1、1/771/26沈阳农业大学沈阳农业大学水资源规划及利用课程组水资源规划及利用课程组Integrated water resources planning 第十五讲第十五讲2/77第八章第八章 水库调度水库调度第一节第一节 水库调度的意义及调度图水库调度的意义及调度图第二节第二节 水电站水库调度水电站水库调度第三节第三节 水库灌溉调度水库灌溉调度第四节第四节 水库的防洪调度水库的防洪调度本讲主要内容本讲主要内容：第五节第五节 水库优化调度简介水库优化调度简介3/77第一节第一节 水库调度的意义及调度图水库调度的意义及调度图4/77随机、多变、随机、多变、难以预估难以预估工程是否能充分发挥设计工
2、程是否能充分发挥设计效益，如何运行才能发挥效益，如何运行才能发挥效益效益充分开发利用河充分开发利用河流的水能资源流的水能资源建设水库、建设水库、水电站等水水电站等水利工程利工程修建前关心修建前关心的问题的问题修建后关心修建后关心的问题的问题运行运行管理管理径流径流规律规律进行充分的经济论证，进行充分的经济论证，即投资与效益之间的关即投资与效益之间的关系，通过论证后项目才系，通过论证后项目才能修建能修建5/77充分开发利用河充分开发利用河流的水能资源流的水能资源建设水库、建设水库、水电站等水水电站等水利工程利工程修建前关心修建前关心的问题的问题修建后关心修建后关心的问题的问题运行运行管理管理径流
3、径流规律规律只能依据已有的水文资料和已发现的径流规律指导水库运行只能依据已有的水文资料和已发现的径流规律指导水库运行6/77水库调度常根据水库调度常根据水库调度图水库调度图来实现来实现7/77由一些基本调度线组成，这些调度线是由一些基本调度线组成，这些调度线是具有控制性意义的水库蓄水量（或水位）具有控制性意义的水库蓄水量（或水位）变化过程线，是根据过去水文资料和枢变化过程线，是根据过去水文资料和枢纽的综合利用任务绘制出的。纽的综合利用任务绘制出的。调度图：调度图：8/77它以时间（月、旬）为横坐标以水库水位或蓄它以时间（月、旬）为横坐标以水库水位或蓄水量为纵坐标，由一些控制水库蓄水量和供水水量
4、为纵坐标，由一些控制水库蓄水量和供水量（或电站发电出力）的指示线，划分出不同量（或电站发电出力）的指示线，划分出不同的供水区（或供电区），是指导长期调节水库的供水区（或供电区），是指导长期调节水库控制运用的主要工具。控制运用的主要工具。实际上，调度图就是指导水库运行的控制曲线实际上，调度图就是指导水库运行的控制曲线图。图。9/77 年调节水库兴利调度图年调节水库兴利调度图1.防破坏线防破坏线（保证供水线）（保证供水线）2.限制供水线限制供水线（限制出力线）（限制出力线）3.防弃水线防弃水线保证供水区保证供水区限制供水区限制供水区加大供水区加大供水区最大供水区最大供水区10/77根据水利枢纽在某
5、一时刻的水库蓄水情况及根据水利枢纽在某一时刻的水库蓄水情况及其在调度图中相应的工作区域，决定该时刻其在调度图中相应的工作区域，决定该时刻的水库操作方法，如水库在此时根据蓄水量的水库操作方法，如水库在此时根据蓄水量判断处于调度图的减小供水区内，则此时水判断处于调度图的减小供水区内，则此时水库在运行时就要减少供水，使之不破坏或减库在运行时就要减少供水，使之不破坏或减小供水破坏损失。小供水破坏损失。调度图运用：调度图运用：11/77兴利兴利调度调度防洪防洪调度调度根据兴利要求编制水库运行方案根据兴利要求编制水库运行方案根据防洪要求编制防洪库容的运行根据防洪要求编制防洪库容的运行方案方案12/77应用
