呈右偏趨勢，清水下泄使沙市斷面河床下切，導致同流量級相應(yīng)水位有不同程度下降，這與鄧頌霖等［18］研究結(jié)果一致。

為進一步探究沙市站水位與三峽水庫下泄流量的關(guān)系，將近5 a枯水期11月至次年4月，及2022年6月至次年2月的三峽水庫下泄流量和沙市站水位關(guān)系點繪如圖5所示。由1.2節(jié)可知，沙市站對三峽水庫的調(diào)度響應(yīng)延遲約6 h，結(jié)合許銀山等［19］對2022年長江口壓咸補淡調(diào)度實踐的分析，該響應(yīng)時間較為合理，因此本研究予以考慮。從圖5可以看出，2022年6月至2023年2月的點跡均分布在擬合曲線以下，表明該時段較往年區(qū)間來水偏枯。根據(jù)丁勝祥等［17］的研究，為滿足河段城鄉(xiāng)供水和灌溉用水取水需求，三峽水庫枯水期的調(diào)度須保證沙市站水位不低于29.50 m。根據(jù)圖5中的點跡分布規(guī)律，為使沙市站水位保持在2950 m以上，三峽水庫下泄流量至少需要達到6 700 m3/s。

結(jié)合前述三峽水庫蓄水以來枯水條件下沙市站水位流量關(guān)系的變化趨勢可知，相同流量下2022～2023年枯水期沙市站對應(yīng)的水位相比其他年份偏低。因此，從偏安全角度考慮，采用2022～2023年枯水期三峽水庫下泄流量與沙市站水位之間的關(guān)系，足以保證在來水相對2022～2023年枯水期有利的年份時，沙市站的供水安全。綜上所述，在面對2022年這樣的特枯水年時，為保障沙市河段城鄉(xiāng)供水和灌溉需求，要保持沙市站水位不低于29.50 m，對應(yīng)三峽水庫下泄流量應(yīng)不低于6 700 m3/s。

2.3 三峽水庫出庫流量-漢口站水位關(guān)系

漢口站位于漢江匯入長江干流以下約1.4 km，是衡量武漢市城市供水安全保障的重要控制站。結(jié)合所搜集的漢口站資料，對漢口站2003～2023年低水情況下的水位流量關(guān)系進行分析，具體結(jié)果見圖6?？梢钥闯?，三峽水庫蓄水后低水部分水位流量略向右側(cè)偏離，偏離程度隨著時間推移逐漸偏大，導致同流量級相應(yīng)水位逐年下降，這與吳瓊等［20］的研究結(jié)果一致。

為進一步探究漢口站水位與三峽下泄流量的關(guān)系，將近5 a枯水期11月至次年4月，及2022年6月至次年2月的三峽水庫出庫流量與漢口水位的關(guān)系點繪如圖7所示。由1.2節(jié)可知，漢口站對三峽水庫的調(diào)度響應(yīng)延遲了約2 d 10 h，結(jié)合許銀山等［19］的研究成果，該響應(yīng)時間較為合理，因此本研究予以考慮。

從圖7中點跡分布規(guī)律來看，2022年6月至2023年2月的點跡均在近5 a枯水期點跡以下，即同樣的三峽水庫下泄流量情況下，2022年漢口站的水位相比同時期明顯偏低，說明三峽-漢口區(qū)間來流明顯減少。根據(jù)丁勝祥等［17］關(guān)于漢口河段取水水位調(diào)查研究成果，為滿足河段城鄉(xiāng)供水需求，三峽水庫枯水期的調(diào)度須保證漢口站水位不低于12.50 m。根據(jù)圖7中的點跡分布規(guī)律，以2022年8～10月的區(qū)間來流為邊界條件，為使?jié)h口站水位保持在12.50 m以上，三峽水庫下泄流量至少需要達到7 000 m3/s。

