水库调度与防洪度汛技术发展现状与展望

靳少波，李季

（黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁，810008）

水库调度与防洪度汛技术发展现状与展望

靳少波，李季

（黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁，810008）

对近年来水库调度与防洪度汛两个方面的专业发展方向进行回顾和总结，并结合当前电力改革形势和防洪度汛理念进行探讨，在此基础上对今后的发展趋势进行了展望。

水库调度；防洪度汛；发展现状；展望

0 引言

近几年，随着我国大力发展水电方针的落实，水电事业得到快速发展。截至2015年底，全国水电装机达3.2亿kW，占全国总装机容量的21.2%，全国水电年发电量9 960亿kW·h，占总发电量的17.7%。与此同时，水电站水库调度技术得到了较大发展，已形成国家电网水库调度自动化系统，为各级调度机构进行科学的水库调度发挥了积极作用，梯级水库集控技术也得到飞速发展；此外，水库防洪技术也得到快速发展，全国范围防洪决策系统基本建成，为防御大洪水提供调度决策依据。

1 水库调度工作进展

近年来各级水电调度机构树立科学发展观，落实国家能源政策，克服水库总体来水持续偏枯等不利影响，加强水情预测与分析工作，充分发挥市场的调节作用，积极开展水库经济调度、水库群联合调度、优化调度和水火及新能源联调等经济运行工作，合理安排、及时调整电网和水电厂运行方式，取得了明显的经济和社会效益。

1.1 国外研究进展

国外的水电站水库优化调度发展先于我国[1]，其概念首先是在20世纪中叶由美国提出并于60年代开始研究，此后数十年间已在许多大中型水库调度中得到广泛应用。其理论研究是一个典型的多约束优化问题，它是一种建立以水库为中心的水利水电系统的目标函数。根据综合利用要求和水库特性，拟定其应满足的约束条件，然后采用数学上的优化方法求解由目标函数和约束条件组成的系统方程组，使目标函数取得极值的水库调度方法。

水电站水库优化调度目的是以非工程措施提高水（能）资源利用率，增加水库效益。为了丰富完善该系统，很多科学家和水利技术人员研究了效率较高的算法。随着计算机技术的引进，越来越多的技术可以事先通过网络模拟进行，大大减少了人力物力。通过几十年的研究与发展，提出了许多富有成效的方法，主要的方法有：等微增率和协调方程法、线性规划法、非线性规划法、动态规划法、大系统分解协调法、现代启发式算法、模糊数学法、神经网络法等。对于梯级水电站群，每个发电厂内的优化调度并不意味着实现了全梯级的优化调度。由于梯级水电站存在上、下游水库之间的水流联系和水头衔接，如果找不到一种协调整个梯级水位和流量关系的方法，各电站按本级最优的出力方式，就会出现整个梯级流量衔接不好，使个别水库放空后出力破坏，或是个别水库满溢造成弃水的情况。

1.2 国内研究进展

我国系统地研究水库优化调度问题开始于20世纪80年代。1981年，张勇传[2]在研究两并联水电站水库的联合优化调度问题时，利用了大系统分解协调的观点，先把两水库联合优化问题变成两个水库的单库优化调度问题，然后在两水库单库最优策略的基础上引入偏优损失最小作为目标函数，对单库最优调度策略进行调整，最后求得整体最优解。此后，多位学者对水库群优化调度进行了深入研究，取得了丰富的研究成果。水库优化调度研究主要解决两方面的问题，一是如何确定水库的最优准则、建立相应的数学模型；二是如何选择求解数学模型的最优方法。结合当前研究现状，梯级水库群调度研究进展有：以运筹学理论为主体，序列运算理论、决策论、系统参数辨识理论、群集智能与计算机技术相结合，理论研究丰富且趋于多元化、交叉等综合发展；传统数学优化算法（如线性规划、动态规划、大系统分解协调）算法改进趋于完善，基本上克服了梯级调度中的“维数灾”；水文预报发展大大提高了径流预报精度和预见期，确定性优化调度优势明显；现代智能优化算法如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、混沌理论、模拟退火算法、克隆选择算法、差分进化算法等算法，以及其改进算法研究如火如荼。启发式规划方法如遗传算法（GA）、人工神经网络（ANN）等与传统优化方法相比，通常可以得到全局最优解；根据实际情况将多种方法耦合也是一种研究水库群优化调度的途径。

