Page 26 - 2022年第53卷第12期

下游河道输沙 １．９８亿ｔ，河道淤积 ０．６４亿ｔ。小浪底
水库系列年 均 拦沙 量 ０．７１亿 ｔ，下 游河道 年均冲 刷
０．２６亿ｔ，优于 小 浪 底 水 库 设 计 运 行 年 淤 积 指 标 和
《黄河流域综合规划（ ２０１２—２０３０年）》 提出的 １５％
淤积水平控制目标，黄河下游泥沙淤积过程见图 ７。
（ ３）优化梯级水库群总水头和出力过程，提高系
统发电量。通过协调梯级水库蓄泄水次序，控制上 图 ７ 黄河下游河道泥沙淤积过程
游水库先蓄水、下游水库先下泄满足用水需求，优
化梯级水库的水头分配和出力过程。在梯级水库群中丰水年龙羊峡处于高水头状态，刘家峡、小浪底
充分发挥年内调节作用；枯水年份协调与供水、输沙、生态多用水过程关系 “一水多用”，维护了系
统出力和发电量的稳定，枯水年份黄河天然径流较 １９８６—１９９５年系列平均减少 ２２．７％，通过控制梯级
水库群下泄及河道外供水等过程，梯级发电量较常规调度增加了 ２０．８％，如图 ８所示。

图 ８ 主要水库长系列发电量过程变化

（４）优化了断面控泄过程，保障河流生态流量。根据不同来水情况，控制水库下泄与河段取水，
系列中龙羊峡水库丰水年增加蓄水量，枯水年增加下泄生态水量，利津断面多年平均下泄生态水量
３
３
１６９．３８亿ｍ ，高于黄河 “八七” 分水方案丰增枯减原则下的 １６５亿ｍ 。龙羊峡、刘家峡、三门峡、小
浪底等水库调节年内过程，从头道拐和利津等主要断面模拟调度结果来看，头道拐断面汛期月均流量
３
３
相对于实测系列的标准差为 ６５０ｍ ?ｓ，是非汛期 ２２５ｍ ?ｓ的 ２．９倍，说明优化调度进一步强化了上游梯
３
级水库群蓄丰补枯作用；利津断面 ３—５月月均流量相对于实测系列的标准差为 ３２６ｍ ?ｓ，是实测平均值
的 １４．６倍，对于利津断面敏感期生态流量保障程度明显提升，生态基流保证率达到 １００％，见图 ９。

６ 结论

针对复杂梯级水库群供水、输沙、发电和生态协同优化调度的动态、高维非线性问题，建立了融
合供水、输沙、发电、生态等过程的梯级水库群多过程协同调度模型，提出多过程协同控制原理与自
适应优化求解方法，优化了黄河梯级水库群供水、输沙、发电和生态多过程协同调度方案，得出以下
结论：（ １）以流域供水、河道输沙、梯级发电以及河流生态等综合效益最大化为调控目标，采用多尺
度嵌套和多过程耦合技术，融合梯级水库蓄－ 泄、流域需水－ 取水、水库拦沙 － 排沙与河道输沙 － 淤积、
河道外取水－ 河道内控泄等过程，建立黄河梯级水库群供水、输沙、发电和生态多过程协同调度模型，
实现了复杂系统的精细化模拟。（２）以单目标利益满意度合理区间为基础，以多目标综合满意度最大
为目标，运用耦合控制技术，建立了梯级水库群多过程协同控制原理并提出优化求解方法，突破了梯
级水库群多过程协同的复杂难题。（３）统筹黄河水沙条件与用水需求，以水库出库过程优化为手段，
通过协同控制供水、输沙、发电、生态等不同用水过程，采用代表系列调算提出了黄河梯级水库群协
同调度方案，实现了流域供需水过程匹配、水库拦沙 － 河道冲淤过程合理，提高了系统发电量和稳定
性、基本保障了河流生态水量与过程，提升了黄河梯级水库群系统的综合效益。

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