結(jié)合前述三峽水庫蓄水以來枯水條件下漢口站水位流量關(guān)系的變化趨勢可知，相同流量下2022～2023年枯水期漢口站對應(yīng)的水位相比其他年份偏低。因此，從偏安全角度考慮，采用圖7中2022～2023年枯水期三峽水庫下泄流量與漢口站水位之間的關(guān)系，足以保證在來水相對2022～2023年枯水期有利的年份時漢口站的供水安全。綜上所述，在面對2022年這樣的特枯水年時，為保障漢口河段城鄉(xiāng)供水需求，應(yīng)保持漢口站水位不低于12.50 m，對應(yīng)三峽水庫下泄流量應(yīng)不低于7 000 m3/s。

2.4 三峽水庫出庫流量-大通站流量關(guān)系

大通站是長江流域的重要控制站，也是長江口地區(qū)壓咸補淡的來水邊界。長江口地區(qū)的咸潮入侵一般發(fā)生在每年10月至次年4月［21］，由于長江口壓咸潮需要一定的水動力條件，相對于水位而言，流量水動力特征更為明顯，因此，本節(jié)選取大通站流量作為大通站的主要分析對象。為進一步探究大通站流量與三峽水庫下泄流量的關(guān)系，分別將近5 a枯水期11月至次年4月、2022年6月至2023年2月的三峽水庫出庫流量與大通站流量點繪如圖8所示。由1.2節(jié)可知，大通站對三峽水庫的調(diào)度響應(yīng)延遲約5 d 18 h，結(jié)合許銀山等［19］研究成果，該響應(yīng)時間較為合理，因此本研究予以考慮。

從圖8中看可以看出，2022年點跡明顯低于近5 a枯水期期間點跡，即同樣的三峽水庫下泄流量情況下，2022年枯水期間對應(yīng)的大通站流量明顯減少，這說明了區(qū)間來流顯著降低，因此，相比于其他年份，2022年明顯更偏枯。根據(jù)相關(guān)研究，大通站的流量在10 000 m3/s左右時，才能滿足抵御咸潮入侵的要求［22］。在2022年區(qū)間來流條件下，如果要使大通站流量保持在10 000 m3/s以上，三峽水庫的下泄流量至少需要達到7 000 m3/s。根據(jù)吳瓊等［20］的研究成果，大通站水位流量關(guān)系較為穩(wěn)定，而圖8的結(jié)果又說明了2022年枯水期區(qū)間來流的明顯偏枯，這表明根據(jù)圖8確定的三峽水庫下泄流量指標7 000 m3/s為偏安全考慮，該流量足以保障在枯水年情況下大通站流量維持在10 000 m3/s以上。需要注意的是，壓咸潮的目的是保障上海市供水安全，水源地取水時不一定要保證流量7 000 m3/s持續(xù)滿足，只需要留出約10 d的取水窗口，精準取水，即可滿足上海市長達1個月的用水需求。

綜合上述分析可知，根據(jù)三峽水庫2003年蓄水以來沙市站、漢口站低水條件下的水位流量關(guān)系曲線，2022～2023年水位流量關(guān)系曲線明顯低于其他年份，結(jié)合近5 a枯水期三峽水庫下泄流量與各站水位、流量的點繪結(jié)果可知，以2022～2023年調(diào)度實踐中三峽水庫下泄流量及中下游水位流量關(guān)系響應(yīng)來分析枯水期中下游控制站的調(diào)度需求是合理的。因此，從偏安全的角度考慮，為保障枯水期飲用水及航運安全，兼顧河口壓咸等需求，三峽水庫的下泄流量一般應(yīng)不低于7 000 m3/s。

3 枯水期三峽水庫補水調(diào)度水量試算

為研究枯水期三峽水庫的補水調(diào)度策略，本文通過擬定不同的三峽水庫天然來水、水庫下泄流量、起算水位等參數(shù)的組合方案，結(jié)合2022年上游水庫群的蓄水情況，基于水量平衡原理對三峽水庫補水調(diào)度水量進行試算。即計算三峽水庫2022年10月底蓄水量及后續(xù)天然來水是否滿足按照設(shè)定的下泄流量從11月持續(xù)控泄到次年4月底的需求。若不滿足則計算三峽水庫水位降至155.00 m的時間，并計算此后若繼續(xù)保障三峽水庫按照設(shè)定下泄流量控泄至4月底情況下上游水庫群需要補充的水量，從而研究分析不同方案情況下三峽水庫枯水期的供水保障情況。