近年来，随着电力市场的建设，许多学者研究了电力市场环境下梯级水电站优化调度的模型和算法，将上网电价作为约束条件，研究梯级电站经济运行的收益最大目标，如蔡兴国等提出了以火电厂总的购电费用最小为目标的水电站优化调度模型，并用改进的网络流算法对其进行求解；李承军等建立了以期望调峰效益最大为目标的模型等。

光伏发电具有随机性、间歇性和周期性的特点，大容量并网光伏电站电能的送出与消纳、电站的运行控制、电网的调峰、电能质量、抗扰动能力等因素对电网的安全稳定运行带来一定的影响。黄河公司已开展龙羊峡水电站水光互补研究，提出将光伏电站视为龙羊峡水电站的“虚拟水电机组”的概念，把光伏电站接入龙羊峡水电站，利用龙羊峡水电站330 kV GIS备用间隔及送出线路接入电网，提出水电调节光伏发电的设想，通过水电与光电联合运行，利用水电资源丰富、调节性能好的特点对光电进行补偿，大大减弱光伏发电对电网运行的不利影响。大规模水光互补关键技术研究及应用的成功，对国内外其他水光互补项目具有指导意义，对推动我国新能源行业的技术发展，促进能源互联网的发展作用重大，对未来行业或国家规范的制定或修订必将起到积极的推动作用，开启了新能源开发建设的新模式，具有较高的社会经济效益。

纵观国内外水库优化调度研究的历史，水库优化调度研究主要集中在模型和算法上，且研究对象多是单一水库电站，对于由多个年调节性水库组成的梯级水库群的优化调度，还需进一步研究完善；随着生态调度的不断进展，对水库优化调度提出了更多的约束条件；对于小型水库群，易于实际操作的简易优化调度方法的研究更具有实际意义。

1.3 水电集控技术进展

国内很多水电站在前几年开展无人值班（少人值守）实践的基础上，经过多年的不懈努力和探索，远程控制运行管理不断向前推进。特别是近几年来随着水电站机电装备水平的大幅提高，自动化测控元件、网络通信技术、计算机控制技术的提高，电站的安全可靠性和自动化技术达到了一个较高水平，给水电站远程集控奠定了坚实的物质基础，同时电网网架结构日益加强，发电备用容量较多，给远程集控提供了较好的外部条件。很多发电公司相继成立了流域电站集控中心，实现了对电站的远程集中监控，建立了远程集中监控、现场值守维护的生产管理模式，是水电厂运行管理体制的又一次变革。流域电站的生产运行管理涉及到防洪、发电、航运、供水等诸多方面，建立流域电站集控中心，把机电设备计算机监控系统、水调自动化系统和大坝安全自动监测系统三大系统集中起来，构建全流域统一的技术平台，才能科学高效地协调好各方面的关系，最大限度地发挥好工程的经济效益和社会效益。同时开展远程集控可以改善运行人员的工作环境，对高海拔和边远地区的水电站具有重要意义。

1.4 存在问题

从当前国内外水库调度研究现状及研究成果在水库调度中实际应用成果来看，水库调度研究存在以下问题：

（1）数学模型的局限性。一方面有些模型庞大复杂，操作烦琐，应用极不便；另一方面有些模型为克服“维数灾”问题又做了太多的假设和简化，使模型不能很好地描述水库群的实际工况，优化结果偏离实际。

（2）研究问题相对独立。片面追求最优解，忽视了水资源系统的复杂、多变、动态特性以及生产上许多因素的不确定性，较少考虑决策人员制定方案的主观偏好和维护局部利益的现实思想，使研究结果难以被接受，因此常会导致决策部门的误解，认为所谓的最优往往是在“纸上谈兵”。

（3）研究实际问题的不彻底性。一些研究侧重理论探讨，片面追求高水平、深理论，方法深奥，生产使用者难以理解，导致理论研究者多而实际应用者少。

（4）调度经验不足。大多数研究者缺乏生产实践经验，对生产实践中特别是电网调度中的一些实际情况没有彻底的了解，导致优化调度成果与实际运行情况差别较大。

2 防洪度汛工作进展

防洪度汛由于与公众安全密切相关，我国政府极度重视，体现在防汛工作实行行政首长负责制，防洪度汛研究进展更多是体现在理念的进展。

2.1 防洪度汛理念进展[3-4]

