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资源供需矛盾最为突出的区域。研究洪水资源安全高效利用、提升水库运行管理水平，对充分发挥平
原河网区水利工程减灾兴利效益、强化区域水资源保障具有十分重要的意义。由于地形条件制约，我
国各大流域中下游干流河段上修建的大型防洪控制水利枢纽，大多数形成河道型水库，具有汛期流量
大、水库调节性能低、库区回水淹没问题十分敏感、电站发电水头低、尾水顶托作用下闸门调度情况
复杂等特征，部分枢纽还存在大流量情况下尾水顶托影响机组正常发电的情况。这种低水头大流量的
径流式水利枢纽，其水库调度及洪水资源利用与高水头湖泊型水库相比，技术方法上具有其独特的复
杂性。
以长洲水利枢纽（以下简称 “长洲枢纽”）为研究实例，融合洪水预报技术应用，综合考虑尾水顶
托影响下调洪计算、库区淹没安全控制、发电机组出力最优分配等问题，设计汛期运行水位动态控制
方案，构建防洪调度与发电联合优化调度模型，研究模型优化求解技术方法，在保证防洪安全的前提
下，探索低水头径流式枢纽洪水资源安全利用、提升综合效益的技术路径。

２ 低水头大型水利枢纽汛期运行水位动态控制方法

２．１ 长洲枢纽概况 长洲枢纽位于珠江流域西江水系干流浔江下游河段，是西江流域的最后一座控制
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性水利枢纽，坝址距下游梧州市区约 １２ｋｍ。长洲枢纽坝址流域面积 ３０．８６万ｋｍ ，占西江流域面积的
８７．４％，是一座以发电为主，兼有航运、灌溉和养殖等综合利用的低水头径流式大型水利枢纽工程。
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长洲枢纽总库容 ５６亿ｍ ，水库正常蓄水位 ２０．６０ｍ，汛限水位、死水位均为 １８．６０ｍ，死库容 １５．２亿ｍ 。
电站共有 １５台单机 ４２ＭＷ 的贯流式机组，总装机容量 ６３０ＭＷ，机组额定水头 ９．５ｍ，设计运行水头
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范围为 ２．５～１６ｍ，设计最大发电流量 ７４５０ｍ ?ｓ。
长洲枢纽库区是典型的河道型水库，按照工程可行性研究报告确定的调度规则，为了减少库区淹
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没损失，汛期 ５—１０月水库水位控制在 １８．６ｍ运行。当入库流量达到 １６３００ｍ ?ｓ及以上时，尾水顶
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托效应明显 ［１２］ ，发电水头不足，电站必须停止发电以保障机组安全；当入库流量大于 ２１０００ｍ ?ｓ时，
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溢洪道 ４３孔闸门全部敞开泄洪（简称 “敞泄”，Ｑ 敞泄 ＝ ２１０００ｍ ?ｓ）。
经评估统计，长洲枢纽洪水预报精度达到 《水文情报预报规范》（ＧＢ?Ｔ２２４８２—２００８）要求的甲级
标准，洪水预报有效预见期为 ３～５ｄ，洪水预报的精度和有效预见期满足开展汛期运行水位动态控制
的基本要求 ［１３］ 。以未来 ７２ｈ的预报入库流量可以作为来水变化趋势的定性分析；未来 ４８ｈ洪水预报
成果较为可靠，可以用于调洪演算定量分析；未来 ２４ｈ预报成果精度较高，可用于洪水调度决策分
析。为确保水库动态调度不降低原防洪标准，必须在预见期 ４８ｈ内确保洪水入库前将水库运行水位预
泄至 １８．６ｍ以下，枢纽泄洪能力可满足预泄调度需要，同时考虑库区岸坡稳定要求，水库水位消落速度
小于 ０．５ｍ?ｄ，综合以上因素确定水库汛期浮动调度的水位上限为 １９．６ｍ。
２．２ 汛期运行水位动态控制方案设计 在对汛期降雨、洪水规律进行成因分析和数理统计基础上，根
据洪水量级及发生概率大小，提出了汛期分期方案 ［１４］ 。按照分期控制和浮动调度两种思路 ［１５］ ，本文
提出两套汛期运行水位控制优化方案：（ １）方案一是根据入库流量大小，在［１８．６，１９．６］范围内进行
水库运行水位动态控制调度，称 “汛期运行水位动态控制方案”（简称 “动态控制方案”）；（２）方案二
考虑前汛期、后汛期洪水风险相对较小，延长前汛期 ５月水位在 １９．６ｍ的持续运行时间，主汛期 ６—８
月按原设计汛限水位控制，后汛期 ９月提前回蓄至正常蓄水位，称 “汛期运行水位分期控制方案”
（简称 “分期控制方案”）。以长洲枢纽现状调度方案作为参照方案（简称 “常规控制方案”），即前汛
期、主汛期、后汛期均维持在 １８．６ｍ运行，汛末 １０月 １日起逐渐回蓄至 ２０．６ｍ运行。
当预报未来 ７２ｈ有洪水入库时，以上方案均需要通过预泄将水位回落至 １８．６ｍ以下。本文围绕
以上 ３个方案进行对比研究，动态控制、分期控制、常规控制等 ３套方案在汛期各阶段运行水位上
限，如图 １所示。

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