3.1 三峽水庫來流條件擬定

以11月至次年4月為重點研究時段，根據(jù)1959年6月至2014年5月長系列徑流資料，考慮50%、40%、30%、20%和10%的偏枯程度，相應(yīng)三峽水庫枯水期調(diào)度計算的來流方案見表 2REF_Ref7527＼h。

3.2 三峽水庫下泄流量擬定

為考察不同的下泄流量對三峽水庫4月底庫水位運行情況及枯水期補水調(diào)度的影響，結(jié)合《2022年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃》中枯水期下泄流量的規(guī)定及前述分析，本文擬定的三峽水庫控泄方案分別為8 000，7 500，7 000，6 500，6 000 m3/s。

3.3 三峽水庫調(diào)度起算水位擬定

2022年由于來水偏枯，10月底三峽水庫蓄水水位僅為160.00 m，結(jié)合三峽水庫歷年蓄水過程中的特征水位及枯水期消落低水位，本文擬定的三峽水庫枯水期水量調(diào)度試算的起算水位分別為165.00，160.00 m和155.00 m。

3.4 上游水庫群蓄水情況

根據(jù)相關(guān)資料，2022年10月底，長江上游水庫（納入《2022年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃》的上游27座控制性水庫，其中，三峽水庫“死水位”按145.00 m計）死水位以上已蓄庫容合計約488億m3，從蓄滿程度（死水位以上已蓄庫容占調(diào)節(jié)庫容比例）看，總體接近71%。其中，金沙江中游梯級近82%（已蓄14.75億m3），雅礱江梯級、金沙江下游梯級均為90%（已蓄115.47億、176.75億m3），岷江梯級達98%（已蓄51.42億m3），嘉陵江梯級接近96%（已蓄31.34億m3），蓄水情況良好，合計蓄水量達390億m3；烏江梯級僅23%（已蓄9.32億m3），三峽水庫為40%（已蓄89.24億m3）。若上游水庫群總調(diào)節(jié)庫容按689億m3計（三峽水庫按221.5億m3考慮），則待蓄庫容約為201億m3，為相對不利的計算場景。

3.5 以三峽為核心的上游水庫蓄供情勢分析

根據(jù)三峽水庫調(diào)度規(guī)程，三峽水庫枯水期消落低水位為155.00 m，一般情況下，4月底庫水位不得低于枯水期消落低水位155.00 m，如遇特殊年份，實施水資源應(yīng)急調(diào)度時，可不受該限制。因此，考慮4月底庫水位不低于155.00 m的情況。水量調(diào)度試算從11月1日開始，按照前文提到的5組來流條件、5組下泄流量條件、3組起調(diào)水位條件，共計形成75組（5×5×3）計算方案，對每組計算方案分別進行試算，統(tǒng)計三峽水庫水位到達155.00 m的時間，計算此后三峽水庫維持155.00 m水位到4月底，需要上游水庫承擔的累計補水量，具體結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，以上5組來流條件下，僅靠三峽水庫進行補水調(diào)度均無法滿足在持續(xù)向下游補水情況下維持4月底庫水位在155.00 m的目標，上游水庫群的持續(xù)補水對于應(yīng)對特枯水年必不可少。

在來水偏枯50%的情況下，3種起算水位條件下，即使上游水庫群全部蓄滿，總調(diào)節(jié)庫容按689億m3計，也無法滿足下泄流量8 000 m3/s的下游補水調(diào)度需求；倘若按照2022年10月底，長江上游水庫群已蓄庫容約488億m3計算，在來水偏枯50%的情況下，也僅有下泄流量為6 000 m3/s時才能保證向下游供水的持續(xù)性。因此，在考慮到特枯水年水庫水量應(yīng)急調(diào)度補水的可能性，6 000 m3/s是較為合理的控泄方案。

