三峡水库洪水资源利用Ⅰ：调度方式和效益分析
三峡大坝的工程原理及应用
三峡大坝的工程原理及应用1. 引言三峡大坝是位于中国长江三峡的一座巨大水利工程，是世界上最大的水电站之一。
它不仅为中国提供了宝贵的水能资源，还为长江流域提供了洪水防治、航运、灌溉等多项功能。
本文将介绍三峡大坝的工程原理和应用。
2. 工程原理三峡大坝的工程原理主要包括以下几个方面：2.1 水坝建设水坝是三峡大坝最主要的组成部分，它由大量的混凝土和钢筋构成。
水坝的建设需要考虑多个因素，包括水位控制、地质条件、坝体稳定等。
水坝的设计和施工需要经过精确的计算和严格的监测，以确保其安全稳定的运行。
2.2 水库调度三峡大坝的水库调度是指根据长江流域的水量情况，合理调节水库的蓄水和泄洪，以满足不同用水需求。
水库调度需要考虑多个因素，包括降雨情况、季节变化、下游水位等。
通过科学的水库调度，可以有效利用水资源，提高水利效益。
2.3 电力发电三峡大坝的主要功能之一是发电。
大坝通过引水发电的方式，将水能转换为电能。
水从水库通过引水隧洞引入发电厂，通过水轮机产生机械能，再经过发电机转化为电能。
三峡大坝的发电量相当巨大，为中国乃至世界提供了大量的清洁能源。
3. 应用领域三峡大坝的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：3.1 洪水防治三峡大坝具有优秀的防洪功能。
通过调节水库的蓄水和泄洪，可以有效控制长江流域的洪水。
特别是在汛期，大坝可以为下游地区提供可靠的防洪保护，减轻洪水造成的灾害。
3.2 改善航运条件大坝的建设使得长江水域的水位得到了有效的控制，航运条件得到了显著的改善。
大坝附近的水位稳定，水流平缓，减少了对船只航行的障碍，提高了航运的效率。
3.3 灌溉用水三峡大坝提供的大量水资源可以用于农业灌溉。
特别是在旱季，通过合理蓄水和调度，可以向下游地区提供稳定的灌溉用水，提高农田灌溉效果，增加农作物产量。
3.4 生态保护三峡大坝建成后，水库形成了一个巨大的生态系统。
坝区周边的生态环境得到了改善，水生物种类丰富，水质得到了提高。
三峡工程综合效益
三峡工程的负面效应
环境的污染
三峡工程影响环境来自于水库 的污染。三峡两岸城镇和游客 的排放的污水和生活垃圾，都 未经处理直接排入长江。在蓄 水后，由于水流静态化，污染 物不能及时下泻而蓄积在水库 中，因此已经造成了水质恶化 和垃圾漂浮，并可能引发传染 病，部分城镇已在其他水源采 集生活用水，同时大批移民开 垦荒地，也加剧了水体污染， 并产生水土流失的现象。
三峡工程四大航运效益 示意图
生态效益
• 生态替代效益
• 可替代燃煤，减少二氧化碳排 放。
• 生态补水效益
• 物种资源保护效益
• 三峡工程具有水量调蓄功能， 在长江枯水季节可增加下泄流 量，改善中下游生产、生活用 水条件。
• 千年一遇：洪水洪峰峰值 为每秒98800立方米
• 万年一遇：洪水洪峰峰值 为每秒113000立方米
防洪措施
“削峰滞蓄”
三峡水库不可能拦蓄一次洪水 过程的全部洪水，但能够采用" 削峰滞蓄"的方式起到巨大的防 洪作用。当上游洪峰到来时， 拦蓄入库洪水流量中超过下游 安全泄量的部分，也就是通常 所说的削掉洪峰的峰尖，以保 证水库下游的行洪安全。一次 洪峰过后，在保证下游防洪安 全的前提下，将水库水位下泄 至防洪限制水位145米，以迎接 下一次洪峰的到来。
2：有利于全国电力联网
三峡水电站地处我国中部，它
