考慮水電調(diào)蓄的西江水庫(kù)群應(yīng)急防洪調(diào)度研究

王方方，雷曉輝，彭 勇，王 旭，江 哲,3，宋 巍

(1.大連理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038； 3.南昌航空航天大學(xué)信息學(xué)院，南昌 330063；4. 北京市南水北調(diào)團(tuán)城湖管理處，北京100089)

西江流域受地區(qū)季風(fēng)氣候影響，降雨時(shí)空分布不均且雨量年際變化大，洪水類型組成多樣且存在較強(qiáng)突發(fā)性。流域上規(guī)劃的控制性防洪水庫(kù)除干流上的龍灘水庫(kù)、支流郁江上的百色水庫(kù)、老口水庫(kù)和支流桂江上的青獅潭水庫(kù)已建成外，大藤峽水利樞紐、洋溪水庫(kù)等重要控制性防洪工程都尚未完工，且沿岸堤防基礎(chǔ)薄弱，在應(yīng)對(duì)突發(fā)洪水事件時(shí)防洪能力有限且響應(yīng)不及時(shí)。如2015年11月份的流域突發(fā)洪水，由于缺乏有效的應(yīng)急措施給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。西江整個(gè)流域上分布有59個(gè)水電站，其中相當(dāng)一部分中大型水電站如西津、巖灘、紅花等電站的安全庫(kù)容并未被充分利用，因此考慮在流域應(yīng)急防洪中對(duì)具有防洪潛力的中大型水電站實(shí)施有效管理形成完整的防洪減災(zāi)體系。

近年來(lái)諸多學(xué)者對(duì)西江流域的防洪開(kāi)展了卓有成效的工作，劉攀等[1]基于聚合—分解框架，構(gòu)建了百色、龍灘、青獅潭3個(gè)并聯(lián)水庫(kù)的防洪調(diào)度函數(shù)，采用遺傳算法實(shí)現(xiàn)西江防洪水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度模擬。胡秀英[2]針對(duì)常規(guī)調(diào)度規(guī)則存在的不足建立了龍灘水庫(kù)、大藤峽水庫(kù)的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型，并對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，在梧州站實(shí)現(xiàn)了較于常規(guī)更好的削峰效果。解曉晨[3]結(jié)合百色水庫(kù)、老口水庫(kù)的防洪調(diào)度原則以及邕江防洪大堤的防洪能力，建立庫(kù)堤聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度模型，對(duì)百色水庫(kù)和老口水庫(kù)的實(shí)際調(diào)度運(yùn)行有一定的指導(dǎo)意義。然而上述聯(lián)合調(diào)度方式尚不能滿足流域的應(yīng)急防洪需求，并未充分發(fā)揮流域防洪潛力。

西江流域內(nèi)具備防洪能力的水庫(kù)一般是以自身下游的防洪控制點(diǎn)作為調(diào)控目標(biāo)，采用經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)防洪水庫(kù)進(jìn)行單庫(kù)調(diào)洪或兩三庫(kù)聯(lián)調(diào)[4]，庫(kù)容的限制使防洪作用有限，面對(duì)近年來(lái)頻繁發(fā)生大洪水的應(yīng)急防洪尚存在很大安全隱患。因此，有必要開(kāi)展水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度方案研究，結(jié)合流域的洪水特性和工程特性，在突發(fā)洪水應(yīng)急防洪中積極合理利用中大型水電站安全庫(kù)容，充分發(fā)揮各水庫(kù)防洪潛力，并對(duì)不同防洪目標(biāo)采取針對(duì)性調(diào)度決策，解決不同防洪控制點(diǎn)之間的安全沖突，以實(shí)現(xiàn)西江沿程縣市整體防洪效果最優(yōu)，為進(jìn)一步加強(qiáng)流域防洪調(diào)度統(tǒng)一管理和廣西經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)健發(fā)展奠定環(huán)境基礎(chǔ)。

