第一节 水库调度概述

一、水库调度的发展与意义

水库调度是水利水电工程经济运行的中心内容，是控制水库安全可靠运行、合理利用水资源、发挥水库综合效益的重要措施。水库调度工作是根据工程规划设计的要求，运用水库的调蓄能力，在保证大坝安全的前提下，按来水蓄水实况和水文预报，有计划地对入库的天然径流进行蓄泄调节，达到除水害兴水利、综合利用水资源、最大限度地满足国民经济各部门的需要的目的。

水库调度的理论与方法是随着20世纪初水库和水电站的大量兴建而逐步发展起来的，并逐步实现了综合利用和水库群的水库调度。在调度方法上，1926年苏联Α.Α.莫洛佐夫提出水电站水库调配调节的概念，并逐步发展形成了水库调度图。这种图至今仍被广泛应用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算机技术的迅速发展，使得以最大经济效益为目标的水库优化调度理论得到迅速发展与应用。随着各种水库调度自动化系统的建立，使水库实时调度达到了较高的水平［9］。中国自50年代以来，水库调度工作随着大规模水利建设而逐步发展。目前，大中型水库比较普遍地编制了年度调度计划，有的还编制了较完善的水库调度规程，研究和拟定了适合本水库的调度方式，逐步由单一目标的调度走向综合利用调度，由单独水库调度开始向水库群调度方向发展，考虑水情预报进行的水库预报调度也有不少实践经验，使水库效益得到进一步发挥。对多沙河流上的水库，为使其能延长使用年限而采取的水沙调度方式已经取得了成果。由于水库的大量兴建，对于水库优化调度也在理论与实践上进行了探讨。在中国，丹江口、三门峡、小浪底、三峡等水利枢纽的建成与运行都为水库的调度工作积累了不少经验。

根据调度的目的，常规水库调度通常可分为防洪调度、兴利调度、综合利用调度等。防洪调度是指根据河流上下游及水库自身的防洪要求、自然条件、洪水特性、工程情况等，拟定合理的运行方式，控制水库蓄泄洪水的过程；兴利调度是指为满足发电、灌溉、供水、航运等兴利部门的需要，拟定合理的水库运行方式，一般包括发电调度、灌溉调度、供水调度和航运调度的要求等；综合利用调度则是指对综合利用水库，根据综合利用原则，拟定合理的水库运行方式，使国民经济各部门的要求得到较好的协调，获得较好的综合利用效益。

因此，加强水库运行管理，实施合理科学的水库调度，是对水资源进行控制运用的重要手段，对于确保水库安全，充分发挥防洪和兴利、生态等综合效益，实现水资源的合理配置和可持续利用，促进经济社会可持续发展及人与自然和谐相处，都具有十分重要的意义。

二、水库调度的特点

1.多目标性

水库工程多功能的特性，决定了水库调度时要综合考虑各部门、各地区、上下游、左右岸各方面的安全和利益。

2.风险性

河川径流、电力负荷、气候条件、其他用水信息等因素可视为随机变量，这些因素的随机性直接决定了水电站及其水库的运行调度方式具有一定的风险性。

3.经济性

通过水电站水库的合理调度，可以在保证工程安全的前提下，提高天然径流的利用效率，增加发电效益。

4.灵活性

水电站可以针对河川径流来水、电力负荷灵活机动地调节水库的蓄泄水量，同时，水轮机等动力设备、闸门等具有启闭迅速、工作灵活的特点，保证了水库调度的灵活性。

三、水库调度图

水库调度图是进行水库常规调度的基本依据。调度图根据河川径流特性及电力系统和综合用水部门的要求，按水库调度的目的进行编制［10］，它综合反映了各部门的用水要求和水利水电工程的调度原则，是指导水利水电工程日常运行的有效工具。

水库调度图是由一定时期的一组具有控制性意义的水库蓄水量（或水位）变化过程线（称为调度线）及由这些线所划分的若干调度区组成的平面图，通常以时间（月、旬）为横坐标，以水库水位或蓄水量为纵坐标（图2-1）。它综合反映了各种来水条件下的水库调度规则。

在实际运行过程中，即使缺乏水库来水的径流预报，也可根据各时刻的水库实际蓄水情况，按照水库调度图及其所体现的调度规则，决定水库的工作方式，即决定在各个时刻水电站的合理出力，以及水库的下泄流量。按照水库调度图进行调度，可以使各种矛盾得到妥善地解决，较好地满足各个方面的要求，获得较大的运行效益。

一般水利水电工程的水库调度图包括以下调度线。

图2-1 某水电站水库调度图

1—上基本调度线；2—下基本调度线；

Ⅰ—保证出力区；Ⅱ—加大出力区；Ⅲ—降低出力区

（1）基本调度线，分上基本调度线和下基本调度线［11］，是体现水电站能够按照保证出力正常运行的边界线。

上基本调度线（又称防破坏线）表示水电站按保证出力图工作时，各时刻所需的最高库水位，利用它就使水库管理人员在任何年供水期中（特枯年例外）有可能知道水库中何时有多余水量，可以使水电站加大出力工作，以充分利用水资源。

下基本调度线（又称限制出力线）表示水电站按保证出力图工作所需的最低库水位，当某时刻库水位低于该线所表示的库水位时，水电站就要降低出力工作了。

由图2-1可见，上、下基本调度线将水库调度图划分为三个主要区域：

I区——保证出力区，即上、下基本调度线之间的区域，当水库水位在此区域时，水电站可按保证出力图工作，以保证电力系统正常运行；

Ⅱ区——加大出力区，即上基本调度线以上的区域，当水库水位在此区域内时，水电站可以加大出力（大于保证出力图规定的出力）工作，以充分利用水能资源；

Ⅲ区——降低出力区，即下基本调度线以下区域，当水库水位在此区域内时，水电站应降低出力（小于保证出力图所规定的出力）工作，以减小正常工作破坏的程度。

（2）加大出力线，在上基本调度线以上，按照各时刻同样的加大出力比例绘制的调度线称为加大出力线，如取上基本调度线所对应的保证出力的1.1倍、1.2倍……可给出一组加大出力线，最大的一条称为防弃水线。加大出力线是体现多水条件下对水库多余水量的合理利用方式及相应的调度规则。

（3）降低出力线，在下基本调度线以下，按照各时刻同样的降低出力比例绘制的调度线称为降低出力线，如取下基本调度线所对应的保证出力的0.9倍、0.8倍……可给出一组降低出力线。降低出力线是体现水电站在特枯条件下水库蓄水又不足时，水电站正常工作合理破坏的方式及相应的调度规则。

加大出力线和降低出力线又统称为辅助调度线。