长江上游水库联合调度方案优化

长江流域大型水利枢纽工程的陆续建成和运行，很大程度上提升了长江流域水资源开发利用的效率，在防洪、发电、供水、航运等多个方面取得了显著的社会效益。但是，大型水利枢纽会改变河流地理边界以及流域水文过程等自然特性，形成了一个新的动力系统，对流域生态产生不利影响。水库调度是根据水库所承担的水利水电任务和规定的运行原则，在保证大坝安全和下游防洪安全的前提下，调节水库的入库流量过程，提高水库综合利用效益的一种控制运用水库技术，分为防洪调度、兴利调度、生态调度等。其中，防洪调度是指利用水库来拦蓄洪水，削减洪峰，从而提高江河的防洪标准，避免或减轻洪水带来的一系列灾害；兴利调度是指在满足各水电站运行约束的前提下，对梯级水电站进行优化调度，使整个梯级有限的水资源可以发挥最大的经济效益；生态调度即指水库满足人类对水资源需求的同时尽量满足生态系统的需水要求。在社会各界对生态环境的关注度不断提高的背景下，我国的水库生态调度也逐渐成为研究热点。

水库群调度研究分为常规调度和优化调度两个部分。常规调度在进行水库调度时采用时历法和统计法，优化调度以水电站水库为中心建立目标函数，结合各种约束条件，用最优化方法求解目标函数和约束条件共同构成的系统方程，获得目标函数在取得极值时水库的调度运行方式。目前，有效的水库群联合调度主要集中在防洪和应急调度两个方面，未来水库调度应该在确保防洪的前提下，把生态和环境作为调度目标，同时建立一个公平科学的管理体制。对于跨流域调水工程，需要逐步形成流域内控制性水利工程的统一调度等相关对策，从而实现全流域水资源的可持续利用。(www.xing528.com)

大流域梯级水库群联合调度是一个复杂大系统管理和决策问题，不仅涉及学科门类广泛，而且牵涉利益和部门众多，其相关研究在理论上和生产实际中都有着重要的价值。采用引入的新理论和新方法深入研究高维复杂梯级水库群优化调度的模型及此模型的求解方法，结合先进的计算机技术以及网络平台技术，建立便捷容易实施、有强大交互功能的通用水库群联合调度软件系统和智能决策支持系统。考虑水库调度系统的非结构化特点，根据实际情况快速给出满意解的模拟和优化调度模型及其求解方法，实现多目标、多准则的梯级水库群联合优化调度。此外，水资源利用、重大水利工程综合效益和流域生态与环境安全等诸多方面与工程的调度管理之间紧密关联，开展流域的统一管理和优化调度，探索复杂大系统的利弊所在显得十分重要。2012年起，长江流域水库群开展联合调度工作，起初纳入联合调度的水库数量是10座，2018年增加至40座，总调节库容达到854亿立方米，总防洪库容大约为580亿立方米，联合调度的深度和广度得到持续拓展。联合调度有效应对了2018年洪水灾害，上游水库群拦蓄洪量累计达111亿立方米，降低了下游洪峰水位2～4米，有效地保障了供水安全。2017年和2018年枯水期，上游水库群共向长江中下游补水总量近500亿立方米，这期间三峡水库总共向长江中下游补水177天，联合调度逐渐发挥了更深入的生态效益。十九大以来，生态需水成为水利水电工程调度的重要目标之一。2018年生态调度试验集中在长江流域的三峡、溪洛渡、向家坝、汉江丹江口及中下游梯级水库，生态监测结果表明，生态调度试验取得了良好的调度效果。