在來水偏枯40%的條件下，考慮到2022年10月底上游水庫群的蓄水情況，如果三峽水庫維持7 000 m3/s及以上的下泄流量，上游水庫群基本無法滿足向下游持續(xù)補水到4月底的要求；為了滿足下游的用水需求，并保持上游水庫群有一定的蓄水量，6 000 m3/s是較為合理的控泄方案，此控泄方案可以積蓄水量以備應(yīng)急補水或進行短期加泄補水。

在來水偏枯30%的條件下，上游水庫群488億m3的蓄水量不足以維持持續(xù)的7 500 m3/s及以上的下泄流量，為了保障下游補水的持續(xù)性和滿足生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)完整性，防止河口淤積、咸潮入侵，保障枯水期飲用水及航運安全，此時7 000 m3/s是較為合理的控泄方案，該方案不僅滿足了長江中下游的各項用水需求，也能夠有一定的蓄水余量以備應(yīng)急調(diào)度使用。

在來水偏枯20%的條件下，以起算水位160.00 m為例，上游水庫群的488億m3蓄水量除無法滿足三峽水庫持續(xù)8 000 m3/s的下泄方案外，其余下泄流量方案均可施行，7 000 m3/s的控泄方案下，上游水庫群到4月底仍有159億m3蓄水量，有一定的自由調(diào)度空間，基本可維持大多數(shù)水庫的正常消落計劃。

在來水偏枯10%的條件下，上游水庫群488億m3的蓄水量可以滿足所有的控泄方案的實施。但是為了留有一定的水量裕度，可以考慮以7 500 m3/s下泄流量進行控泄。以160.00 m起算水位為例，在7 500 m3/s控泄方案下，上游水庫群到4月底有268億m3蓄水量，自由調(diào)度空間較充裕，基本可維持所有水庫的正常消落計劃。

4 三峽水庫特枯水年補水調(diào)度策略

結(jié)合以上分析，針對枯水年份，從三峽水庫對供水保障對象的保障程度出發(fā)，以三峽水庫為核心的上游水庫群對下游的補水調(diào)度策略如下：

（1） 在來水特別不利的情況（偏枯40%及以上）下，補水調(diào)度策略為對下游供水保障對象提供“基本保障”，即僅提供最基本的保障（下泄流量為6 000～6 500 m3/s），是否滿足供水對象的取用水要求還有賴于區(qū)間來水及本地取水措施等其他因素。此種情況下，上游水庫群聯(lián)合三峽水庫對下游補水的推薦方案為三峽水庫以6 000 m3/s的下泄流量進行控泄直到4月底，不應(yīng)輕易調(diào)增三峽水庫出庫流量，壓咸補水量需由上游所有水庫分擔，盡可能維持三峽水庫水位不低于155.00 m。

（2） 在來水較不利的情況（偏枯30%）下，補水調(diào)度策略為對下游供水保障對象提供“有限保障”，即保障大多數(shù)或者一部分重要供水對象（下泄流量為6 500～7 000 m3/s）。此種情況下，上游水庫群聯(lián)合三峽水庫對下游補水的推薦方案為三峽水庫以6 500 m3/s的下泄流量進行控泄直到4月底，不建議調(diào)增三峽水庫出庫流量，壓咸補水量可優(yōu)先考慮由雅礱江梯級和金下梯級水庫承擔，其次是岷江梯級、嘉陵江梯級，必要時其他水庫分擔，以避免過多、頻繁干預其他水庫的正常調(diào)度，同時盡可能維持三峽水庫水位不低于155.00 m。

