长江上游梯级水库建成后的三峡水情预报

第４２卷第４期　
２　０　１　１年２月　
人　民　长　江　

Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　
ＶＯ１．４２．ＮＯ．４　

Ｆｅｂ．，　２０１１　

文章编号：１００１—４１７９（２０１１）０４—０００１—０４　

长江上游梯级水库建成后的三峡水情预报　

段唯鑫，闵要武，陈　力，冯宝飞　
（长江水利委员会水文局，湖北武汉４３００１０）　
摘要：通过分析长江上游干支流众多水库建成后对三峡水库水情预报带来的影响，并针对三峡水库蓄水后库　
区水文水力特性已经发生较大改变的实际情况，对原有的预报方案进行改进。考虑到三峡水库以上已建、在　
建水库的影响，分别采用Ｕｒｂｓ、ＭＩＫＥ１１等在国外应用较广的水文、水力学模型进行三峡区间产汇流和洪水演　
进研究，并将模型应用于２００９年７月３０日～８月４日的三峡水库坝前水情预报中。实践证明，预报成果精度　
较高，可以作为三峡水库调度依据。　
关键词：上游水库群；水文预报；ＭＩＫＥ１ｌ；三峡水库　
中图法分类号：ＴＶ１２４　文献标志码：Ａ　

三峡水库蓄水后，天然状态下的产汇流规律发生　了变化，特别是洪水传播时间加快，再加上上游水库调　度影响，原有预报方案难以适用，需研究新的预报方法　和方案体系。　ｌ　原预报方案存在的问题　三峡水库蓄水以前，宜昌站的预报以寸滩、武隆流　量错时相加后为上游合成人流过程，采用马斯京根法　分别演算至清溪场、万县、宜昌，并加上区间径流过程，　采用沿程各站实况水情实时修正后，即得宜昌站的预　报流量过程。　寸滩、武隆站的预报方法类似。寸滩站预报方案　采取分段合成后演算，并叠加区问洪水的方法求得各　分段控制站点的流量预报过程。寸滩站预报方案分为　屏山以上，屏山、高场等站至李庄，李庄、富顺至泸州，　泸州、赤水至朱沱，朱沱、北碚、五岔至寸滩共５段进行　编制。而在武隆站预报方案中，由于乌江上游干流建　有乌江渡水电站，因此分乌江渡至思南、思南至武隆两　个洪水预报方案编制。三峡区间产汇流方案，主要采　用ＡＰＩ模型和单位线进行计算。　模型使用多年来，其精度基本满足生产实用的要　求。但是三峡水库建库以后，一方面部分支流控制站　被淹，控制站上迁，控制面积进一步缩小，未控制面积　
加大，区间来水产流预报精度问题进一步突出；另一方　
面干流控制站被淹，断面扩大、流速减小，干流流量观　
测误差加大。原来依赖干流流量站的实时校正处理方　
法的有效性降低，因此迫切需要研究新的三峡水库入　
库流量预报方案。　

２　上游水库群对三峡水情预报的影响　
长江上游干支流水库众多，在目前已建或在建的　
水库中，调节库容大于５亿ｍ　的就有近２０个。随着　
这些控制性水库的建设，特别是锦屏一级、溪洛渡、向　
家坝、瀑布沟、构皮滩等调节性能好的水库建成以后，　
以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群已逐步　
形成。这些水库投入运行后，将大大改变水库下游的　
洪水特性。因此，从上游水库对三峡水库入库流量预　
报预见期的影响和水库调度对洪水预报影响两个方　
面，分析了上游水库对洪水预报的影响。　
２．１　上游水库对洪水预报预见期的影响　
长江上游各区影响三峡水库预报的主要大型水库　
见表１。由表１可见，影响三峡水库３　ｄ及以内预见期　
预报的大型水库大多尚未建成，而影响武隆预报的水　
库较多，特别是乌江中下游的构皮滩、彭水两座水库，　