1 水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建

流域水庫(kù)群的應(yīng)急調(diào)度是針對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的優(yōu)化調(diào)度，需要考慮實(shí)際調(diào)度中的時(shí)效性并且最大程度利用庫(kù)群有效庫(kù)容。西江流域現(xiàn)有的防洪措施僅為大型防洪工程如龍灘、百色、老口水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度，對(duì)下游斷面的防洪能力有限且對(duì)突發(fā)洪水的應(yīng)急響應(yīng)不及時(shí)。流域上中大型水電站一般按照徑流式進(jìn)行調(diào)節(jié)下泄，并不參與流域防洪。針對(duì)西江流域工程特性，僅按照其經(jīng)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行應(yīng)急防洪已不能滿足安全要求，而流域中具備防洪潛力的中大型水電站可以輔助削峰滯洪，影響水庫(kù)下游洪水過(guò)程，因此在流域水庫(kù)群應(yīng)急防洪調(diào)度模型中考慮挖掘中大型水電站的防洪潛力共同參與應(yīng)急調(diào)度。

1.1 應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)

流域水庫(kù)群的應(yīng)急調(diào)度與常規(guī)調(diào)度的區(qū)別在于應(yīng)急調(diào)度為針對(duì)防洪斷面出現(xiàn)超安全泄量洪水過(guò)程的非常規(guī)調(diào)度，因此需要根據(jù)防洪斷面的來(lái)水情況來(lái)判斷是否啟動(dòng)應(yīng)急方案。在西江流域中主要防洪控制斷面為流域上游紅水河上的遷江斷面，其匯入柳江后的武宣斷面和下游黔江的梧州斷面，根據(jù)不同斷面的防洪要求相應(yīng)選擇參與應(yīng)急防洪的水庫(kù)和電站實(shí)施應(yīng)急方案。同時(shí)由于應(yīng)急調(diào)度的時(shí)限特征使得需要考慮實(shí)際調(diào)度中的時(shí)效性，盡量減少閘門啟閉頻次來(lái)縮短應(yīng)急時(shí)間。

1.2 西江應(yīng)急防洪調(diào)度網(wǎng)絡(luò)概化

西江流域涉及柳江、郁江、桂江等多條支流，共59個(gè)電站，25個(gè)防洪水庫(kù)，流域防洪對(duì)象主要為沿江各防洪市城區(qū)，選擇防洪控制斷面從流域主要控制水文站選擇。紅水河下游控制流域的重點(diǎn)水文站為遷江站；黔江干流有廣西重點(diǎn)防洪市縣武宣縣；郁江流域的重點(diǎn)防洪城市為省會(huì)南寧；西江干流選僅有的梧州市為作為防洪目標(biāo)。流域水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度模型的建立需要對(duì)現(xiàn)有的眾多樞紐進(jìn)行篩選，根據(jù)水庫(kù)地理位置、控制洪水來(lái)源的比重、防洪庫(kù)容的大小及擔(dān)任綜合利用任務(wù)的情況進(jìn)行擇優(yōu)處理，篩選之后建立如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)圖根據(jù)防洪控制站將整個(gè)流域分為紅水河、柳江、郁江和黔江四部分，各部分包含該區(qū)域?qū)?yīng)的控制斷面，以及斷面上游參與防洪的水庫(kù)和水電站。常規(guī)調(diào)度以龍灘、百色和老口按防洪調(diào)度規(guī)則聯(lián)合調(diào)度承擔(dān)防洪任務(wù)，水庫(kù)群應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度則在其常規(guī)防洪任務(wù)外，由巖灘、樂(lè)灘對(duì)龍灘未控洪水或遷江斷面的洪水進(jìn)行蓄洪滯洪；遭遇柳江大洪水時(shí)，輔以紅花電站和大浦水庫(kù)進(jìn)行滯洪對(duì)武宣斷面進(jìn)行錯(cuò)峰；遭遇郁江大洪水時(shí)，除了武宣斷面對(duì)紅水河上游的攔洪，輔以西津、長(zhǎng)洲等電站對(duì)百色和老口防洪能力之外的洪水進(jìn)行調(diào)蓄，共同保障梧州斷面的安全。對(duì)于省會(huì)南寧，其上游已經(jīng)建有百色和老口兩座大型防洪水庫(kù)，有相對(duì)安全的防洪保障，且其上游電站的庫(kù)容值相對(duì)較小，因此不再考慮電站的優(yōu)化。