（3） 在來水一般不利的情況（偏枯20%、偏枯10%或來水正常）下，補水調(diào)度策略為對下游供水保障對象提供“全額保障”，即保障所有供水對象（下泄流量大于7 000 m3/s）。此種情況下，上游水庫群聯(lián)合三峽水庫對下游補水的推薦方案為三峽水庫以7 000，7 500 m3/s的下泄流量進行控泄直到4月底。必要時，可短期調(diào)增三峽水庫出庫流量，但不宜超過8 000 m3/s，壓咸補水量也可視情況略增，使三峽水庫出庫流量增至13 000 m3/s左右、大通流量峰值接近15 000 m3/s，壓咸補水量可優(yōu)先考慮由金下梯級水庫承擔，雅礱江梯級水庫接續(xù)承擔。

5 典型枯水年案例分析

為驗證所提策略的合理性，以典型枯水年2006年為例展開研究。2006年長江流域同樣遭遇汛期反枯的現(xiàn)象［23］，長江流域宜昌、枝城、沙市、大通等站水位均降至歷史同期最低，對沿岸用水、航運、發(fā)電等都產(chǎn)生了嚴重不利影響［24］。

2006年三峽水庫11月至次年4月天然來流情況見表4。由表可知，2006年11月份，三峽水庫來流偏枯30%左右，此后月份的來流也基本偏枯10%左右。綜合考慮，可認為三峽水庫2006年11月至次年4月的來流偏枯30%。

2006年三峽水庫尚處于初期運行期，根據(jù)原國務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會當年9月批準的《三峽水庫（初期運行期）—葛洲壩水利樞紐梯級調(diào)度規(guī)程》，三峽水庫運行控制水位最高按156.00 m控制，自10月1日開始蓄水，10月底前蓄水至156.00 m；11月至次年4月水庫逐步消落，4月末不低于枯水期消落低水位140.00 m；為保證通航要求，葛洲壩下泄流量不低于5 000 m3/s。實際調(diào)度（圖9）當中，三峽水庫以2006年11月1日庫水位155.35 m起調(diào)，12月底前基本維持下泄流量等于入庫流量，1月至3月大致按照接近5 000 m3/s進行控泄，4月份來流增大情況下，按照調(diào)度規(guī)程規(guī)定進行調(diào)度?？梢?，2006年由于前期來水偏少，三峽水庫若按照初期運行期的調(diào)度規(guī)定進行調(diào)度，則對于枯水年的應(yīng)對捉襟見肘，5 000 m3/s的下泄流量很難滿足現(xiàn)狀情況下水庫下游正常的生產(chǎn)生活用水和航運要求。

利用徑流調(diào)節(jié)計算程序，按照長江上游控制性水庫群規(guī)定的調(diào)度方式進行了調(diào)度模擬，對三峽水庫2006年典型枯水年的徑流進行了還現(xiàn)處理，獲得了三峽水庫的逐旬入庫流量，并按照三峽水庫現(xiàn)有調(diào)度規(guī)程進行調(diào)度，結(jié)果見圖10。由圖可知，三峽水庫按照現(xiàn)有調(diào)度規(guī)程規(guī)定，當遭遇2006年典型枯水年時，在上游水庫群的補水作用下，11月至次年4月基本保持庫水位155.00 m不變，下泄流量基本保持在6 000 m3/s左右，結(jié)合第3節(jié)分析可知，該流量僅能滿足通航要求，無法滿足下游灌溉、城市供水、抵御咸潮入侵等需求。

倘若按照本文提出的調(diào)度策略，來水按照偏枯30%考慮，三峽水庫起調(diào)水位按155.00 m考慮，若僅由三峽水庫補水，則三峽水庫以6 500 m3/s控泄至4月底，庫水位將于12月10日降至155.00 m，此后若維持三峽水庫4月底庫水位不低于155.00 m，需要上游水庫群補水約220億m3。按照長江上游控制性水庫群徑流調(diào)節(jié)計算程序計算結(jié)果，10月底長江上游控制性水庫群（不包括三峽水庫）共計蓄水約310億m3，其中雅礱江梯級水庫蓄水約110億m3，金沙江下游梯級水庫蓄水約100億m3，雅礱江梯級和金沙江下游梯級水庫已蓄水量基本滿足維持三峽水庫按6 500 m3/s控泄至4月底的水量需求。結(jié)合第3節(jié)分析可知，該流量可基本滿足通航、灌溉、城市供水、抵御咸潮入侵等需求。