6、调度图的注意事项：应用调度图的注意事项：（1）调度图是根据过去的水文资料做出的，不能）调度图是根据过去的水文资料做出的，不能代表未来来水状况，所以，应用时不能机械地按代表未来来水状况，所以，应用时不能机械地按图操作，要结合水文预报进行调度。图操作，要结合水文预报进行调度。13/77应用调度图的注意事项：应用调度图的注意事项：（2）在防洪和兴利结合的水库调度中，必须把防）在防洪和兴利结合的水库调度中，必须把防洪安全放在首位。洪安全放在首位。14/77调度图可以指导水库的运行，如何调度图可以指导水库的运行，如何绘制调度图呢？绘制调度图呢？15/77第二节第二节 水电站水库调度水电站水库调度本节主要
7、以年调节水电站水库为例。本节主要以年调节水电站水库为例。16/77由于调度图是由基本调度线组成，因此，由于调度图是由基本调度线组成，因此，绘制调度图首先要了解绘制调度图首先要了解基本调度线的绘制基本调度线的绘制。17/77 水电站水库在设计枯水年按保证出力工作时，恰水电站水库在设计枯水年按保证出力工作时，恰好由好由正常蓄水位正常蓄水位降至降至死水位死水位。v（一）供水期基本调度线的绘制（一）供水期基本调度线的绘制 如果天然来水比设计枯水年水量多，则如果天然来水比设计枯水年水量多，则供供水期水期水位不用蓄到正常蓄水位就能满足保证水位不用蓄到正常蓄水位就能满足保证出力的工作要求出力的工作要求18/
8、77 水电站水库在设计枯水年按保证出力工作时，恰水电站水库在设计枯水年按保证出力工作时，恰好由好由正常蓄水位正常蓄水位降至降至死水位死水位。v（一）供水期基本调度线的绘制（一）供水期基本调度线的绘制如果天然来水比设计枯水年水量还少，则如果天然来水比设计枯水年水量还少，则供供水期水期为保证按保证出力要求工作，供水期初为保证按保证出力要求工作，供水期初水位要蓄多些，水位会超过正常蓄水位。水位要蓄多些，水位会超过正常蓄水位。19/77用图形表示：用图形表示：0Z(m)t(月月)Z蓄蓄Z死死供水期供水期bacd偏枯年份偏枯年份（上调度线）（上调度线）偏丰年份偏丰年份（下调度线）（下调度线）保证出力保证
9、出力工作区工作区设计枯水年设计枯水年20/77由于未来来水属于丰还是枯无法确定，由于未来来水属于丰还是枯无法确定，所以只能依据已有的水文资料选出几所以只能依据已有的水文资料选出几个典型年，做出几个典型年的个典型年，做出几个典型年的供水期供水期水库蓄水指示线水库蓄水指示线。21/77在这些曲线的右上边作一条上包线作在这些曲线的右上边作一条上包线作为供水期的为供水期的上基本调度线上基本调度线。同样，在。同样，在这些曲线的左下边作下包线，作为这些曲线的左下边作下包线，作为下下基本调度线基本调度线。22/77两基本调度线间的这个区域称为水电两基本调度线间的这个区域称为水电站站保证出力工作区保证出力工作
10、区。只要供水期水库。只要供水期水库水位位于该区域内，则可按保证出力水位位于该区域内，则可按保证出力工作。工作。23/77上、下调度线绘制上、下调度线绘制步骤：步骤：（1 1）选择典型年）选择典型年4 45 5个（接近或等于设计保证出力）个（接近或等于设计保证出力）（2）对各典型年进行）对各典型年进行水能计算水能计算求各典型年所需的水位指求各典型年所需的水位指示线。示线。第第5 5章章 已知出力和死水位的水能计算：从已知出力和死水位的水能计算：从死水位开始，逆时序按保证出力工作，计死水位开始，逆时序按保证出力工作，计算所需的水库蓄水位算所需的水库蓄水位24/77上、下调度线绘制上、下调度线绘制步
