金沙江下游梯级水库防洪与兴利方案探讨及其影响效益评估

长江科学院 许继军
Water Resources Department Changjiang River Scientific Research Institute (CRSRI)
1. 项目基本情况 (Review)
Three Gorges dam Jingjiang reach
Chuanjiang mainstream
Cascade reservoirs in lower Jinsha River Flood diversion area
两种思路： （1）上游所建水库，有条件应多预留防洪库容，尽可能提高长江中下游防洪标准、 减少分洪量。 （2）上游所建水库，尽量多发电，而不必过多承担防洪任务，以发电增量效益来 补偿中下游分蓄洪区的分洪损失。（水电能源迫切需求和分蓄洪区湿地保护）。
金沙江下游梯级水库防洪与兴利方案探讨
及其影响效益评估
Flexible Flood Control Capacity Exploration and Relevant Extra Profits Estimation of Cascade Reservoir in Lower Jinsha River
按照大自然协会（TNC）长江项目组专家的建议，采用 7 日滑动平均法来确定向家坝处的生态流量约 束。 以未经水库径流调节的天然逐日径流系列为基础， Qi 为前 7 日的平均流量， 设 则有： i Q 以 0.8 Qi 为本日生态流量的下限，1.2 Qi 为生态流量的上限，
k i 7
Q
i 1
B5
B6 C1 C （考虑向家坝生 态调度） C2
0.00
0.00 16.11/12.74 16.11/12.74
45.08/16.40
63.41/34.73 73.24/19.24 73.24/19.24
18.33
0.00 46.5 46.5
9.03
9.03 9.03 0.00
72.44/43.76
Some experts have opposite opinions, and think it is feasible to increase hydropower generation by reducing the flood control capacity, according to the flood characteristic coming from upstream. Furthermore, they even think it wouldn’t increase the probability of flood diversion in the middle of YR, if flood regulation of reservoirs were well done.
（4）宜昌站一次洪水过程一般至少由上游两次暴雨过程形成，宜昌至螺山河段的 洪水主要也来自长江上游洪水。
2.金沙江及长江上游洪水特性分析
金沙江洪水特性
宜昌站
屏山站
金沙江洪水发生时间在6月下旬～10月中 旬，集中在7～9月，其组成: 干流石鼓以上占25%～33%， 支流雅砻江小得石占27%～35%， 石鼓、小得石至屏山区间占26%～37%。 金沙江洪水较稳定，洪量年际变化较小， 可预见性相对较强。 汛期，金沙江屏山站观测的洪水总量一 般占宜昌站的1/3。
4. 发电增量效益复核分析
基于规划设计参数的计算方案
计算方案 规划方案 A（全部去掉） Z A 乌东德 （WDD） 16.11/12.74 0.00 白鹤滩 （BHT） 73.24/19.24 0.00 溪洛渡 （XLD） 46.5 0.00 向家坝 (XJB) 9.03 0.00 总防洪库容 144.88/87.51 0.00
72.44/43.76 144.88/43.76 135.85/34.73
C-A
C-B4 C-B6
0.00
0.00 0.00
0.00
50.44/20.91 63.41/34.73
0.00
22.85 0.00
0.00
0.00 9.03
0.00
72.44/43.76 72.44/43.76
4. 发电增量效益复核分析
k
7
25,000
20,000
Flow (cms)
15,000
Flow SB7D low SB7D high
10,000
5,000
0 11/19
1/8
2/27
4/18
6/7
7/27
9/15
11/4
12/24
2/12
7日滑动平均法是以天然流量过程为生态流量 基准的，其基本思想是将水库调度对径流过程 影响约束在一定范围内，以避免天然径流过程 被过多的干扰。 该方法的优点是简单、可操作性强，但若某日 的天然流量较前几日发生较大变化，用前7日的 平均流量为依据计算某日的生态流量范围，就 会出现偏差，即出现天然流量过程也不满足生 态流量需求的现象。 以屏山站1950年6月-2008年5月共58年的逐日 流量资料计算为例，按照该方法计算得到的天 然径流过程的生态流量满足率为87.2%。
4. 发电增量效益复核分析
梯级水库联合优化调度模型
是以梯级总发电量最大，作为优化目标。
4. 发电增量效益复核分析
模型求解方法——POA
输入数据，给定初末状 态y(0)、y(n+1)， 边界条件及计算精度ε
置迭代次数i=0， 选取试验轨迹{y0(t),t=1,2,特征：每对决策 集合相对于它的初始值和终止值来说 都是最优的。 运用此原理可将一个复杂的序 列决策问题化为一系列的二阶段 决策问题，使原问题得到简化。 在程序计算时需解决两个问题： •约束优化问题——罚函数法 •非线性最优搜索——黄金分割点与 缩小搜索廊道相结合
3.梯级水库防洪库容调整方案研究 有关争论
some debates on flood control capacity
但也有专家认为，由于金沙江洪水组成相对较稳定，且不在川西暴雨 带内，短历时高强度的暴雨很少见，突发性的大洪水并不常见，洪水 的可预见本身就比较好。再考虑近年来整个长江流域水情监测系统及 预报技术的提高，流域性洪水的可预见增强，在一定程度上有助于水 库的联合调度。这样，适当减少金沙江梯级水库的防洪库容而提高汛 限水位，增加发电，未必就会增加长江中游分蓄洪区的分洪运用风险。
t=1
固定yi(t-1)与yi(t+1)，采用非线性规划优化得到yi+1(t)，使 得t-1~t+1阶段效益最大,同时统计阶段累计效益Ei(t)值
是
t=n？
|Ei(t)-Ei＋1(t)|≤ε
是
否
t=t+1
否
i＝i＋1
将改善轨迹代替初始轨迹
停止计算，输出结果
4. 发电增量效益复核分析
生态流量约束条件
1. 项目基本情况 (Review)
研究目标 (Object)
计算金沙江下游梯级不同防洪库容方案的发电增量效益 To estimate the extra profits of reducing the flood control capacity
初步明确金沙江下游梯级水库防洪库容变化对水库 泥沙淤积、长江中游分蓄洪区的防洪影响 To assess the impacts of capacity changing on sand sediment and downstream flood control
B1
B2 B （保留一半） B3 B4
8.06/2.88
16.11/5.85 0.00 0.00
36.62/13.11
28.93/10.51 44.31/15.63 50.44/20.91
23.25
18.37 28.13 22.85
4.52
9.03 0.00 0.00
72.44/43.76
72.44/43.76 72.44/43.76 72.44/43.76
谭培伦、蒋光明等对如何正确处理溪洛渡及向家坝发电与防洪的关系 进行了分析，认为这两个水电站应当服从长江防洪的总体安排，在可 能条件下尽量多留一些防洪库容，为川江及长江中下游防洪起更大一 些的作用，并建议国家及地方政府应对其防洪功能（因防洪而导致发 电效益减少）给予一定的补偿。
Some experts think the cascade reservoir should be met to the overall arrangements of flood control in YR basin, and should hold more flood control capacity in flooding season as can as possible, for the safety of Chuan river and Jing river. Therefore, they suggest the government should pay some compensation for the reducing in power generation.
950 930 920 39.41 16.11 22.00 5600
820 780 760 179.24 73.24 100.32 12000
600 560 540 115.70 46.5 64.6 12600
380 370 370 49.77 9.03 9.03 6000
3.梯级水库防洪库容调整方案研究 有关争论 some debates on flood control capacity
石鼓 小得石
寸滩站
李庄站
金沙江中下 游区间
3.梯级水库防洪库容调整方案研究
原《长江流域综合规划》（1990年版）拟定的开发方案