所供电的华中、华东和广东地 区，供电距离都在400～1000 千米的经济输电范围以内。三 峡水电站全部投入发电后，可 以把华中、华东、华南电网联 成跨区的大电力系统，可取得 地区之间的错峰效益、水电站 群的补偿调节效益和水火电厂 容量交换效益。仅华中、华东 两大电网联网，就可取得300～ 400万千瓦的错峰效益。同时， 还具备了北联华北、西北，西 联西南，组成全国联合电力系 统的条件。
长江三峡水库枢纽调度优化研究
长江三峡水库枢纽调度优化研究长江三峡水库的建设成为了中国乃至世界上一项具有里程碑意义的工程。
随着其建设的逐渐完善，长江三峡水库枢纽调度优化的研究因此而展开，这是全球水力发电领域的一大研究难题。
长江三峡水库枢纽调度优化旨在通过最优控制来获得最佳水资源利用效果，如实现旱涝季节国家用水需求的合理分配、确保生态环境水质的稳定保持、增强控制水位进行洪水预警和防范等。
为了达到这一目的，必须进行调度优化，即根据长江三峡水库枢纽水能存储特性进行水位控制策略的优化。
目前，调度优化主要涉及到两个方面：一是适应变化的环境、满足广泛需求的水资源供应与各类工程的需求；二是对水库枢纽的运营模式进行分析与调整，以求效益的最大化。
因此，调度优化问题包括调度算法、调度规律、调度时间等的综合考虑。
从调度的理念出发，水库枢纽及其管理机构应继续推进以水量为中心的操作模式，并逐渐将其扩展至以生态、航运、渔业、灾害监测、水质监测等为中心的多方面操作，以实现长江三峡水库枢纽的综合治理。
为了实现长江三峡水库枢纽调度优化，必须依据长江三峡水库特点开展相应的研究。
目前，调度规律、调度时间、配合水库运行等都已经成为长期研究的内容。
在研究中，采用了优化模型、计算机仿真、概率分析、生态学、经济学和生产力手段等方法，以及长江三峡水库运行实例的观测以及相关数据分析，以求得最佳的长江三峡水库枢纽调度方案。
长江三峡水库枢纽在挖掘水能、调度用水、防洪等方面都具有重要意义。
随着国家生态建设和区域协调发展战略的推进，长江三峡水库枢纽的调度优化研究将成为探讨长江水域及其流域生态、经济、社会等协调发展模式的重要基础。
在未来，长江三峡水库枢纽调度优化的研究将面临更高的挑战，同时也将为其管理部门提供更加有效、稳定、可持续的水资源调度策略，从而使得长江三峡水库枢纽真正成为长江流域水资源利用的“活”库、可持续发展的支撑点。
三峡防洪的原理
三峡防洪的原理
三峡防洪的原理是通过三峡水库的调度控制洪水的流量和水位，从而实现防洪目的。
具体的原理如下：
1. 水库调度控制：在洪水来临前，水库根据天气预报和降雨情况，提前进行调度，释放一定的水量，以留足洪水的容量。
通过水库的蓄水和放水，将洪峰流量有效地引导到水库和下游河道，减少洪水流经过程中的冲击力。
2. 蓄水调洪：三峡水库作为一个巨大的蓄洪池，可以吸收和储存大量的洪水。
在洪水来临前，将水库的水位降低到一定的高度，留出足够的容量来接纳洪水。
当洪水过后，水库再逐渐排空，使其恢复正常的水位。
3. 疏浚河道：针对三峡坝区和下游河道的水流条件，进行疏浚和加深，使水流通畅。
通过人工排除河道中的沙石、淤泥等杂质，减少水流的阻力，防止堤坝决口和河道淤积的情况发生。
4. 土地整治和植被保护：通过加强水土保持工程，修筑防洪堤坝，加强土地整治和植被保护，降低水土流失，减少洪水的发生和冲击。
5. 监测预警系统：建设完善的洪水监测和预警系统，实时监测降雨情况和河流水位，及时发出预警信号，提前采取防洪措施，确保防洪工作的有效进行。
通过上述措施的综合运用，三峡防洪系统能够对洪水进行有效
的调度和控制，保障下游地区的安全，降低洪水造成的灾害和损失。
三峡水库入库流量计算方法及其对调度的影响分析
三峡水库入库流量计算方法及其对调度的影响分析陈忠贤 唐海华摘要：应用动库容原理，提出了分段库容计算水库入库流量的方法；同时就该方法对水库调度工作的影响进行了分析，针对存在的问题提出了相应的解决办法。