11、骤：步骤：（1 1）选择典型年）选择典型年4 45 5个（接近或等于设计保证出力）个（接近或等于设计保证出力）（2）对各典型年进行）对各典型年进行水能计算水能计算求各典型年所需的水位指求各典型年所需的水位指示线。示线。（3）求各典型年指示线的上、下包线，得上、下基本）求各典型年指示线的上、下包线，得上、下基本调度线调度线.25/77供水期基本调度线需要修正。供水期基本调度线需要修正。26/77修正原因修正原因 运行中为了防止由于汛期开始较迟，较长时运行中为了防止由于汛期开始较迟，较长时间在低水位运行引起水电站出力的剧烈下降而带间在低水位运行引起水电站出力的剧烈下降而带来正常工作的集中破坏，可将
12、两条基本调度线结来正常工作的集中破坏，可将两条基本调度线结束于同一时刻，即结束于洪水最迟的开始时间。束于同一时刻，即结束于洪水最迟的开始时间。27/77修正方法修正方法 将下调度线水平移动至通过将下调度线水平移动至通过A A点，或将点，或将下调度线的上端与上调度线的下端连起来，下调度线的上端与上调度线的下端连起来，得出修正后的下基本调度线。得出修正后的下基本调度线。参见教材参见教材P199 P199 图图8-48-4。28/7729/77表示水电站按保证出力图工作时，各时刻所需的表示水电站按保证出力图工作时，各时刻所需的最高库水位最高库水位，利用它就使水库管理人员在任何年，利用它就使水库管理人
13、员在任何年供水期中（特枯年例外）有可能知道水库中何时供水期中（特枯年例外）有可能知道水库中何时有多余水量，可以使水电站加大出力工作，以充有多余水量，可以使水电站加大出力工作，以充分利用水资源。分利用水资源。上基本调度线：上基本调度线：30/77表示水电站按保证出力图工作所需的表示水电站按保证出力图工作所需的最低库最低库水位水位。当某时刻库水位低于该线所表示的库。当某时刻库水位低于该线所表示的库水位时，水电站就要降低出力工作。水位时，水电站就要降低出力工作。下基本调度线：下基本调度线：31/77v（二）蓄水期基本调度线的绘制（二）蓄水期基本调度线的绘制 水电站蓄水期水库调度的任务：水电站蓄水期水
14、库调度的任务：在保证水在保证水电站工作可靠性和水库蓄满的前提下，尽量利电站工作可靠性和水库蓄满的前提下，尽量利用多余水量加大出力，以提高水电站和电力系用多余水量加大出力，以提高水电站和电力系统的经济效益。蓄水期基本调度线就是为完成统的经济效益。蓄水期基本调度线就是为完成上述重要任务而绘制的。上述重要任务而绘制的。32/77（1）先求出蓄水期的水库水位指示线）先求出蓄水期的水库水位指示线（2）求水库水位指示线的上、下包线）求水库水位指示线的上、下包线蓄水期上、下基本调度线绘制步骤：蓄水期上、下基本调度线绘制步骤：33/77 将求得的供、蓄水期基本调度线绘制在同一张将求得的供、蓄水期基本调度线绘制
15、在同一张图上，得到图上，得到基本调度图基本调度图。基本调度图划分为。基本调度图划分为5 5个区个区域。域。v（三）水库基本调度图（三）水库基本调度图34/77A A供水期出力保证区供水期出力保证区B B蓄水期出力保证区蓄水期出力保证区C C加大出力区，充分利用水能资源加大出力区，充分利用水能资源D D供水期出力减小区供水期出力减小区E E蓄水期出力减小区蓄水期出力减小区基本调度图划分为基本调度图划分为5 5个区域：个区域：35/77水库基本调度图水库基本调度图1-上基本调度线；上基本调度线；2-下基本调度线下基本调度线36/77水库基本调度图水库基本调度图1-上基本调度线；上基本调度线；2-下
