第一節 水庫調度概述

一、水庫調度的發展與意義

水庫調度是水利水電工程經濟運行的中心內容，是控制水庫安全可靠運行、合理利用水資源、發揮水庫綜合效益的重要措施。水庫調度工作是根據工程規劃設計的要求，運用水庫的調蓄能力，在保證大壩安全的前提下，按來水蓄水實況和水文預報，有計劃地對入庫的天然徑流進行蓄泄調節，達到除水害興水利、綜合利用水資源、最大限度地滿足國民經濟各部門的需要的目的。

水庫調度的理論與方法是隨著20世紀初水庫和水電站的大量興建而逐步發展起來的，并逐步實現了綜合利用和水庫群的水庫調度。在調度方法上，1926年蘇聯Α.Α.莫洛佐夫提出水電站水庫調配調節的概念，并逐步發展形成了水庫調度圖。這種圖至今仍被廣泛應用。50年代以來，由于現代應用數學、徑流調節理論、電子計算機技術的迅速發展，使得以最大經濟效益為目標的水庫優化調度理論得到迅速發展與應用。隨著各種水庫調度自動化系統的建立，使水庫實時調度達到了較高的水平［9］。中國自50年代以來，水庫調度工作隨著大規模水利建設而逐步發展。目前，大中型水庫比較普遍地編制了年度調度計劃，有的還編制了較完善的水庫調度規程，研究和擬定了適合本水庫的調度方式，逐步由單一目標的調度走向綜合利用調度，由單獨水庫調度開始向水庫群調度方向發展，考慮水情預報進行的水庫預報調度也有不少實踐經驗，使水庫效益得到進一步發揮。對多沙河流上的水庫，為使其能延長使用年限而采取的水沙調度方式已經取得了成果。由于水庫的大量興建，對于水庫優化調度也在理論與實踐上進行了探討。在中國，丹江口、三門峽、小浪底、三峽等水利樞紐的建成與運行都為水庫的調度工作積累了不少經驗。

根據調度的目的，常規水庫調度通常可分為防洪調度、興利調度、綜合利用調度等。防洪調度是指根據河流上下游及水庫自身的防洪要求、自然條件、洪水特性、工程情況等，擬定合理的運行方式，控制水庫蓄泄洪水的過程；興利調度是指為滿足發電、灌溉、供水、航運等興利部門的需要，擬定合理的水庫運行方式，一般包括發電調度、灌溉調度、供水調度和航運調度的要求等；綜合利用調度則是指對綜合利用水庫，根據綜合利用原則，擬定合理的水庫運行方式，使國民經濟各部門的要求得到較好的協調，獲得較好的綜合利用效益。

因此，加強水庫運行管理，實施合理科學的水庫調度，是對水資源進行控制運用的重要手段，對于確保水庫安全，充分發揮防洪和興利、生態等綜合效益，實現水資源的合理配置和可持續利用，促進經濟社會可持續發展及人與自然和諧相處，都具有十分重要的意義。

二、水庫調度的特點

1.多目標性

水庫工程多功能的特性，決定了水庫調度時要綜合考慮各部門、各地區、上下游、左右岸各方面的安全和利益。

2.風險性

河川徑流、電力負荷、氣候條件、其他用水信息等因素可視為隨機變量，這些因素的隨機性直接決定了水電站及其水庫的運行調度方式具有一定的風險性。

3.經濟性

通過水電站水庫的合理調度，可以在保證工程安全的前提下，提高天然徑流的利用效率，增加發電效益。

4.靈活性

水電站可以針對河川徑流來水、電力負荷靈活機動地調節水庫的蓄泄水量，同時，水輪機等動力設備、閘門等具有啟閉迅速、工作靈活的特點，保證了水庫調度的靈活性。

三、水庫調度圖

水庫調度圖是進行水庫常規調度的基本依據。調度圖根據河川徑流特性及電力系統和綜合用水部門的要求，按水庫調度的目的進行編制［10］，它綜合反映了各部門的用水要求和水利水電工程的調度原則，是指導水利水電工程日常運行的有效工具。

水庫調度圖是由一定時期的一組具有控制性意義的水庫蓄水量（或水位）變化過程線（稱為調度線）及由這些線所劃分的若干調度區組成的平面圖，通常以時間（月、旬）為橫坐標，以水庫水位或蓄水量為縱坐標（圖2-1）。它綜合反映了各種來水條件下的水庫調度規則。

在實際運行過程中，即使缺乏水庫來水的徑流預報，也可根據各時刻的水庫實際蓄水情況，按照水庫調度圖及其所體現的調度規則，決定水庫的工作方式，即決定在各個時刻水電站的合理出力，以及水庫的下泄流量。按照水庫調度圖進行調度，可以使各種矛盾得到妥善地解決，較好地滿足各個方面的要求，獲得較大的運行效益。

一般水利水電工程的水庫調度圖包括以下調度線。

圖2-1 某水電站水庫調度圖

1—上基本調度線；2—下基本調度線；

Ⅰ—保證出力區；Ⅱ—加大出力區；Ⅲ—降低出力區

（1）基本調度線，分上基本調度線和下基本調度線［11］，是體現水電站能夠按照保證出力正常運行的邊界線。

上基本調度線（又稱防破壞線）表示水電站按保證出力圖工作時，各時刻所需的最高庫水位，利用它就使水庫管理人員在任何年供水期中（特枯年例外）有可能知道水庫中何時有多余水量，可以使水電站加大出力工作，以充分利用水資源。

下基本調度線（又稱限制出力線）表示水電站按保證出力圖工作所需的最低庫水位，當某時刻庫水位低于該線所表示的庫水位時，水電站就要降低出力工作了。

由圖2-1可見，上、下基本調度線將水庫調度圖劃分為三個主要區域：

I區——保證出力區，即上、下基本調度線之間的區域，當水庫水位在此區域時，水電站可按保證出力圖工作，以保證電力系統正常運行；

Ⅱ區——加大出力區，即上基本調度線以上的區域，當水庫水位在此區域內時，水電站可以加大出力（大于保證出力圖規定的出力）工作，以充分利用水能資源；

Ⅲ區——降低出力區，即下基本調度線以下區域，當水庫水位在此區域內時，水電站應降低出力（小于保證出力圖所規定的出力）工作，以減小正常工作破壞的程度。

（2）加大出力線，在上基本調度線以上，按照各時刻同樣的加大出力比例繪制的調度線稱為加大出力線，如取上基本調度線所對應的保證出力的1.1倍、1.2倍……可給出一組加大出力線，最大的一條稱為防棄水線。加大出力線是體現多水條件下對水庫多余水量的合理利用方式及相應的調度規則。

（3）降低出力線，在下基本調度線以下，按照各時刻同樣的降低出力比例繪制的調度線稱為降低出力線，如取下基本調度線所對應的保證出力的0.9倍、0.8倍……可給出一組降低出力線。降低出力線是體現水電站在特枯條件下水庫蓄水又不足時，水電站正常工作合理破壞的方式及相應的調度規則。

加大出力線和降低出力線又統稱為輔助調度線。