2.1.1 灾害学与洪水风险理念

防洪减灾领域研究自20世纪80年代中期起建立现代灾害科学（灾害学与防灾学），在刘树坤等专家的积极推动下，水力学模型开始被运用于蓄滞洪区、城市与河道洪水的计算，利用水深、流速、洪水到达时间与淹没历时等参数，开展了洪水风险区划与防洪工程方案的评价等研究，模型的功能也不断扩展与完善；90年代中期，周魁一积多年研究之心得，提出灾害具有“自然与社会双重属性”的概念，进而论述了这一概念的实质及其哲学基础。诸如此类的成果对后续研究起到了很好的指导作用。

洪水风险的研究，不仅要考虑洪水及其可能造成的损失，而且要评估其在政治、经济、社会、生态与环境等各个方面可能带来的正负两方面的影响。要基于洪水风险的分析与评价制定减灾对策，则需对风险进行分类研究，例如积极风险与消极风险、短期风险与长期风险、可承受的风险与不可承受的风险、固有风险与附加风险、内部风险与外部风险、可控制的风险与不可控制的风险、可规避的风险与不可规避的风险等。

洪水风险图是对可能发生的超标准洪水的洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围及流速大小等过程特征进行预测，以标示洪泛区内各处受洪水灾害的危险程度的一种重要防洪非工程措施。对防洪区进行风险分析，绘制洪水风险图，将各种风险信息直观展示给决策者和公众，可提高决策的科学性，增强公众的风险意识。

2.1.2 工程措施与非工程措施相结合的理念

随着自然科学的其他学科及人文科学（法学、经济学、社会学、管理学、心理学等）的不断融入，非工程措施在防洪度汛中不断实施。汛限水位动态控制是提高洪水资源利用率的一项行之有效的非工程措施，属于风险调度的范畴，是对洪水的风险调控。前述优化调度亦属非工程措施。

2.1.3 洪水资源利用的理念

为了构建人与自然和谐的发展模式，必须深刻领会洪水的利害两重性及其转换关系。随着经济社会发展和人民生活水平提高，生产、生活和生态用水需求持续增加，水资源短缺已成为我国水问题的主要矛盾，研究如何有效利用洪水资源、缓解水资源危机可以变害为利，实现双赢。经过多年的水利工程建设、水文气象预测预报水平的提高，以及防洪调度经验积累，人们对洪水的掌控能力不断增强，对洪水的认识也从被动的防御转变为在防御的同时加以适当利用。1998年洪水过后，我国在治水理念和防洪战略上进行了重大调整，明确提出实现洪水资源化，治水策略逐步从洪水控制向洪水管理转变，洪水资源利用已成为一种极具潜力的水资源利用方式。

2.1.4 汛限水位动态控制理念

面对严峻的水资源短缺形势，在保证水库防洪安全的前提下，科学合理地设计与运用水库汛限水位，开展水库汛限水位动态控制研究工作，充分发挥水库的综合效益，是缓解水资源短缺问题的有效途径之一。2001年，国家防汛抗旱总指挥部办公室布置开展水库汛限水位动态控制研究工作，2005年国家防总印发了《水库汛限水位动态控制试点工作意见》，作为全国各地开展水库汛限水位动态控制试点工作的指导性文件。全国各大中型水库相继开展相关研究，充分利用降雨预报和洪水预报的成果，通过系统总结（改进）预泄能力约束法、防洪预报调度方式及规则设计方法、库容补偿法、考虑年内洪水时序变化规律的统计分析法、分级预泄法、综合信息决策支持表法等确定水库汛限水位动态控制域，不断在汛限水位动态控制域内调控库水位，使水库多蓄水兴利。

西方发达国家由于在气象水文特性、人口密度及分布、水资源供需矛盾、社会保险机制及政府管理办法等方面与我国存在很大差异，其防洪调度的研究重心以考虑防洪效益及生态环境效益为主，汛限水位基本采用传统的规划设计值，因而在汛限水位动态控制方面的研究甚少。