16、基本调度线下基本调度线供水期出力保证区。供水期出力保证区。当水库水位在此区域当水库水位在此区域时，水电站可按保证时，水电站可按保证出力图工作，以保证出力图工作，以保证电力系统正常运行；电力系统正常运行；蓄水期出力保证区蓄水期出力保证区。其意义同其意义同A区；区；加大出力区。加大出力区。当水库水位在当水库水位在此区域内时，水电站可以加此区域内时，水电站可以加大出力（大于保证出力图规大出力（大于保证出力图规定的）工作定的）工作供水期出力减小区。供水期出力减小区。当水库水位在此区当水库水位在此区域内时，水电站应域内时，水电站应及早减小出力及早减小出力(小于小于保证出力图所规定保证出力图所规定的的)工
17、作；工作；蓄水期出力减小区蓄水期出力减小区。其意义同其意义同D区区37/77在实际运行时，可根据水库调度图及水位位置，在实际运行时，可根据水库调度图及水位位置，指导水库合理调度。指导水库合理调度。38/77 在水库运行过程中，当实际库水位落于上基本在水库运行过程中，当实际库水位落于上基本调度线之上时调度线之上时（四）加大出力和降低出力调度线（四）加大出力和降低出力调度线说明水库可有多余水量，为充分利用水能资源，说明水库可有多余水量，为充分利用水能资源，应加大出力予以利用；应加大出力予以利用；39/77（四）加大出力和降低出力调度线（四）加大出力和降低出力调度线而当实际库水位落于下基本调度线以下
18、时而当实际库水位落于下基本调度线以下时说明水库存水不足以保证后期按保证出力图工作，为说明水库存水不足以保证后期按保证出力图工作，为防止正常工作被集中破坏，应及早适当降低出力运行。防止正常工作被集中破坏，应及早适当降低出力运行。40/77即水库运行时即水库运行时 41/77在水电站实际运行过程中，供水期初先按保在水电站实际运行过程中，供水期初先按保证出力图工作。当发现水库实际水位高于该证出力图工作。当发现水库实际水位高于该时刻水库上调度线相应的水位时，应加大出时刻水库上调度线相应的水位时，应加大出力。力。1.1.加大出力调度线：加大出力调度线：42/77加大水电站出力方式有以下三种：加大水电站出
19、力方式有以下三种：（1）立即加大出力：立即加大出力：这种方式对水量利这种方式对水量利用比较充分，但出力不够均匀。用比较充分，但出力不够均匀。43/7744/77加大水电站出力方式有以下三种：加大水电站出力方式有以下三种：（2）后期集中加大出力：后期集中加大出力：这种方式可使水电站较长时这种方式可使水电站较长时间处于较高水头下运行，对发电有利，但出力也不够均间处于较高水头下运行，对发电有利，但出力也不够均匀。如汛期提前来临，还可能发生弃水。匀。如汛期提前来临，还可能发生弃水。45/7746/77加大水电站出力方式有以下三种：加大水电站出力方式有以下三种：（3）均匀加大出力：均匀加大出力：这种方式
20、使水电站出力均匀，这种方式使水电站出力均匀，也能充分利用水能资源。也能充分利用水能资源。47/7748/772.2.降低出力调度线降低出力调度线 水电站按保证出力图工作，经过一段时间后，水电站按保证出力图工作，经过一段时间后，由于出现特枯水情况，水库供水的结果使水库水由于出现特枯水情况，水库供水的结果使水库水位处于下调度线以下，出现不足水量。这时，应位处于下调度线以下，出现不足水量。这时，应降低出力。降低出力。49/77降低水电站出力方式有以下三种：降低水电站出力方式有以下三种：（1 1）立即降低出力。）立即降低出力。这种方式一般引起的破坏这种方式一般引起的破坏强度较小，破坏时间也比较。强度较
21、小，破坏时间也比较。50/7751/77降低水电站出力方式有以下三种：降低水电站出力方式有以下三种：（2 2）后期集中降低出力。）后期集中降低出力。水电站一直按保证出力图水电站一直按保证出力图工作，水库有效蓄水放空后按天然流量工作。如果工作，水库有效蓄水放空后按天然流量工作。如果此时不蓄水量很小，将引起水电站出力的剧烈降低。此时不蓄水量很小，将引起水电站出力的剧烈降低。这种调度方式比较简单，且系统正常工作破坏的持这种调度方式比较简单，且系统正常工作破坏的持续时间较短，但破坏强度大是其最大缺点。采用这续时间较短，但破坏强度大是其最大缺点。采用这种方式时应持慎重态度。种方式时应持慎重态度。52/7