圖1 西江流域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of Xijiang river basin

1.3 優(yōu)化變量

水庫(kù)群實(shí)時(shí)應(yīng)急防洪調(diào)度需要較高的操作性以及時(shí)效性，因此需要盡量減少泄洪改變次數(shù)以減少閘門啟閉頻次。在聯(lián)合應(yīng)急防洪調(diào)度中根據(jù)來(lái)水過(guò)程分階段調(diào)度，即開(kāi)始優(yōu)化之前、優(yōu)化期間和優(yōu)化終止之后3個(gè)階段。優(yōu)化之前和優(yōu)化之后按照天然來(lái)水過(guò)程進(jìn)行下泄；優(yōu)化期間則根據(jù)錯(cuò)峰或滯洪需求對(duì)泄量按照某一定值下泄。因此每個(gè)電站整個(gè)優(yōu)化過(guò)程中需要優(yōu)化3個(gè)變量：開(kāi)始優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)、優(yōu)化期間泄量和結(jié)束優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)。水庫(kù)群應(yīng)急調(diào)度模型中具體優(yōu)化變量的個(gè)數(shù)根據(jù)防洪控制斷面決定，不同的控制斷面其削峰效果的優(yōu)良取決于該斷面上游各水庫(kù)的泄流過(guò)程，因此變量個(gè)數(shù)是動(dòng)態(tài)的。例如以武宣斷面作為防洪斷面時(shí)，龍灘水庫(kù)和大埔水庫(kù)按照原來(lái)擬定規(guī)則進(jìn)行調(diào)洪，巖灘、樂(lè)灘和紅花電站參與優(yōu)化調(diào)度輔助削峰，此時(shí)優(yōu)化變量包括3個(gè)電站的優(yōu)化起止時(shí)間點(diǎn)和優(yōu)化泄量，共9個(gè)優(yōu)化變量。以此類推，梧州站作為防洪斷面則共15個(gè)優(yōu)化變量。3階段控制有利于統(tǒng)一各個(gè)調(diào)洪水電站的應(yīng)急調(diào)洪原則，減少操作時(shí)間，充分利用庫(kù)群安全庫(kù)容，發(fā)揮上游各庫(kù)庫(kù)容補(bǔ)償作用。

1.4 約束條件

在水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度模型中同時(shí)存在防洪水庫(kù)和水電站。兩者設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，調(diào)洪庫(kù)容也應(yīng)區(qū)分約束。鑒于安全考慮，防洪水庫(kù)利用汛限水位和防洪高水位之間的庫(kù)容來(lái)調(diào)洪，水電站利用汛限水位和正常高水位之間的庫(kù)容作為安全庫(kù)容[6,7]。從汛限水位起調(diào)，時(shí)段長(zhǎng)采用1 h，針對(duì)7 d的短期洪水進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度。具體約束條件如下。

水量平衡約束：

Vn(t)=Vn(t-1)+[Qnin(t)-Qnout(t)]Δt

(1)

庫(kù)容約束：

(2)

水庫(kù)泄流能力約束：

Qnout(t)≤Qnmax[Zn(t)]

(3)

邊界條件約束：

Vn(0)=Vnb

(4)

馬斯京根流量演算約束：

Qk(t)=Ck0Qk-1(t)+Ck1Qk-1(t-1)+

Ck2Qk(t-1)+Qkq(t)

(5)

時(shí)段長(zhǎng)約束：

0

(6)