该计算方法理论依据充分，物理概念明确，具有普遍的推广应用价值。
关键词：入库流量；分段库容；代表水位1 前言三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程，坝址位于长江西陵峡中的三斗坪镇。
三峡工程正常蓄水位175m，汛期防洪限制水位145 m，枯季消落最低水位155 m，相应的总库容、防洪库容和兴利库容分别为393、221.5亿m3和165亿m3。
工程建成后，防洪方面：可将荆江河段的防洪标准由目前的10年一遇提高到100年一遇；遭遇大于100年一遇特大洪水时，辅以分洪措施可防止发生毁灭性灾害。
发电方面：可安装单机容量70万 kW的水轮发电机组26台，总装机容量1820万 kW，年发电量847亿 kW·h，对缓和华中、华东、川东地区能源紧张状况有重要作用。
航运方面：可改善长江特别是川江渝宜段（重庆—宜昌）的航道条件，对促进西南与华中、华东地区的物资交流和发展长江航运事业具有积极作用。
此外，还具有巨大的养殖、旅游等方面的效益。
因此，三峡水利枢纽是一个条件优越、效益显著的综合利用水利枢纽，三峡工程是治理和开发长江的关键性骨干工程。
入库流量的计算是水库调度中最重要的基础工作之一。
水库洪水预报调度方案的编制、水库调度图的编制、水库调度经济评价以及水库洪水调节演算等都需要入库流量资料。
目前，三峡水库正处于蓄水期，其入库流量是根据静态水位库容曲线、坝前凤凰山水位、发电与泄流等资料，利用水量平衡方程反推计算得到，其计算结果存在两方面的主要问题：一是计算入库流量过程波动幅度非常大；二是这种入库流量过程实际上类似于坝址流量过程，调度过程的控制对其影响很大。
这对于防洪调度、水情查询、业务报表制定等都造成较大影响。
通过分析可知，造成以上问题的原因主要有3个。
三峡工程的防洪作用
三峡工程的防洪作用三峡工程是长江治理开发的关键性工程，是长江综合防洪体系的骨干工程，在长江中下游防洪体系中占有重要地位。
经过17年的建设，三峡工程已经全面建成。
2010年汛期，三峡工程迎来了建成以来首次较大洪水的考验，通过精细调度、科学调控，三峡工程充分发挥了防洪作用。
汛后，三峡水库首次实现蓄水至正常蓄水位175米的目标，三峡工程的发电、航运、供水等综合效益开始全面发挥作用。
一、三峡工程的防洪作用1。
长江中下游的防洪形势长江是一条雨洪河流,流域内雨量丰沛,多年平均年降水量约1100mm，但地区分布差异较大，总的趋势是自东南向西北递减;降水量年内分配也不均匀，5—10月的降水量约占全年降水量的70％—90％。
流域内洪水主要由暴雨形成，暴雨出现时间一般中下游早于上游，江南早于江北。
由于暴雨发生季节的差异，一般年份干支流洪峰互相错开，中下游干流可顺序承泄中下游支流和上游干流洪水，不致造成大的洪灾.但如果气象异常，上下游、干支流洪水遭遇，就会形成大洪水或特大洪水；暴雨量大、历时长，则导致中下游干流洪水峰高量大，高水位持续时间长。
新中国成立后，党和政府高度重视长江防洪问题，开展了大规模的防洪工程建设，并取得了巨大成就。
特别是1998年长江大洪水后，国家投入大量资金对长江干堤进行全面加固,长江中下游的防洪能力有了较大提高.但是，仍然存在以下突出问题:（1)长江的洪水来量远远超过中下游各河段的安全泄量。
自1153年以来，宜昌流量超过80000m3/s的有8次，城陵矶以上干流和洞庭湖的汇合洪峰流量在1931年、1935年和1954年均超过100000m3/s,而目前上荆江的安全泄量为60000-68000m3/s、城陵矶附近约60000m3/s、汉口约70000m3/s、湖口约80000m3/s，洪水来量大与河道泄洪能力不足的矛盾十分突出。