黄河防汛抗旱总指挥部办公室在2016年龙羊峡、刘家峡水库联合防洪调度方案中确定：7～8月当龙羊峡水库水位达到汛限水位2 588 m且低于设计汛限水位2 594 m时，可根据入库流量、龙刘区间来水大小及下游河道状况，加强实时调度，9月1日起水库水位可以视来水及水库蓄水运用情况向2 594 m过渡，9月16日起向正常蓄水位2 600 m过渡，体现了汛限水位动态控制和分期洪水的概念。

2.1.5 洪水管理理念

基于洪水风险的可管理性，中国洪水管理战略研究报告指出：洪水管理是人类按可持续发展的原则，以协调人与洪水的关系为目的，理性规范洪水调控行为，努力增强自适应能力，适度承受一定风险以合理利用洪水资源，并有助于改善水环境等一系列活动的总称。近年来，围绕洪水管理战略、关键策略、蓄滞洪区补偿政策、防洪抗旱技术标准体系、洪水资源综合利用、洪涝灾害损失评估与风险评价等课题开展了大量研究，并取得了丰富的成果。人们在与洪水灾害斗争的实践中，提出了由“控制洪水”向“洪水管理”转变的新的防洪理念，洪水管理的核心就是对洪水风险进行管理。

2.1.6 海绵城市理念

2015年国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见发布，所谓海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。2016年已有北京等14个城市建设试点，城市防洪新理念初步形成。

2.2 预报技术进展

常规洪水调度方案编制中是不考虑预报的，随着预报技术的快速发展，基于洪水预报的洪水调度在实际工作中得到应用，推动了汛限水位动态控制、预泄调度及拦蓄洪尾等工作的进展。

2.2.1 分布式水文模型［5］

20世纪80年代后，传统水文模型难以解决水文循环规律及过程如何随着时间及空间变化，水文过程的空间变异性等问题。分布式模型的出现让学者找到了解决这些问题的出路，最具代表性的分布式水文模型是SHE模型，由英国、法国和丹麦的科学家联合研究而成。该模型用质量、能量或动量守恒的偏微分方程来描述流域的主要水文物理过程，并采用差分形式求解，同时也采用一些实验研究得来的经验关系作为边界条件。模型考虑植物截留、蒸散发、融雪、坡面和河网汇流、土壤饱和非饱和流、地表和地下水交换等水文过程，模型参数都具有一定的物理意义，可以通过观测或从数据分析得到。为了描述流域特性、降水和水文响应的空间分布，在垂直方向采用分层表示，在水平方向则采用正交的长方形网格来表示。分布式模型从水循环过程的物理机制入手，将产汇流、蒸散发、土壤水和地下水运动等过程联立求解，并考虑水文变量的空间变异性。

单从SHE模型的研制思路可以看出，要细致地刻画一个流域的空间特性，真正实现模拟水文过程在时间和空间的变化规律，即使是小流域，都需要大量的信息及强大的数据处理能力来支持，这也是SHE模型没有得到很好应用的缘由之一。进入20世纪90年代以来，随着计算机技术、地理信息系统（GIS）、数字高程模型（DEM）和遥感技术（RS）的迅速发展，为研制和建立分布式物理模型提供了强大的技术支撑，使得分布式水文模型成为水文科学研究和应用的前沿热点，出现了许多比较知名的分布式水文模型，如：MIKE-SHE、IHDM、TOPMODEL、TOPIKAPI、HEC-HMS等。

进入21世纪以来，水文模型的发展日趋复杂化、多样化和实用化。一方面与地理信息系统、数字高程模型和遥感、航测及雷达等遥测技术相结合，以求更加客观地表征流域下垫面和气象输入条件的时空变异性；另一方面还与地球化学、环境生态、水土保持、气象和气候等学科和领域的专业模型相耦合，以解决与流域水循环相关的各种生产实际问题。此外，为满足管理者的应用需求，各类水文模型的发展向模块化、系统化和商业化发展，如美国EMS公司推出的WMS系统软件，丹麦DHI开发的MIKE-SHE、SHETRAN、MIKE11、MIKE21系列模拟软件。