式中：Qnin(t)和Qnout(t)分別為t時(shí)刻第n個(gè)水庫(kù)的入庫(kù)和下泄流量；Δt為計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)度；Vn(t)、Vnmin(t)和Vnmax(t)分別為t時(shí)刻第n個(gè)水庫(kù)的庫(kù)容、最小和最大允許庫(kù)容，下標(biāo)1和2分別代表防洪水庫(kù)和電站；Zn(t)和Qnmax[Zn(t)]分別為t時(shí)刻第n個(gè)水庫(kù)的水位和該水位對(duì)應(yīng)的下泄能力；Vnb為第n個(gè)水庫(kù)調(diào)度期起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容；Qk(t)、Qk-1(t)、Qkq(t)分別為第k個(gè)馬斯京根演算河段上、下斷面第t時(shí)段的平均流量及演算河段的區(qū)間入流；ck0、ck1、ck2為第k個(gè)馬斯京根演算河段的演進(jìn)參數(shù)；Tn1和Tn2為開(kāi)始優(yōu)化時(shí)間和終止優(yōu)化時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)段；T為總時(shí)段數(shù)。

1.5 目標(biāo)函數(shù)

采用流域防洪斷面最大削峰[3]為目標(biāo)。將流域網(wǎng)絡(luò)概化水庫(kù)群視為整體，充分發(fā)揮流域內(nèi)各水庫(kù)間的庫(kù)容補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，使下游防洪控制點(diǎn)的最大流量最小，最大程度提高防洪效益。應(yīng)急防洪調(diào)度目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)形式如下：

(7)

式中：q*max為防洪控制斷面的最大流量的最小值，m3/s ；Qw(t)為時(shí)段t防洪控制斷面平均流量，m3/s；T為調(diào)度時(shí)段總數(shù)。

1.6 模型求解及程序?qū)崿F(xiàn)

前文已將流域水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)最小值優(yōu)化模型，選用適合于大范圍約束下優(yōu)化的GA算法進(jìn)行求解。GA算法[10]是一種借鑒生物界的適者生存、優(yōu)勝劣汰遺傳機(jī)制演化而來(lái)的高效隨機(jī)化搜索方法。按照GA算法對(duì)庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行種群初始化、交叉、變異及選擇4個(gè)環(huán)節(jié)迭代計(jì)算至進(jìn)化到最大代數(shù)，選出最后一代種群中適應(yīng)度最小個(gè)體，其元素代表的變量參數(shù)值即為優(yōu)化所求取值，計(jì)算結(jié)束。為了實(shí)現(xiàn)流域控制斷面和庫(kù)群調(diào)洪方式的動(dòng)態(tài)選擇，運(yùn)用程序針對(duì)水庫(kù)群應(yīng)急防洪優(yōu)化調(diào)度模型建立通用化系統(tǒng)[8]，系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)行控制和結(jié)果輸出三部分。

系統(tǒng)輸入主要對(duì)模型計(jì)算的數(shù)據(jù)格式及模型參數(shù)進(jìn)行處理。選用簡(jiǎn)單高效的mysql數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[9]，方便數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和模型調(diào)用。

運(yùn)行控制是系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)選擇的應(yīng)急防洪目標(biāo)確定控制斷面；根據(jù)洪水大小或削峰量的需求對(duì)參與調(diào)洪的水庫(kù)下泄方式進(jìn)行設(shè)置，在系統(tǒng)中水庫(kù)下泄方式分為優(yōu)化和常規(guī)下泄兩種屬性，對(duì)小洪水或非汛期，調(diào)度防洪水庫(kù)即可滿足防洪需求，調(diào)度電站反而會(huì)增加操作的復(fù)雜性，而在應(yīng)急防洪中可根據(jù)防洪斷面的需要增加或減少流域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中參與優(yōu)化調(diào)度的水庫(kù)或電站，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)其屬性設(shè)置進(jìn)行模型計(jì)算。