22、753/77降低水电站出力方式有以下三种：降低水电站出力方式有以下三种：（3 3）均匀降低出力。）均匀降低出力。这种方式使破坏时间长一些，这种方式使破坏时间长一些，但破坏强度最小。但破坏强度最小。54/7755/77降低出力调度线降低出力调度线加大出力调度线加大出力调度线上、下基本调度线上、下基本调度线同绘于一张图上同绘于一张图上调度全图调度全图根据它可以比较有效地指导水电站的运行。根据它可以比较有效地指导水电站的运行。56/77第三节第三节 水库灌溉调度水库灌溉调度57/77本节以本节以年调节水库年调节水库灌溉调度图的绘制为例。灌溉调度图的绘制为例。水库灌溉调度：水库灌溉调度：就是为了合理解
23、决河流天然就是为了合理解决河流天然来水与灌溉用水之间的矛盾。来水与灌溉用水之间的矛盾。58/77调度图的绘制方法如下：调度图的绘制方法如下：1选择代表年（实际代表年法、设计代选择代表年（实际代表年法、设计代表年）：表年）：3 35 5个个59/77调度图的绘制方法如下：调度图的绘制方法如下：2对选择的代表年来水量、用水量作年调节对选择的代表年来水量、用水量作年调节计算：从死水位开始，逆时序推算，遇缺计算：从死水位开始，逆时序推算，遇缺水相加，遇余水相减，一直计算到水库达水相加，遇余水相减，一直计算到水库达到蓄水位，得到各月末应蓄到的库水位。到蓄水位，得到各月末应蓄到的库水位。60/77调度图的
24、绘制方法如下：调度图的绘制方法如下：3对每个代表年分别进行同样的调节计对每个代表年分别进行同样的调节计算，得到若干条水库水位与时间的关算，得到若干条水库水位与时间的关系曲线（调度线），绘于同一图上系曲线（调度线），绘于同一图上61/77调度图的绘制方法如下：调度图的绘制方法如下：4连接各月水位的最高点得外（上）包连接各月水位的最高点得外（上）包线（加大供水线、防破坏线）连接各线（加大供水线、防破坏线）连接各月水位的最低点得内（下）包线（限月水位的最低点得内（下）包线（限制供水线）制供水线）62/77减少供水区减少供水区正常供水区正常供水区加大供水区加大供水区该图是根据已有的资料统计分析出来的，
25、也叫该图是根据已有的资料统计分析出来的，也叫“统计调度图统计调度图”63/77在每年的年初进行，根据长期水文预报，预在每年的年初进行，根据长期水文预报，预报年来水过程，根据这年的灌溉用水计划，报年来水过程，根据这年的灌溉用水计划，制定年用水过程，从而进行调节得年水位变制定年用水过程，从而进行调节得年水位变化过程。化过程。计划调度图：计划调度图：64/77在水库运用过程中，要根据在水库运用过程中，要根据（1 1）水库当时水位；）水库当时水位；（2 2）统计调度图；）统计调度图；（3 3）计划调度图；）计划调度图；（4 4）中短期水文预报；）中短期水文预报；认真分析，灵活掌握，以确定调度方案是正常
26、供水、认真分析，灵活掌握，以确定调度方案是正常供水、加大供水或减少供水。加大供水或减少供水。灌溉调度图的应用：灌溉调度图的应用：65/77 还需指出还需指出：水库经过几年运行之后，增加了：水库经过几年运行之后，增加了水文资料，应该重新调节计算，修正统计调度图。水文资料，应该重新调节计算，修正统计调度图。66/77第四节第四节 水库的防洪调度水库的防洪调度67/77对于以防洪为主的水库：对于以防洪为主的水库：在水库调度中当然在水库调度中当然应首先考虑防洪的需要。应首先考虑防洪的需要。对于以兴利为主结合防洪的水库：对于以兴利为主结合防洪的水库：要考虑防洪的特殊要考虑防洪的特殊性，所划定的防洪库容在