分布式模型发展趋势可概括为四个方面：与地理信息系统和遥感技术的结合；与雷达测雨技术和卫星云图的结合；与其他专业模型的耦合；数据同化和数字水文模拟新技术发展。

2.2.2 乔治亚理工中长期径流预报模型

美国乔治亚理工中长期径流预报模型把海洋温度作为一个潜在的预报因子。其机理是基于任何一个流域的降雨均是全球大气循环的一部分，所有降雨最终都来自海水的蒸发，海水的蒸发量与海洋温度直接相关。如果某流域的降雨（来水）与某地区的海洋温度相关，这种相关性具有较长的迟滞，长度起码在几个月以上，这就意味着如果相关性存在，当前的海洋温度可以用来预报今后几个月的降雨，前提是找到与本流域降雨量或径流相关的海洋温度。乔治亚理工中长期径流预报模型采用美国哥伦比亚大学气候和社会国际研究所（IRI）发布的数据，利用大数据分析方法，寻找应用流域降雨或径流与海温相关性最大的区域。如果某区域的相关系数在0.5以上，则该区域的海温就可以作为预报候选因子，至于最终是否纳入预报模型，还需经过统计检验与评估。

2.2.3 变化环境下气象水文预报[6]

2016年8月，王浩院士在第十四届中国水论坛作了“变化环境下气象水文预报关键技术”的报告，通过多源数据的降水融合等关键技术研究，在思维方法上强化整体论的指导，实现多方面突破：（1）从气象水文各环节全链条控制预报误差，开创性地建立了一套完整的适应变化环境的气象水文预报成套技术体系；（2）首次提出了WRF模式动态参数化方案技术，并攻克了WRF参数率定这一世界难题，大幅提高了降水预报的精度；（3）从模型机理上改进了分布式水文模型，精细考虑高强度人类活动对产汇流的影响，显著提高了变化环境下水文模拟的精度，例如考虑水库调度影响后预报精度显著改进；（4）首次理论证明了集合预报能显著提高调度效益，并建立了综合考虑初始状态、模型参数、模型结构的误差来源于一体的陆气耦合集合预报技术。

2.3 防汛管理工作进展

近年发布的国标和规程包括：DL/T 1313-2013《流域梯级水电站集中控制规程》、GB 50201-2014《防洪标准》、SL 669-2014《防洪规划编制规程》和SL 706-2015《水库调度规程编制导则》。

2.3.1 洪水调度方案编制

水库防洪调度是依据相关法律法规和上级批复的水库防洪预案，依照编制的操作规程进行水库入、出库水量的调度，确保工程安全度汛和工程发挥最大经济效益。按照洪水调度权限，全国大江大河流域机构制定防御洪水方案，报国务院批准，目前黄河、长江、松花江、淮河等已完成，年度洪水调度方案报水利部，其他水库防洪调度运用计划按《水库大坝安全管理规定》由业主编制，报有相应调度权限的水行政部门（省、地市、县水利厅局）审批。

2.3.2 洪水应急管理

近年来，我国政府已将制定突发灾害和公共事件应对措施、主动防范风险提高到维护国家安全、社会稳定和保障人民群众利益的重要位置。2006年1月份国务院发布了《国家突发公共事件总体应急预案》，水旱灾害被列为自然灾害类突发公共事件的首位。国务院首批发布的5个自然灾害类突发公共事件专项应急预案中包括了《国家防汛抗旱应急预案》。洪水应急管理的主要对象是突发性洪水灾害，如溃坝洪水、山洪及其伴生的滑坡与泥石流、风暴潮、城市暴雨洪涝、行蓄洪区分洪运用及流域型大洪水等。突发性洪水不仅本身危害严重，而且易于形成次生、衍生灾害。在水利部专项“水库溃坝风险与减灾技术研究”设立了“溃坝洪水应急管理研究”专题，提出《中国水库安全应急反应预案编制导则》，涉及应急组织体系、通讯网络系统、人员转移和安置等方面的技术要求及实施措施，水库风险等级划分方法等。汶川大地震之后，围绕堰塞湖、震损水库等次生水灾害问题开展研究。