6 結(jié) 論

本研究在2022年三峽水庫補水調(diào)度總結(jié)分析基礎(chǔ)上得到了枯水期長江中下游控制站對三峽水庫調(diào)度的響應(yīng)關(guān)系；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合枯水期各控制站實測數(shù)據(jù)，獲得了三峽水庫針對長江中下游各個供水保障目標的下泄流量約束；最后基于水量平衡原理對三峽水庫補水調(diào)度水量進行試算，總結(jié)出三峽水庫應(yīng)對以2022年為代表的特枯水年時的調(diào)度策略，并以典型年2006年作為算例對該策略進行了驗證。研究結(jié)論如下：

（1） 三峽水庫蓄水以來，清水下泄導致沙市、漢口等站點低水情況下水位流量關(guān)系發(fā)生明顯變化，同流量下對應(yīng)水位越來越低，對精細化調(diào)度需求越來越高。

（2） 來水偏枯40%～50%條件下，三峽水庫以6 000 m3/s下泄較為合理；

來水偏枯30%條件下，三峽水庫以6 500～7 000 m3/s下泄較為合理；

來水偏枯10%～20%條件下，三峽水庫以7 000～7 500 m3/s下泄較為合理。

（3） 三峽水庫特枯水年為中下游補水調(diào)度策略為：來水特別不利時提供“基本保障”、來水較不利時提供“有限保障”、來水一般不利時提供“全額保障”。

（4） 2006年典型枯水年的算例結(jié)果表明本研究提出的策略在應(yīng)對其他典型枯水年時仍具有一定的適用性，具有實際應(yīng)用價值。

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（編輯：郭甜甜）

Study on water replenishment operation strategy of Three Gorges Reservoir in extremely dry year 2022

JING Pingfei2，LI Xiaonan2，3，GUO Shuai1，LU Jun2，F(xiàn)U Qiaoping2

（1.China Three Gorges Corporation，Yichang 443133，China； 2.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.Ltd.，Wuhan 430010，China； 3.Innovation Team for Flood and Drought Disaster Prevention of Changjiang water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

Abstract：

In 2022，the Changjiang River Basin encountered a basin-wide drought with the sharp shift from abundant to scarce inflow.The upstream reservoir group with the Three Gorges Reservoir as the core lacked the support of research on water replenishment scheduling during the dry period.In order to investigate the water replenishment operation strategy of the Three Gorges Reservoir during the dry period，firstly the operation practice of the upstream reservoirs in 2022 was reviewed.Then the relationship between the water level at each control site and the Three Gorges Reservoir discharge during the dry period was analyzed.After that，the water operation trial method was adopted to study the water storage target and the guarantee of water supply of the Three Gorges Reservoir under different water conditions and operation parameters.Finally，a strategy of water replenishment operation of the Three Gorges Reservoir was proposed for the extreme dry year.Then this strategy was verified by the typical dry year 2006.Results showed that it is more reasonable for the Three Gorges Reservoir to discharge 6 000 m3/s under 40%～50% less incoming water，6 500～7 000 m3/s under 30% less incoming water，and 7 000～7 500 m3/s under 10%～20% less incoming water.Accordingly，the Three Gorges Reservoir can provide "basic guarantee" for downstream water supply targets in the case of extra unfavorable inflow，"limited guarantee" for downstream water supply targets in the case of relatively unfavorable inflow，"full guarantee" for downstream water supply targets in generally unfavorable inflow conditions.The research findings can provide a reference for the water replenishment operation of the Three Gorges Reservoir during extreme dry years.

Key words：

water scheduling trial method； extreme dry year； water supply strategy； Three Gorges Reservoir