(2）三峡工程兴建前，荆江河段如果遇1860年或1870年型洪水，运用现有荆江分洪工程分洪后，尚有30000—35000m3/s的超额洪峰流量无法安全下泄，不论荆江南溃还是北溃，均将淹没大片农田和村镇,造成大量人口伤亡，特别是北溃还将严重威胁武汉市的安全。
三峡水库调度和库区水资源与河道管理办法
三峡水库调度和库区水资源与河道管理办法文章属性•【制定机关】宜昌市移民局•【公布日期】2018.10.29•【字号】•【施行日期】2018.10.29•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】水利综合规定正文三峡水库调度和库区水资源与河道管理办法第一章总则第一条为加强三峡水库调度和库区水资源与河道管理，合理开发利用和保护水资源，发挥三峡水库的综合效益，根据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》和有关法律、法规的规定，制定本办法。
第二条本办法适用于三峡水库调度，三峡水利枢纽工程管理和安全运行的监督，三峡库区水资源和河道的管理以及水行政监督检查等。
前款所称三峡水库调度，是指三峡水库汛期的防洪调度以及汛前消落期、汛后蓄水期和枯水运用期的水量调度。
第三条三峡水库调度和库区水资源与河道管理，应当坚持全面规划，统筹兼顾，科学调度，合理配置水资源，保护水环境，充分发挥三峡水库的防洪、发电、航运、供水、灌溉、旅游等综合功能。
第四条水利部负责三峡水库水量的统一调度和库区水资源与河道管理的监督工作。
长江水利委员会按照法律、行政法规规定和水利部的授权，负责三峡水库水量的统一调度和库区水资源与河道管理工作。
重庆市、湖北省县级以上地方人民政府水行政主管部门按照规定的权限，负责本行政区域内三峡库区水资源和河道管理工作。
县级以上人民政府有关部门按照职责分工，依法负责三峡库区相关管理工作。
第五条长江水利委员会应当按照有关规定，商重庆市和湖北省人民政府划定三峡水库管理和保护范围。
第六条长江水利委员会和有关县级以上地方人民政府水行政主管部门负责三峡水库管理和保护范围内的水行政执法，并按照管理权限，对管辖范围内各项水事活动进行监督检查，依法查处水事违法活动。
第七条长江水利委员会和有关县级以上地方人民政府水行政主管部门应当建立联合执法制度、信息通报制度和巡查制度。
第二章水库调度第八条三峡水库的防洪调度，应当依据经批准的长江流域防御洪水方案、洪水调度方案和三峡水库洪水调度方案、调度规程、年度汛期调度运用计划以及防洪调度指令进行，并服从国家防汛抗旱指挥机构和长江防汛抗旱指挥机构的调度指挥和监督管理。
三峡工程利用洪水资源与发挥综合效益问题探讨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３一Ｏ ６—２ ７
工 准备 ， １ ９ ９ ４年 １ ２月 正 式 开 工 ， 在党 央、 国务 院 的
坚 强领 导下 ， 在全 国人 民大力 支持下 ， 工 程建设 进 展顺 利， １ ９ ９ ７年 １ １ 月 大江 截 流 ； ２ ０ ０ ３年 ６月 蓄 水 至 １ ３ ５ ． ０
闸 室有效 尺 寸 为长 ２ ８ ０ ｍ、 宽 ３ ４ ｍ、 坎 上水深 ５ ｍ， 可
通过 万 吨级船 队 ， 设 计单 向年通过 能 力 ５ ０ ０ ０万 ｔ 。升 船机 为单 线一 级垂 直 式 ， 采 用 齿 轮 齿条 爬 升 平 衡 重 式
垂 直 升船 机 ， 承船 厢有 效 尺 寸 为长 １ ２ ０ ｍ、 宽 １ ８ ｍ、 水 深３ ． ５ ｍ， 一次 可通 过 ３ ０ ０ ０吨级 客货 轮或 １ ５ ０ ０吨级