收稿日期：２０１０—１２一Ｏ１　
基金项目：三峡一葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及示范（２００８ＢＡＢ２９Ｂ０９—２）　
作者简介：段唯鑫，男，工程师，硕士，主要从事水情预报＿Ｔ－作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｕａｎｗｘ＠ｃｊｈ．ＣＯＢ．ｃｎ　
２　人　民　长　江　
调节性能较好，其调度对武隆预报影响很大。　
表１　影响三峡水库预报的上游主要水库　

２．２水库防洪调度对典型洪水预报的影响　
上游水库群建成之后，金沙江可调节库容近１８０　
亿ｍ　；岷沱江水库群可调节库容近７０亿ｍ　；嘉陵江　
水库群可调节库容达７０亿ｍ　以上；乌江规划１２个梯　
级水库，据不完全统计，总库容在１９０亿ｍ　以上，可调　
节库容近１００亿ｍ　。　
下面以“８１．７”典型洪水模拟预报情况为例，分析　
上游水库防洪调度对三峡水库典型洪水预报影响。　
１９８１年７月９日～１４日，长江上游四川盆地普降　
暴雨，长江上游干支流多站发生超历史记录大洪水，其　
中干流重庆寸滩站１６日出现洪峰流量８５　７００　ｍ　／ｓ，　
仅次于调查洪水１００　０００　ｍ　／ｓ（１８７０年）。长江上游　
宜昌控制站１９日出现洪峰流量７０　８００　ｍ　／ｓ，仅次于　
有记录的７１　１００　ｍ　／ｓ（１８９６年）。　
若“８１．７”洪水发生在上游水库群建成后，可以动　
用的调节库容在４００亿ｍ　以上。如果各主要水库均　
发挥调节作用，金沙江、乌江水库基本可拦蓄掉全部洪　
水，屏山、武隆洪峰流量将会大大减少；岷江可调节库　
容７０亿ｍ　左右，仅有２６．１亿ｍ　水量影响下游；嘉陵　
江可调节７０亿ｍ　左右，尚有８３．７亿ｍ　水量影响下　
游；沱江缺少控制性水库，影响下游水量基本不变。按　
此计算，寸滩站洪水期间将减少２３５．３亿ｍ　水量，仅　
剩约１６３亿ｍ　水量；宜昌站洪水期间减少２４３．２亿　
ｍ。水量，仅剩约１７７．１亿ｍ　水量。　
若将减少水量按计算迄止时间平摊至洪水过程，　
上游水库对高场、北碚、寸滩、宜昌洪峰流量预报影响　
如表２所示。　
表２模拟上游水库群建成后对“８】．７”洪水　
各主要控制站影响分析　

水系站名　

注：由于当时三峡水库尚未建成，该处以宜昌洪峰流量代替三峡入库流　
量。　
以上分析看出，若“８１．７”洪水发生在上游于支流　
水库建成以后，金沙江、乌江在合理调度情况下可基本　

不发生洪水；岷江高场站、干流寸滩站、宜昌站发生的　
洪水也只有常规洪水级别；只有嘉陵江北碚站仍将出　
现洪峰流量３６　７００　ｍ　／ｓ的洪水过程，这主要是嘉陵江　
干支流控制性水库较少所致。　
该分析仅是建立在将减少洪量平摊至洪水过程的　
基础上，即认为洪水流量过程系统性减少，若根据水库　
调度方案采用削峰调度模式，洪峰流量还将大幅减少。　
若预报时没有相关调度信息，上游水库对洪水预报的　
影响还是比较显著的。　

