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供水、输沙、发电和生态多种目标的过程需求，以协调水库出库流量、河段供水量过程为控制手段，
优化适宜的河流水流、水动力、输沙率等过程变量，寻求各目标与过程的均衡点，实现多过程的协调
与统一；与多目标调度相比，多过程协同调度在需求上深化了水流、水动力、水生态等过程，在控制上
细化了流量、含沙量、供水量等变量过程，在效果上既注重总体效益的实现也关注过程需求的满足程度。
黄河水资源总量不足，有限的水资源还必须承担一般清水河流所没有的输沙任务 ［１５］ ，当前黄河干
流梯级水库群担负着流域防洪防凌、供水、发电、灌溉等任务的同时，还要保障宁蒙河段及下游河道
的泥沙冲淤和河流生态安全，多种用水之间量与过程关系复杂、矛盾突出，梯级水库群多过程协同调
度模型方法尚不完善。

２ 黄河梯级水库群概化

２．１ 黄河梯级水库群分布 考虑经济社会发展和黄河治理开发的需求， 《黄河流域综合规划（２０１２—
２０３０年）》 ［１６］ 在黄河干流的龙羊峡至桃花峪河段共布置了 ３６座梯级枢纽工程，并明确提出龙羊峡、刘
家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡和小浪底等 ７大控制性骨干工程构成黄河水沙调控体系的主体。
其中龙羊峡至河口镇河段 ２６座梯级工程，河口镇至桃花峪河段 １０座梯级工程，总装机 ２５７５８ＭＷ。
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目前龙羊峡以下黄河干流已建成水库 ３０座，总库容 ５７７亿ｍ ，调节库容 ２８２亿ｍ ，总装机 １９２３６ＭＷ，
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其中有较大调节能力的水库 ５座（龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底，调节库容 ２７４亿ｍ ），
其他梯级均为径流式电站。
２．２ 节点概化 根据黄河水少沙多、水沙异源的特点，以及上中下游除害兴利紧密联系、相互制约的
客观情况，将黄河梯级水库群及其调度范围划分为上、中、下游 ３个分区。考虑梯级水库功能不同、
河段用水目标和过程不同，每个分区又分为若干个子区，采用概化的 “点” “线” 元素表达，绘制描
述流域水力联系的系统网络节点图，采用数据驱动形成模型基础。为保证模型精度，流域概化和节点
划分遵循 ５条原则：①反映水力联系及水循环转化关系；②反映取、用、排水特性；③反映河道内外
环境状况；④反映河段工程条件及河道河势变化；⑤反映河段输沙、生态流量控制要求。根据黄河流
域行政区划和水系分布，并考虑主要断面控制要求和工程情况，将黄河干流和主要支流概化为 ３４个
需水节点、１０个水库节点和 ５个大断面，按水系连接，形成概化节点图。

图 １ 黄河梯级水库群多过程协同调度概化节点图

３ 黄河梯级水库群多过程协同调度模型

黄河梯级水库群多过程协同调度包含供水、输沙、发电以及河流生态多个目标，每个目标具有各
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