Page 24 - 2022年第53卷第12期

５．２ 调度结果 采用粒子群算法求解多过程协同调度模型，设置优化算法的主要控制参数如粒子种群
规模、最大迭代次数分别为 ２４０、１０００。通过优化水库出库流量，控制河段取水过程、水库河道排沙－
输沙过程、梯级水库出库流量及出力等过程，协调供水、输沙、发电、生态不同用水的关系，实现
水－ 沙－ 电－ 生态多过程协同。
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调控结果。１０年平均黄河流域总供水量 ５０８．６４亿ｍ ，其中地表水供水量 ３５７．２９亿ｍ ，地下水供
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水量 １２５．２８亿ｍ ，再生水等非常规水源供水量 ２６．０７亿ｍ ，河道外需水满足程度为 ９５．１％，缺水率
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４．９％。利津断面下泄生态水量 １６９．３８亿ｍ ，其中汛期 １１５．３８亿ｍ ，非汛期 ５４．０亿ｍ ，不同时段生态
需水过程基本得到满足。黄河下游河道多年平均输沙量为 ５．５４亿ｔ，梯级水库群年均拦沙量 ０．７１亿ｔ，下
游河道年均冲刷 ０．２６亿ｔ。黄河干流梯级水库群年均发电量 ６２２亿ｋＷ·ｈ。与各水库的调度图相比，在减
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少供水量 ８．２９亿ｍ 下，优化梯级下泄过程，协调供水与输沙、生态多过程关系，增加生态水量 ４．８８亿ｍ，
减少水库淤沙 ０．６５亿ｔ，增加下游河道输沙 １．１６亿ｔ，增加梯级发电量 ６４．２５亿ｋＷ·ｈ，提升了梯级水库
群的综合效益。
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典型年调控结果。丰水年（ １９８９年）龙羊峡水库控制年末高水位，跨年度蓄水 １０５．９０亿ｍ ；黄河
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流域地表水供水量 ３９０．１９亿ｍ ，梯级发电量达到 ７６５．０６亿ｋＷ·ｈ，小浪底水库汛期塑造大洪水实现年
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排沙 ２．２９亿ｔ，下游河道输沙 １０．６８亿ｔ，利津断面下泄生态水量 １９３．４７亿ｍ 。平水年（１９９２年）龙羊峡
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水库蓄水 ９．３４亿ｍ ，年度地表水供水量 ３５５．３４亿ｍ ，干流梯级发电量 ６０８．３２亿ｋＷ·ｈ，小浪底水库排
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沙 ０．６８亿ｔ，下游河道冲刷 ０．２８亿ｔ。枯水年（１９９１年）控制低水位补水量为 ２６．２４亿ｍ ，地表水供水量
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３２９．６０亿ｍ ，小浪底水库拦沙 １．２７亿ｔ，下游河道淤积 ０．６４亿ｔ。多过程协同调控结果见表 １，主要水
库调度出入库流量及水位变化见图 ４。
表 １ 黄河梯级水库群供水、输沙、发电和生态协同调度结果
常规调度 协同调度
多年平均 丰水年 平水年 枯水年 多年平均 丰水年 平水年 枯水年
水库拦沙量?亿ｔ １．３６ － ３．４７ ０．２２ ３．１２ ０．７１ － ２．２９ － ０．６８ １．２７
河道输沙量?亿ｔ ４．３８ ５．５４ ４．６２ ２．９７ ５．５４ １０．６８ ６．２９ １．９８

发电?（亿ｋＷ·ｈ） ５５７．７５ ６８６．０７ ５３８．８９ ４１２．０３ ６２２．００ ７６５．０６ ６０８．３２ ４９７．６０
地表水供水量?亿ｍ ３ ３６５．５８ ４２２．４４ ３６０．０３ ３０１．０７ ３５７．２９ ３９０．１９ ３５５．３４ ３２９．６０
入海水量?亿ｍ ３ １６１．０９ ２１４．３７ １７３．０１ １３４．８２ １６９．３８ １９３．４７ １６５．０６ １５２．２２
输沙水量?亿ｍ ３ １１１．９７ １３９．９９ １１０．８９ ８４．７９ １１５．３８ １３６．４３ １０５．１５ １００．６４
生态水量?亿ｍ ３ ４９．１２ ７４．３８ ６２．１２ ５０．０３ ５４．００ ５７．０４ ５９．９１ ５１．５８

５．３ 多过程协同调度效果
（１）优化了梯级水库年际年内出流与取水过程，实现流域供水的时空均衡。根据黄河来水、流域
需水研判供需形势，控制多年调节水库在长系列调度中发挥年际水量调节作用 “丰蓄枯补”，与常规
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调度相比丰水年增加蓄水 ３２．２５亿ｍ 、枯水年增加供水 ２８．５３亿ｍ 。通过年内均衡调控和日尺度调节，
优化水库出库过程，提高供需水过程匹配性，避免由于径流和需水波动对供水影响。从总量上看，１０
年中主要河段缺水率控制在 １１．６％～１８．８％，流域缺水基本得到控制；从空间分布上看，上游缺水率略
高于下游，主要为农业灌溉用水得不到满足，可通过节水控水解决，见图 ５。宁蒙河段（４—６月）和下
游引黄灌区（ ４—６月春灌、７—８月夏灌）关键期的用水基本得到保障，避免了集中缺水破坏，见图 ６。
（ ２）优化了水库拦－ 排和河道冲 － 淤过程，提升了输沙效率。根据河道来水来沙，控制水库拦沙、
排沙及河道冲淤过程，结合径流含沙量条件汛期（７—１０月）利用小浪底水库年均塑造了 ２～３次大于
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３５００ｍ ?ｓ的大流量洪水过程，提高输沙能力。丰水年（１９８９年）黄河潼关站来沙量 ６．５亿ｔ，控制小浪
底水库利用大流量出库排沙 １０．９９亿ｔ，与常规调度相比多排沙 １．１３亿ｔ，下游河道输沙 １０．６８亿ｔ，下
游河道冲刷 １．５２亿ｔ。枯水年（１９９１年）黄河潼关站来沙量 ３．８９亿ｔ，控制小浪底水库蓄水拦沙 １．２７亿ｔ，

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