３　考虑上游影响的三峡坝前水情预报　
上游大型水库群建成以后，对寸滩、武隆预报体系　
影响较大，如要进行预报，还需要在体系中加上水库入　
库流量预报及调洪演算分析。另外，三峡水库建成以　
后，决策者除了关心三峡水库入库洪水过程，更关心的　
是三峡水库调度后库水位变化过程。由于三峡水库属　
于典型的河道性水库，动库容影响巨大，国内普遍使用　
的静库容演算方案已经不能适应预报要求。因此需通　
过修改寸滩、武隆以上预报体系和研究三峡水库调洪　
演算方案来进行现阶段三峡水库的水情预报。　
３．１寸滩、武隆预报体系变化　
目前，金沙江中游在建观音岩、鲁地拉、龙开口、阿　
海、梨园等水电站，下游干流在建向家坝、溪洛渡水电　
站，这两座电站与屏山站相距较近，一旦水库建成投入　
使用，寸滩预报方案体系将需进行更新。屏山站正好　
位于向家坝库区，屏山至李庄方案应改为向家坝水库　
出库控制站至李庄方案，在向家坝水库出库控制站以　
上增加水库的入库流量预报方案和两梯级水库的调洪　
演算方案，才能获得水库的出库流量过程，再进行至李　
庄的河道演算。　
上游支流在建的水电站对预见期７２　ｈ的三峡水　
库入库流量预报体系影响不大，但对中期预报会产生　
影响。嘉陵江中游在建亭子口水库，该水库建成后，嘉　
陵江干流的预报体系需进行变动，昭化至河溪区间的　
预报方案要更新为亭子口入库流量预报方案、亭子口　
水库调洪演算方案，才能获得水库的出库流量过程，再　
衔接出库下游的预报方案体系。　
乌江渡至河口的干流河段上已建成乌江渡、构皮　
滩、思林、彭水４座水库，沙沱、银盘也已开工建设，这　
些水库的建成对乌江控制站武隆以上的洪水预报体系　
产生了很大的影响。现阶段乌江渡水文站至河口的干　
流河段受建库影响，整个洪水预报体系需重新建立。　
需在逐步掌握水库信息及新站网体系后重新调整，将　
原来河道演算方案配区间产汇流方案的预报体系，改　
为由水库出库加区间产汇流方案获得下段水库入库流　
第４期　段唯鑫，等：长江上游梯级水库建成后的三峡水情预报　３　
量的预报方案，再配上水库调洪演算方案，由此可逐级　
获得各水库入、出库流量预报，最终得到武隆站流量预　
报。　
３．２　三峡区间预报方案变化　
三峡水库建成后，库区水位抬高、水面扩大，蒸发　
量与直接产流均增大，库区汇流加快。另外支流控制　
站上迁又使三峡区间可控面积缩小，预报精度降低，必　
须编制新的预报方案。　
本文分别采用了Ｕｒｂｓ、ＭＩＫＥ１　１等在国外应用较　
广的水文、水力学模型进行三峡区间产汇流及洪水演　
进方面研究。　
对于水库而言，水量预报比入库洪峰预报更为重　
要，对于产汇流时间短的三峡区间更应侧重于水量预　
报。采用２００３～２００５、２００７～２００８年汛期来水，三峡　
区间计算与实际分割水量对比情况见表３。　
表３三峡区间产流洪量统计　

起讫时间　
实际产流／　模拟／　总误差／相对误差／平均误差／　
亿ｍ　亿ｍ　亿ｍ　％　（ｉｎ　・ｓ一　
２７５　６６　２５８　９３一ｌ６．７３　—６　１　—１０５　
２４２　０３　２６ｌ　６２　ｌ９　５９　８　ｌ　ｌ２３　２６３　６０　２７７　５２　ｆ　３　９２　５　３　８８　２７０　１７　２８２　４１　１２　２４　—４　５　７７　２７０　６４　２６８　２６—２　３８　—０　８　一ｌ５　２００３　２００４芷　
１００５芷　
２００７证　
２００８　