目前国外发达国家就流域梯级水电站安全应急管理与协调机制的立法均较为完备。我国有关法律涉及应急的内容较为原则、抽象，可操作性不强，缺乏对危机预警机制、资源储备与调动机制、灾后补偿机制的规定。为此由水电水利规划设计总院牵头，联合国内大型水电公司、设计院承担“流域梯级水电站安全与应急研究”课题研究，主要目的是提出适应于我国流域水电安全与应急特点的安全与应急管理机制、安全与应急标准体系等，为完善我国流域梯级水电站安全与应急管理体制机制提出建议，建立流域梯级水电站安全与应急标准体系，规范流域梯级水电站安全与应急管理，建成智慧型流域梯级水电站安全与应急综合信息试验平台，为政府应急管理决策提供技术支撑，提升流域梯级水电站安全应急管理能力和水平，保障人民生命财产安全。

2.3.3 国家防汛抗旱指挥系统

2009年中国水利部部长陈雷在土耳其伊斯坦布尔出席第五届世界水资源论坛“特大自然灾害与水利基础设施风险管理”特别分会，并在会上发表主旨演讲。陈雷指出，随着全球气候变化的加剧和中国经济社会的不断发展，防洪抗旱减灾工作也将面临许多新情况、新问题、新挑战，中国政府将采取有效措施，切实加强防汛抗旱减灾五大体系建设。一是完善工程体系，加强堤防、水库、蓄滞洪区建设与河道治理，优化工程布局与运行方式，充分发挥水利工程体系的综合防灾减灾效益；二是健全管理体系，加强防洪抗旱应急管理体系建设，建立洪水管理制度，完善防洪抗旱应急预案，健全防洪抗旱应急响应机制，形成管理规范、协调有序的联动机制；三是强化保障体系，明确和落实各级政府以及各相关部门所承担的防洪任务和责任，促进公众参与，共同应对灾害；四是健全法规体系，依法协调各方权益，规范经济社会发展活动，完善工程抢险、防洪调度、救灾救助、经济补偿等行为；五是强化科技体系，大力支持研究和推广实用、先进的防汛抗旱减灾技术，建立科学、高效的防汛抗旱技术支撑保障体系，努力推进防汛抗旱现代化。

国家防汛抗旱指挥系统建设内容主要包括水情信息采集系统、防汛计算机网络系统、防汛抗旱决策支持系统3个单项工程，对全国七大流域三维电子江河决策平台进行研究与建设。各省市及流域以国家防汛抗旱指挥系统为依托，开展防汛指挥决策支持系统建设，为防汛指挥调度工作提供了有力支持，在防汛抗旱工作中产生了显著效益，特别是在抗御特大洪涝灾害中发挥了举足轻重的作用。从现有基础条件出发，充分挖掘可利用的信息资源，探求合理可行的系统构架，综合运用各种先进技术，使系统在汛前能够服务于科学地制定流域洪水应急预案，在汛期可为防汛决策及时提供监测、预报、预警、灾情信息，以及可供选择的调度、抗洪等实施方案与评价意见，为洪水风险动态分析和评价、减灾预案设计、行蓄洪区安全建设、防洪控制性工程的科学调控、防汛管理，以及防洪减灾信息的社会化服务等提供了基础信息管理的平台与先进的数值模拟分析手段，进而形成有实用价值的决策支持系统。

2.3.4 最严格水资源管理制度

2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求实行最严格水资源管理制度，一年后国务院发布了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，对实行该制度做出全面部署和具体安排，确立水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”，实行用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污、水资源管理责任和考核“四项制度”。

2.4 极端天气影响

2014年5月以来厄尔尼诺事件持续加强，2016上半年已结束并逐渐形成拉尼娜现象，对我国的气候变化产生复杂影响：2016年中国南方多地区发生了严重洪水灾害，全国有26省（区、市）遭洪涝灾害，极端降雨、大风多有发生，多河流水位超警戒值，长江中下游干流及两湖全线超警，北方多地发生局地洪灾。