在運(yùn)行控制中計(jì)算結(jié)束后系統(tǒng)輸出部分即可展示調(diào)度結(jié)果。在結(jié)果中比較水庫(kù)群常規(guī)和聯(lián)合優(yōu)化下泄的情況下防洪斷面的來(lái)水過(guò)程，同時(shí)展示各個(gè)防洪斷面上游各水庫(kù)的來(lái)水和泄洪過(guò)程，便于分析比較調(diào)度方式的合理性。

2 案例分析

典型年洪水選取的依據(jù)為對(duì)流域防洪較為不利的實(shí)測(cè)洪水過(guò)程。本次研究中選擇西江流域整體防洪目標(biāo)梧州站實(shí)測(cè)洪峰流量較大的不同類型洪水作為典型，選取1962、1966、1968、1970、1974、1976、1978、1983、1994、1996、1998、2001、2002年共13場(chǎng)洪水。13場(chǎng)典型洪水過(guò)程又可以分為上中游型、中下游型及全流域型3種洪水類型。

2.1 洪水處理

由以上分析選擇遷江、武宣和梧州站為防洪斷面，斷面洪水達(dá)到其安全泄量時(shí)即運(yùn)用應(yīng)急調(diào)度模型對(duì)其上游進(jìn)行調(diào)洪。根據(jù)防洪斷面對(duì)應(yīng)安全泄量的設(shè)計(jì)頻率按照峰值同倍比放大對(duì)典型年洪水過(guò)程進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成按照典型年法進(jìn)行分配。對(duì)13場(chǎng)典型洪水分類型進(jìn)行常規(guī)和模型優(yōu)化調(diào)度，各防洪控制斷面結(jié)果對(duì)比展示見(jiàn)表1。

表1 應(yīng)急調(diào)度和常規(guī)調(diào)度結(jié)果 m3/s

2.2 各站調(diào)度結(jié)果對(duì)比及分析

3個(gè)防洪控制斷面所在地理位置不同，因此針對(duì)不同類型的洪水削峰效果也有區(qū)別，分別對(duì)3個(gè)防洪控制站在不同類型洪水下的常規(guī)和應(yīng)急調(diào)度結(jié)果進(jìn)行比較分析。

對(duì)于紅水河下游重要防洪控制站遷江站，其對(duì)應(yīng)安全泄量值為1.64 萬(wàn)m3/s，將各典型年洪水按照相應(yīng)20年一遇頻次的倍比系數(shù)進(jìn)行放大得出設(shè)計(jì)洪水。常規(guī)調(diào)度的設(shè)置為龍灘水庫(kù)按常規(guī)下泄，其他電站按徑流式下泄；優(yōu)化結(jié)果對(duì)應(yīng)的模型設(shè)置為在龍灘按照原來(lái)規(guī)則調(diào)度的基礎(chǔ)上對(duì)遷江上游的巖灘和樂(lè)灘優(yōu)化下泄，利用水電站安全庫(kù)容進(jìn)行滯洪。對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，常規(guī)調(diào)度結(jié)果平均削峰2 275 m3/s，優(yōu)化平均削峰2 750 m3/s。對(duì)于全流域型洪水平均削峰多600 m3/s；上中游型洪水平均削峰多750 m3/s；中下游型洪水平均削峰多500 m3/s。

對(duì)比遷江站整體削峰效果發(fā)現(xiàn)上中游型較好，主要是因?yàn)榱饔蛏现杏涡秃樗饕獊?lái)自紅水河一帶，峰高量急，而中下游和全流域型洪水中郁江和黔江洪水所占比例較大，遷江一帶洪水過(guò)程較為平穩(wěn)。其中1976年洪水優(yōu)化作用尤其明顯，主要是因?yàn)樵搱?chǎng)次洪水龍灘和巖灘區(qū)間洪水所占比例較大，因此優(yōu)化過(guò)程的滯洪效果較為明顯，見(jiàn)圖2。相比1966和1983年洪水常規(guī)和優(yōu)化效果相差不多，主要是因?yàn)樵摯魏樗饕獊?lái)源為龍灘上游，因此優(yōu)化作用不明顯。

