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水 利 学 报

２０２３年 ５月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ５期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０５ － ０５３０ － １１

低水头大型水利枢纽汛期运行水位动态控制方法研究与应用

———以长洲水利枢纽为例

赵璧奎 １，２，３，４ ，邱 静 １，２，３，４ ，黄本胜 １，２，３，４ ，谭 超 １，２，３，４ ，刘 达 １，２，３，４
（１．广东省水利水电科学研究院，广东 广州 ５１０６１０；２．广东省水动力学应用研究重点实验室，广东 广州 ５１０６１０；
３．河口水利技术国家地方联合工程实验室，广东 广州 ５１０６１０；４．广东省水安全科技协同创新中心，广东 广州 ５１０６１０）

摘要：水库汛期运行水位动态控制是促进雨洪资源利用、缓解水库防洪与兴利之间矛盾、提高水电站综合效益的
重要手段。本文以长洲水利枢纽为例，针对低水头大型水利枢纽调度过程中面临库区上游淹没制约、下游尾水顶
托、机组出力受限等多约束问题，构建了适用于此类工程的防洪与发电多目标联合优化调度模型，提出基于淹没
临界控制线的调洪演算方法和发电流量逐次分配优化求解方法。通过长系列模拟演算和多方案对比分析发现，与
常规方案相比，采用运行水位动态控制方案可以使枢纽汛期平均发电水头提升 ６．８８％、平均发电量增加 ８．７５％，
经济效益显著。研究方法对低水头大型水利枢纽防洪与发电联合优化调度具有借鉴意义。
关键词：低水头；洪水调度；水位动态控制；发电调度；长洲水利枢纽
中图分类号：ＴＶ２１３．９ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０７８８
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

水利工程体系是我国保障防洪安全、供水安全、饮水安全、粮食安全、经济安全、社会安全、生
态安全与国土安全的基本依托和有效手段 ［１］ 。研究水库的防洪发电联合优化调度是发挥水利工程兴利
除害效能、提升水利行业管理能力的重点难点问题。２００３年，国家防汛抗旱总指挥部与水利部开始大
力推进防汛抗旱工作的 “两个转变”，明确提出要 “坚持防汛抗旱并举，实现由控制洪水向洪水管理
［２］
转变” 。充分发挥水利工程体系的综合效益，深入研究洪水资源化利用的技术途径，将在防洪减灾
的同时为解决水资源短缺与水环境恶化问题提供有力的支持 ［３］ 。
长期以来，我国围绕水库汛期运行水位动态控制及其洪水资源化利用已经开展了大量研究，积极
探讨并实践向洪水与干旱管理的战略性转变 ［４］ ，形成了相对成熟的理论方法 ［５ － ７］ 。胡四一等 ［８］ 围绕海
河流域洪水资源安全利用关键技术问题，提出了针对水库汛限水位调整与运用的系统论证框架。现有
研究成果主要集中在以三峡水库等为代表的高坝大库工程上 ［９ － １０］ ，而对流域下游或平原河网地区一些
低水头径流式枢纽的研究需考虑不同的特点与需求。丁涛等 ［１１］ 通过建立河网目标控制水位优化计算模
型，从河网目标控制 水位 动态 优化控 制角 度，积极 探 索 河 网 地 区 利 用 河 道 槽 蓄 容 量 的 雨 洪 资 源 化
利用。
平原河网区经济发达、人口密集，既是流域防洪工程体系的重点保护对象，也是水资源、能源等

收稿日期：２０２２ － ０９ － ２７；网络首发日期：２０２３ － ０５ － １１
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０５１０．１４０１．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：粤港水安全保障联合实验室项目（２０２０Ｂ１２１２０３０００５）；广东省水利科技创新项目（２０２２ － ０１，２０２１ － ０１，２０１７ － １３）；广
东省基础与应用基础研究基金项目（ ２０２２Ａ１５１５０１０８９８）；广州市科技计划项目（２０２２０１０１１５４１）；省属科研机构稳定性
支持专项资金院自设课题（ ２０２１Ｌ０２７，２２４０３）
作者简介：赵璧奎（ １９８５ － ），博士，主要从事水库优化调度与水资源优化配置研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｂｋ０６１５＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：邱静（１９６２ － ），教授级高级工程师，主要从事水资源管理研究。Ｅ － ｍａｉｌ：４１０５４０７１８＠ｑｑ．ｃｏｍ
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