近年来全球气候变化使得极端天气过程增多，对洪水调度产生影响，以下以温泉水库2010年洪水为例说明超标准洪水调度。温泉水库位于青海省格尔木市东南127 km的格尔木河支流雪水河上，海拔3 960.8 m，流域面积9 000多km2，1996年年底全部竣工。大坝为复合土工膜防渗斜墙砂砾石坝，最大坝高17.5 m，主坝长880 m，总库容为2.55亿m3，兴利库容1.5亿m3，防洪库容0.75亿m3，设计洪水位为3 957.4 m，校核洪水位为3 958.16 m，正常蓄水位为3956.40m，防洪限制水位为3956.0m，死水位为3 951.7 m。泄洪设施为侧槽式无闸门控制溢洪道，放水洞为最大可泄27 m3/s的城门洞型无压隧洞。水库调蓄按重现期100年洪水设计，重现期2 000年洪水校核。格尔木辖区属大陆高原气候，少雨、多风、干旱，年平均降雨量仅41.5 mm。2010年1～6月，格尔木市区降水量达49.0 mm，与2009年同期相比偏多263%，与30年平均值比较偏多220%。其中6月6日过程降水量为27.8 mm，达到大雨强度，较同期历史极值偏多2.7倍，创1961年以来历史最大极值。超强降雨导致格尔木河最大流量达到了789 m3/s，超过了重现期2 000年标准。7月6日温泉水库超出汛限水位，并且水位持续上升，防汛抗洪形势十分严峻，经过16 d抢险奋战，应急溢洪道泄洪，困扰温泉水库半个多月的险情宣告解除。

2.5 存在问题

从当前水库防洪调度现状及有关研究成果来看，存在以下问题：

（1）1998年大洪水之后，国家大规模实施了平垸行洪、退田还湖、移民建镇的措施，但是由于社会经济方面的种种问题，开始一些定为“双退”的圩垸不得不改为“单退”，随后又出现了一些群众返迁的现象。2003年黄河滩区受淹后按国家安排外迁的群众许多也陆续返回了原驻地。

（2）防洪调度存在政府防汛决策的保守性和企业追求最大效益的矛盾，随着预报水平的提高，水文气象预报可为政府防汛抗洪决策提供有力依据。

（3）中小洪水是指重现期小于20年的洪水，这种洪水发生的机会很多，搞好中小型洪水的调度，充分利用洪水资源，以缓解干旱缺水的严峻局面，对促进我国经济社会持续稳定发展十分有益。由于对安全影响大，一般对大洪水调度研究较多，而做好中小洪水调度，对蓄水更为重要。首先要制定好科学合理的调度方案，上游的大中型水库充分拦蓄洪水，以不超汛限水位为原则，如无大汛可在汛限水位上下适当浮动，注重拦蓄洪尾；其次中下游水库适时引蓄洪水，做好实时调度。

（4）区间洪水调度问题实质上就是错峰调度问题，当预报区间有较大洪水时，上游水库及时减少出库流量，利用调节库容进行错峰调度，以减小下游水库的防汛压力。

（5）南方洪水与北方洪水特性差异：我国水资源地区分布不平衡，东多西少，南多北少。南部湿润地区约占全国总面积的40%，其径流量却占全国总径流量的80%以上；北部半湿润、半干旱和干旱地区约占全国总面积的60%，但径流量不足全国总径流量的20%。在洪水方面，南方多为暴雨洪水，峰高量大；北方除暴雨洪水外还有融雪洪水和冰凌洪水。在制定预报模型和调度方案时，应考虑南北洪水的差异性。

（6）大流域洪水与中小流域洪水特性差异问题：大流域洪水一般历时较长，中小流域暴雨洪水灾害是指由于受短历时暴雨的影响,洪水暴发所带来的灾害,具有突发性强、危害大、极难防御等特点,主要表现为季节性强、区域性明显、来势凶猛、成灾快、破坏性强等。由于中小流域的降雨径流资料不完整，水文站点少甚至无站点，水文系列长度较短，使得洪水预报模型建立和计算比较困难。

（7）随着社会经济的快速发展，河道岸线开发利用活动日益增多，对河道水沙运动及河床变形产生影响，进而对河势、防洪等带来不利影响，河道问题日益凸显，影响上游水库泄洪，使水库洪水调度难度增加，从河道安全考虑，开闸泄洪前须做好汛情传达等相关工作。

（8）在超标准洪水的判断上，应为一个区间。此外，受水库调蓄影响，使得设计洪水过程与入库洪水过程不尽相同。

3 未来发展趋势

随着系统科学理论、方法和计算机技术的飞速发展、以及大规模梯级水库群的形成，水库优化调度研究将紧跟现代科学技术的发展，将理论研究应用到生产实际中，并在生产实践中不断完善理论成果，在更大范围内开展研究。具体讲水库调度方面发展三大趋势：一是研究新环境下，高维梯级水电站水库调度最优准则、数学模型的建立及求解方法；二是深入生产实际，了解优化调度的各种约束条件，描述各约束条件之间的关系，使理论与实际更加紧密地结合；三是电力市场下开展水电与火电、光伏及风电等多能源互补研究。

防洪调度领域科技发展体现的三大趋势：一是自然科学中相关学科的深入与综合，同时社会科学在交叉领域的开拓与交融，非工程措施得以加强；二是基于风险的洪水管理得到发展；三是强化整体论的预报集成技术逐步形成。■

[1]林一萍,王勇.水库群优化调度研究进展综述[J].农业与技术,2007,27(4)：96-100.