洪水位 １ ８ ０ ． ４ ｍ， 水库 总库 容 ４ ５ ０ ． １ 亿 ｍ ； 汛 期 防洪 限
安 装 ６台 ７ ０万 ｋ ｗ 水轮 发 电机组 ， 左 岸 电源 电站 地 下
厂房 安装 ２台 ５万 ｋ Ｗ 水 轮发 电机 组 。船 闸为双 线 五
级 连续船 闸 ， 位 于左岸 Ｉ 临江 最高 峰坛 子岭 的左侧 ， 单 级
制 水位 １ ４ ５ ． ０ ｍ， 防洪 库容 ２ ２ １ ． ５亿 ｍ ； 枯 水期 消 落低 水位 １ ５ ５ ． ０ ｍ， 兴利 库容 １ ６ ５ ． ０亿 ｍ 。
枢 纽建 筑 物 由大坝 （ 拦 河 大 坝 和茅 坪 溪 防护 坝 ） 、
船队， 年单 向通 过能 力 约 ４ ０ ０万 ｔ 。升 船机 上 闸首 与拦 河 大坝 同时施 工 ， 船 厢 室段及 下 闸首列 为缓 建项 目。
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利 用 实例 分 析 。研 究 还 定 量 明 确 了三 峡 水 库 洪 水 资 源利 用 的调 度 方 式 和 效 益 分 析 ，研 究 结 果 对 于 发挥 三峡 水
库 综合 利 用 效 益 具 有 重要 的 理 论 意 义 和 良好 的 推 广 应 用价 值 。
关 键 词 ：洪 水 资 源 利 用 ；调度 方 式 ；预 报 预 泄 ；效 益 分 析 ；三峡 水库
胡 向 阳 ，邹 强 ，周 曼２
（１．长 江 勘 测 规 划 设 计 研 究有 限 责任 公 司 ，湖 北 武 汉 ４３００１０； ２．中 国长 江 三 峡 集 团 公 司 三 峡 枢 纽 管 理 局 湖 北 宜 昌 ４４３１３３）
摘 要 ：三 峡 水 库 试 验 性 蓄 水 以 来 的调 度 运 行 实 践表 明 ，汛 期 对 中 小 洪 水 实施 滞 洪 调 度 ，既 减轻 长 江 中下 游 防 洪
收 稿 日期 ：２０１７—１０—３１ 基 金 项 目 ：国 家 重 点研 发 计 划 项 目（２０１６ＹＦＣ０４０２２０２；２０１６ＹＦｃＯ４Ｏ２２０９） 作 者 简 介 ：胡 向 阳 ，男 ，教 授 级 高级 工程 师 ，主 要 从 事 长 江 流 域 综 合 规 划研 究 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｕｘｉａｎｇｙａｎｇ＠ ｃｊｗｓｊｙ．ｃｏｒ ｎ．ｃｎ 通 讯 作 者 ：邹 强 ，男 ，高级 工程 师 ，博 士 ，主要 从 事 水库 优 化 调 度 与 洪 灾风 险 分 析 研 究 工作 。Ｅｍａｉｌ：ｚｏｕｑｉａｎｇｈｕｓｔ＠ １６３．ｃｏｒ ｎ
第 ４９卷 第 ３期 ２ ０ １ ８ 年 ２ 月
文 章 编 号 ：１００１—４１７９（２０１８ Ｊ０３—００１５—０８
人 民 长 江
Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ
Ｖ０Ｉ．４９．Ｎｏ．３ Ｆｅｂ．． ２０１８
三 峡水 库 洪 水 资 源 利用 Ｉ：调 度 方 式和 效 益 分 析
压 力 ，又提 升 了 三 峡 水 库 洪 水 资 源 利 用 水 平 。 为 了提 升 三 峡 水 库 洪 水 资 源 利 用 水 平 ，针 对 ３０ ０００～５５ ０００
ｍ ／ｓ的 水 库 来 水 进 行 了 洪水 资 源利 用研 究 。通 过 研 究 ，提 出 了 洪水 资 源利 用 的基 本 原 则 和 控 制 条 件 ，分 析 了
