水库兴利调度的综合利用方法

除了防洪及水质控制调度（或称防污）以外，水库所服务的国民经济用水部门称为兴利服务对象。要使水库能同时满足几个兴利服务对象的用水要求，这就需要合理安排水库的调度运用，否则必然会导致顾此失彼的结果。

从严格满足多级用水保证率的角度来看，合理的水库调度规则的拟定是达到这一目的的必要条件。对于单纯的固定用水的兴利调节只需要满足一种正常需水要求和一种保证率就可以了。换言之，只要有足够的有效库容，水库按正常需水图进行供水，就可以在理论上满足设计保证率的要求。因此，在单级固定用水调节情况下，水库实际上并不需要拟定调度规程，可以完全按自然情况发展，该蓄该放任其自由。于是不论在水库运行管理中或是在水库参数选定设计中，这时都不存在复杂的水库调度问题。

对二级或多级（包括兴利以外的防洪及防污）调节情况的综合利用水库，情况就大不一样。这时水库进行变动用水调节，为了全面照顾各种用水要求，水库供水量或泄水量要同水库蓄水量发生一定的关系，做到蓄存有多就多供水，蓄存不够就少放水，这就是水库调度的基本思想。可见，水库调度问题首先是由于水库作“变动用水调节”及“联合调节”的情况而提出的。

其次，只有在“长期调节”（或调节程度较高）的情况下，水库调度的问题才愈见重要和复杂，因为只有长期的变动用水调节才要解决天然来水的不确定性问题，为了统筹兼顾水库在调节周期内的前后期工作情况，就有必要按各对水库的蓄水量对供泄水流量作出决策。显然，这也意味着，只在没有准确的水文预报的情况下，才有水库的合理调度问题。

例如，对于年调节或多年调节的灌溉兼顾发电的水库，或者在电力系统中工作的年调节及多年调节水电站都可以视为二级（或多级）调节的模式，因为这种情况下具有两种不同保证率的供水要求：即要满足灌溉保证率及其正常供水量，又要满足发电保证率及其保证发电流量；或即要满足水电站在规定的保证率前提下发足一定的保证出力，又要满足一定弃水概率的限制，减少弃水，多发电能。其他一些具体情况也都可以归结为二级或多级的水库调度问题。

水库调度的中心问题是拟定“水库泄用水规则”，以满足各级用水需要或保证各级需水图都能在相应的设计保证率条件下得到满足。此调度问题的数学表达式是确定以下函数关系，即

式中　q——水库的泄用水流量；

　　　V——水库蓄水量；

　　　t——时间。

在实用上，为了应用方便，常将式（14-4）的关系转换为V—t坐标面上的以q为参数的曲线图——称之为水库调度图（如前第十二章第五节中所曾说明者）。换言之，对多级调节言，此水库调度图是由下列各级调度曲线所组成。

式中　qi（t）——各级需水量，并与一定的保证率相适应；(www.xing528.com)

　　　i——多级调度的分级序号（i=1，2，…，m）。

上述用函数表达的调度图，由于式（14-5）或式（14-4）的函数形式，一般难以用解析式表达，故实用上总是采用不太严密的方法，即通过调节计算来求出反映Vi～qi～t间关系的曲线——也即调度线，例如用时历法来绘制各级调度曲线。为了考虑在水库调节周期内（如一年内），天然来水随时间变化的随机因素（即径流年内分配情况的多种多样），可以在同一个保证率条件下拟定几条年内分配不同的设计流量过程线，分别与同级需水图配合进行逆时向调节计算，得到许多水库蓄水量（或水位）与时间的关系线，取这些关系线的外包线，即为各该级的水库调度线（见图14-4）。

图14-4　水库二级调度曲线

（a）V80%＞V95%；（b）V80%＜V95%

需要强调的是：采用时历法设计典型年的意义在于用天然来水量的超过概率代替正常或缩减供水的超过概率，而天然来水过程的随机性则是用典型过程线作确定性处理的，并没有在概率上严格定量的意义。因此在水库调度中，为了进一步考虑这一点的作用，必须采用相当于“同一个设计保证率”的不同典型设计流量过程线进行调节计算。然后，对水库不同的水位过程线（或蓄水量过程线）取其外包线。这样便可得到比较保守的相应一定设计保证率的调度线。

对于二级（多级）调度图的合理性分析，可以提出以下几点：

（1）保证率小的正常供水调度线（见图14-4的P=80%调度线），应始终位于保证率大的缩减供水调度线之上，不允许交叉，否则应加以调整。因每一供水调度区，只有一种供水规则。

（2）当V80%＜V95%时，P1=80%调度线的绘制应从正常蓄水位以下相当于V80%的某一水位逆时向开始作供水期调节计算，如图14-4（b）中的A点；而蓄水期则由此水位开始作顺时向调节计算。

（3）拟定水库调度线的过程，应视为校核有效库容选定是否恰当的一个步骤。为了考虑天然来水过程线的随机性，水库有效库容在拟定水库调度线后有时需要有所修正。

水电站水库调度图中的调度线主要有三种：其一为确保发出保证出力的防破坏线；其二为允许发出减低出力的限制出力线；其三为发出水电站预想出力的防弃水线。各线都与某一保证率相适应，因此，实际上也属于多级变动用水调节与调度的情况，只是水库的有效库容以保证发出保证出力为根据加以确定。关于这三种调度线的详细绘制方法已在第十二章中介绍，不再重复。

由上可知，水库兴利调度图是实现水库综合利用的一个重要手段，技术上的关键问题是：通过调度曲线的拟定来处理各种用水及其保证率之间的矛盾；有了水库兴利调度图，就可以对水库的兴利调度运用具体决策，以便定量地解决水库综合利用中的兴利矛盾。