[2]张勇传,李福生,熊斯毅,等.水电站水库群优化调度方法的研究[J].水力发电,1981(11)：50-54.

[3]程晓陶.防洪抗旱减灾研究进展[J].中国水利水电科学研究院学报,2008,6(3)：191-198.

[4]任明磊,何晓燕.对水库防洪调度的认识与探讨[J].人民长江,2011,42(s2)：58-60.

[5]杨大文,李翀,倪广恒,等.分布式水文模型在黄河流域的应用[J].地理学报,2004,59(1)：143-154.

作者邮箱：tdjsbo@163.com

水利部发文部署农村水电站安全度汛

据中国水力发电工程学会为贯彻2017年全国防汛抗旱工作视频会议精神，切实做好2017年农村水电防汛度汛准备工作，水利部办公厅发布通知，要求做好农村水电站安全度汛工作。

通知要求,高度重视农村水电站安全度汛工作，加强组织领导，严格落实以行政首长负责制为核心的农村水电站安全责任体系，逐站逐库、逐级逐岗落实度汛安全职责，及早落实防汛责任人，并将防汛责任人名单及时向社会公布，接受社会监督。加大监督检查和问责力度，对因责任不落实、工作不到位等造成严重后果的，要依法追究责任。

通知还要求，组织农村水电站开展隐患排查，并对隐患排查情况开展监督检查。跨汛期施工的新建和改扩建农村水电站，要对工地和宿营区的安全隐患进行重点排查。已建农村水电站，要及时修复去年水毁的防汛设施设备，加强挡水、泄水和引水建筑物安全保障措施检查，对设施设备及运行管理等方面开展排查。对排查中发现的问题要立即整改并限期完成，彻底消除隐患。

此外，提前做好度汛准备。农村水电站要加强报汛设施设备建设，强化与当地政府、防汛抗旱指挥部和气象、水文等部门的沟通联系，及时掌握雨情和水情动态，预置抢险力量和防汛抢险物资。已建农村水电站要加强电站运行管理和设备设施的维修养护，提前检修溢洪道、闸门和启闭机等重要设施；测试水位计量、通讯、视频等报汛设备可靠情况，确保运行正常；在建农村水电站要强化施工期安全度汛措施，保障度汛安全。

通知明确，在汛期特别是强降雨期间，要严格执行领导带班和24小时值班制度，必要时加强值守力量。农村水电站要坚持兴利服从防汛、电调服从水调的原则，严格执行调度规程和批准的调度运用计划，严禁擅自超汛限水位运行，必要时空库运行。擅自超汛限水位运行的，要严肃问责。

各地水行政主管部门要在汛前、汛中至少各开展一次农村水电站安全度汛情况检查，重点检查防汛责任制落实情况；汛期值守制度落实情况，防汛预案编制、审批及落实情况；防汛薄弱环节整改消除情况；在建工程安全度汛措施及实施情况；已建电站特别是龙头水库电站备汛、防汛情况；应急抢险预案制定、演练情况等。水利部将在汛前派出工作组对部分省份农村水电站备汛情况进行抽查。

The development of reservoir regulation and flood control technique in recent years is reviewed and summarized in this paper.Based on the discussion of current situation of electricity industry reform and flood control concept,the future development trend is prospected.

reservoir regulation;flood control;development status;prospect

TV697.1

A

1671-1092（2017）02-0033-08

2017-02-15

靳少波（1965-），男，河南西峡人，教授级高级工程师，主要从事水库调度工作。

Title:Development status and prospect of reservoir regulation and flood control technique//by JIN Shaobo and LI Ji//Yellow River Upstream Hydropower Development Co.,Ltd.