月１　
月１　
月１　
月１　
月Ｉ　

由表３可见，２００４年三峡区间汛期径流量相对误　
差为８．１％、绝对误差为１９．５９亿ｍ　，为历年最大；　
２００８年汛期径流量相对误差为０．８％、绝对误差均为　
２．３８亿ｍ　，为历年最小。总体分析可见，三峡区间产　
流洪量计算误差较小，模型可用于三峡水库调度预报。　
３．３预报调度一体模型研制　
三峡水库建成后蓄水后，水深大幅增大，水面比降　
减小，洪水波运动特征发生巨变，洪水传播时间将缩　
短。本文主要采用丹麦水力研究所（ＤＨＩ）研制的　
ＭＩＫＥ１　１水动力学模块，构建三峡水库入库流量、库水　
位变化过程预报，可有效地解决三峡水库预报调度问　
题。　
根据实际预报调度要求，在三峡区间建立３个　
ＭＩＫＥｌｌ模型，其中两个模型上边界为寸滩、武隆的人　
流过程，下边界为三峡坝址断面定常水位，模型计算坝　
址断面流量为无水库调节出坝流量过程，即为入库流　
量过程。两个模型差别在于其中一个模型中连接三峡　
区间ＮＡＭ降雨径流模型，而另外一个则并不连接，两　
个模型计算坝址断面流量之差即为三峡区间来量过　
程。第三个模型以寸滩、武隆站流量为上边界，沙市水　
位流量关系为下边界，以ＭＩＫＥ１　１一ＨＤ模型进行三峡　
河道洪水演进计算。根据不同的调度预案（或情景），　

采用ＭＩＫＥ１　ｌ—ＳＯ模拟计算三峡发电机组、泄流孔、溢　
洪道等建筑物的水位流量关系，作为水力学模拟系统　
的内边界节点，进行水流计算分析。　

４　应用实例　
２００９年７月３０日～８月４　Ｅｌ，长江上游干支流依　
次出现了较大范围的强降雨天气。受其影响，干支流　
发生较大洪水过程，其中岷江高场站、沱江富顺站、嘉　
陵江北碚站均出现年最大洪水，三峡水库出现１５６　ｍ　
蓄水以来最大入库洪水过程，８月６日８：００水库报汛　
最大入库流量为５５　０００　ｍ　／ｓ，为缓解下游荆江河段防　
洪压力，水库实时削峰调度，三峡水库库水位在８月４　
日１４：Ｏ０（水位１４４．８１　ｍ）后快速抬升，８月８日１４：Ｏ０　
达月最高库水位１５２．８９　ｍ，其后逐步回落；８月２２日　
８：００时起三峡水库再次控泄２　５０００　ｍ　／ｓ，库水位８月　
２１日２０：００（库水位１４４．９８　ｍ）后再次抬升，８月２４日　
８：００库水位达１４７．６８　ｍ后回落。　
本次洪水过程上游来水及三峡调度过程如图１所　
示　

１５６　
１５－１　
１　５２　
目　
１５０　

１，１８　
１４６　
１４４　

图１　２００９年８月上游来水及三峡水库调度过程　
根据模型计算结果综合分析后，８月５　Ｅｔ　８：Ｏ０发　
布预报：６日、７日、８日８：ｏ０三峡水库入库流量将分　
别为５６　０００，５４　０００，４５　０００　１／１　／ｓ，最大入库流量　
５６　５００　ｍ　／ｓ（８月６日１４：００）；若三峡水库按照　
４０　０００　ＩＴＩ　／ｓ控泄，最高库水位达１５２．８０　Ｉｎ（８月８日　
２：００）；其后根据水雨情发展不断进行滚动预报，８月８　
日８：００根据实际出库流量将预报调整为最高库水位为　
１５２．８８　ＩＴＩ（８月８日１４：００），实际三峡水库８月６日　
８：００报汛最大入库流量为５５　０００　１ＴＩ　／ｓ，最高库水位为　
ｌ５２．８９　１２ｑ（８月８　Ｅｔ　ｌ４：００），预报精度较高。　

５结论及建议　
本文通过研究长江上游水库群建成后对三峡水库　
水情预报的影响和三峡蓄水后水文预报的变化情况，　
构建了三峡水库新的预报体系和方案。实践证明，预　
报方案精度较高，可以提供三峡水库调度应用。但是　

月月月月月　
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