27、汛期调度运用时应严格服从性，所划定的防洪库容在汛期调度运用时应严格服从防洪的要求，决不能因水库是兴利为主而任意侵占防防洪的要求，决不能因水库是兴利为主而任意侵占防洪库容。洪库容。68/77防洪和兴利在库容利用上的矛盾是防洪和兴利在库容利用上的矛盾是客观存在的。客观存在的。69/77就防洪来讲就防洪来讲 要求水库在汛期预留充足的库容，要求水库在汛期预留充足的库容，以备拦蓄可能发生的某种设计频率洪以备拦蓄可能发生的某种设计频率洪水，保证下游防洪及大坝的安全。水，保证下游防洪及大坝的安全。70/77就兴利来讲就兴利来讲 希望汛初就能开始蓄水，保证希望汛初就能开始蓄水，保证汛末能蓄满兴利库容，以补充枯
28、水期汛末能蓄满兴利库容，以补充枯水期不足水量。不足水量。71/77只要认真掌握径流的变化规律，通过只要认真掌握径流的变化规律，通过合理的水库调度是可以消除或缓和矛合理的水库调度是可以消除或缓和矛盾的。盾的。72/77一、防洪库容和兴利库容有可能结合的情况一、防洪库容和兴利库容有可能结合的情况73/77 根据水库的调节能力及洪水特性，防洪调度线的绘根据水库的调节能力及洪水特性，防洪调度线的绘制可分为以下三种情况。制可分为以下三种情况。3防洪库容与兴利库容部分结合的情况防洪库容与兴利库容部分结合的情况1防洪库容与兴利库容完全结合，即设计洪水位与防洪库容与兴利库容完全结合，即设计洪水位与正常蓄水位重
29、合，此时，汛期防洪库容为常数正常蓄水位重合，此时，汛期防洪库容为常数2防洪库容与兴利库容完全结合，但汛期防洪库容防洪库容与兴利库容完全结合，但汛期防洪库容随时间变化依据洪水规律，分段抬高汛期防随时间变化依据洪水规律，分段抬高汛期防洪限制水位洪限制水位 74/77二、二、防洪库容和兴利库容完全不结合的情况防洪库容和兴利库容完全不结合的情况75/77 如果汛期洪水猛涨猛落，洪水起迄日期变化如果汛期洪水猛涨猛落，洪水起迄日期变化无常，无常，没有明显规律可循没有明显规律可循，则不得不采用防洪库，则不得不采用防洪库容和兴利库容完全分开的办法。从防洪安全要求容和兴利库容完全分开的办法。从防洪安全要求出发，
30、应按洪水最迟来临情况预留防洪库容。这出发，应按洪水最迟来临情况预留防洪库容。这时，水库正常蓄水位即是防洪限制水位，作为防时，水库正常蓄水位即是防洪限制水位，作为防洪下限边界控制线。洪下限边界控制线。76/77 即使从洪水特性来看，防洪库容与兴利库容难以即使从洪水特性来看，防洪库容与兴利库容难以结合，但结合，但如做好水库调度工作，仍可实现部分结合如做好水库调度工作，仍可实现部分结合。例如，例如，兴利部门在汛前加大用水就可腾出部分库容，兴利部门在汛前加大用水就可腾出部分库容，或者在大洪水来临前加大泄水量就可预留出部分库容。或者在大洪水来临前加大泄水量就可预留出部分库容。由此可见，实现由此可见，实现防洪预报调度防洪预报调度就可促使防洪与兴利的就可促使防洪与兴利的结合。这种措施的效果是显著的，但如使用不当也可结合。这种措施的效果是显著的，但如使用不当也可能带来危害。能带来危害。77/77通常，防洪与兴利的调度图是绘制在一起的，通常，防洪与兴利的调度图是绘制在一起的，称为称为水库调度全图水库调度全图。当汛期库水位高于或等于。当汛期库水位高于或等于Z Z汛限汛限时，水库按防洪调度规则运用，否则按兴利时，水库按防洪调度规则运用，否则按兴利调度规则运用。调度规则运用。