中 图法 分 类 号 ：ＴＶ６９７．１２ 文 献 标 志 码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｅｎｋｉ．１００１—４１７９．２０１８．０３．００３
ｌ 研 究 背 景
三 峡工程 是 治理 和 开 发 长 江 的关 键 性 骨 干 工 程 ， 具 有 防洪 、发 电、航运 、供水 、生态 等 巨大综 合效 益 。但 近 年来 长江 上 游径 流 量 出现 减 少 的现 象 ，２００３～２０１６ 年 ，宜 昌站 多年平 均年 径 流量 为 ４ ０２０亿 ｍ ，相较 于初 步 设 计 采 用 的 多 年 （１８７７～１９９０年 ）平 均 年 径 流 量 ４ ５１０亿 Ｉ＇Ｄ ，减 少 了 ４９０亿 １１３ ，约 占 １０．９％ 。 同时 ，随 着 上游 水库 的兴 建 ，径 流来 水 过 程 也 发 生 了较 大 的变 化 ，虽 然枯期 的流量 有所 增加 ，但受 上游 水库 汛末 或汛 后 蓄 水 的影 响 ，９～１０月减 少 径 流 量 占同期 径 流 量 的 ２０％ 以上 。而宜 昌汛期 的径 流量 占年 径 流量 的 ７０％ ， 且 多 以洪 水 形 式 出 现 ，在 其 余 月 份 则 较 少 。因 此 ， 三 峡水 库汛 期利 用洪 水 资 源 ，不 仅 能 充分 发 挥 工 程 的 综 合效 益 ，而且 对长 江 流域 水 资 源 配 置 可 以发 挥 更 大 的作 用 。当然 ，目前 也 出现 了一 些 有 利 于三 峡 水 库 利 用洪 水资 源 的条件 ，即 ：① 受上 游水 库 拦 蓄 、水土 保 持 、河 道采砂 以及降 雨 的 影 响 ，入 库泥 沙大 幅减 少 ；②
洪 水 资 源 利 用 启 动 时 机 和 预 报 预 泄 条 件 ，制 定 了三峡 水 库 洪 水 资 源 利 用调 度 规 则 ，分 析 了洪 水 资 源 利 用 的 防 洪 影 响 和发 电 效 益 。 同 时 考 虑 到 洪 水预 报 误 差 、预 见 期 、上 游 水 库 调 蓄 作 用 的 影 响 ，开 展 了 ２０１２年 洪 水 资 源
中小洪 水 通常 为 ２０ ａ一 遇 以下 的 洪水 ，但 是 具 体 流量 标准 需 要 结 合 相 应 的 工 程 实 际来 确 定 。 一 般 来 说 ，根 据荆 江 防洪安 全 和水 电站 的满发 流 量 ，三 峡水 库 的 中小 洪水 量 级 界 定 为 ３０ ０００～５５ ０００ ｎｌ ／ｓ 。针 对 三 峡水 库 中小洪 水 的 调 度 ，不 同 研 究学 者 开 展 了具
水 文 预报精 度水 平 提 高 ，水 库 调 度 技 术 提 升 ；③ 上 游 控 制性 水库 群基 本 形 成 ，配 合 三 峡 水库 对 长 江 中下 游 进 行 防洪 ，增强 了三 峡水 库 防洪调 度 的灵 活性 。
以三 峡工 程初设 报 告 为 基 础 ，在 三 峡 水 库 优 化 调 度 方案 编制 和三 峡 水 库科 学 调 度 研 究 的过 程 中 ，针 对 三 峡水库 洪 水资 源 利 用方 式 进 行 了系 列研 究 ，主 要 包 括 ：汛期 运行 水位 上 浮 、中小洪 水调 度 和汛末 提前 蓄 水 等 方 面 的 内 容 。针 对 汛 期 运行 水 位 上 浮 和 汛 末 提 前 蓄 水 ，相 关 研 究 给 出 了 详 细 和 定 量 的 调 度 方 式 。 ，但 是对 于 中小 洪水 调度 的调 度规 则 、调 度效 果 以及 调度 风 险等 尚需 开展具 有针 对性 的定 量分 析 。为 此 ，本 次洪 水 资源 利用 方 式 主 要 是 针 对 中小 洪 水 的调 度 开 展 研 究 。