圖2 1976年洪水對(duì)比結(jié)果Fig.2 Comparison result of flood in 1976

對(duì)于黔江下游沿岸重要防洪控制站點(diǎn)武宣站，其安全泄量為20年一遇對(duì)應(yīng)3.63 萬(wàn)m3/s。表1中常規(guī)結(jié)果對(duì)應(yīng)的是柳江和紅水河上的防洪水庫(kù)即大埔和龍灘常規(guī)下泄；模型優(yōu)化結(jié)果對(duì)應(yīng)的設(shè)置則為在常規(guī)規(guī)則調(diào)度的基礎(chǔ)上，對(duì)遷江斷面上游的巖灘和樂(lè)灘優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行滯洪，同時(shí)對(duì)柳江上的紅花電站優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行輔助錯(cuò)峰，結(jié)果顯示，常規(guī)調(diào)度結(jié)果平均削峰2 450 m3/s，優(yōu)化平均削峰3 100 m3/s。對(duì)于全流域型洪水平均削峰多700 m3/s；上中游型洪水平均削峰多750 m3/s；中下游型洪水平均削峰多300 m3/s。

上中游型洪水集中在柳江和紅水河即武宣站以上區(qū)域，尤見(jiàn)1970年洪水，經(jīng)過(guò)峰值同倍比放大后遷江水文站洪峰流量為1.995 萬(wàn)m3/s，柳州水文站洪峰流量為1.635 萬(wàn)m3/s。經(jīng)過(guò)常規(guī)泄洪和模型優(yōu)化，武宣站的洪峰分別減少到3.185和3.310 萬(wàn)m3/s，見(jiàn)圖3。中下游型洪水中暴雨中心主要集中在郁江和黔江干流，且紅水河和柳江的峰現(xiàn)時(shí)間不同，洪峰疊加不明顯，因此相對(duì)上中游型洪水削峰量偏小。對(duì)于2002年出現(xiàn)的優(yōu)化值小于常規(guī)值，可能是因?yàn)閮?yōu)化變量中泄量的優(yōu)化個(gè)數(shù)太少導(dǎo)致。1978年出現(xiàn)的其中某些值出現(xiàn)反常，可能是由于根據(jù)有限典型年水文數(shù)據(jù)優(yōu)化出的馬斯京根參數(shù)的適用性有限。

圖3 上中游型洪水對(duì)比結(jié)果Fig.3 Comparison result of upper-middle reaches type flood

對(duì)于梧州站，它的調(diào)度結(jié)果來(lái)自對(duì)全流域的控制，常規(guī)結(jié)果中對(duì)龍灘、百色和老口以及大埔水庫(kù)進(jìn)行常規(guī)調(diào)度，優(yōu)化結(jié)果來(lái)自對(duì)流域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中常規(guī)調(diào)度結(jié)合電站的綜合優(yōu)化調(diào)度。分析發(fā)現(xiàn)模型整體優(yōu)化比常規(guī)多削峰1 100 m3/s；對(duì)于全流域型洪水，優(yōu)化調(diào)度平均多削峰1 200 m3/s；對(duì)于上中游型洪水，可使梧州平均削峰多600 m3/s；對(duì)于中下游型洪水，可使梧州平均削峰大約多900 m3/s。

分析發(fā)現(xiàn)梧州站中全流域型洪水削峰效果最優(yōu)。全流域型洪水的降雨范圍比較大且組合疊加較好，使得洪水量級(jí)沿柳江、黔江和干流逐漸增大，最后在梧州站達(dá)到其安全泄量4.120 萬(wàn)m3/s。1962年全流域洪水郁江和紅水河來(lái)水均峰高量大且洪水疊加明顯，西津電站發(fā)揮錯(cuò)峰作用的同時(shí)長(zhǎng)洲電站有效攔洪，梧州水文站經(jīng)過(guò)常規(guī)泄洪和系統(tǒng)優(yōu)化洪峰分別減少到3.490和3.360 萬(wàn)m3/s，過(guò)程見(jiàn)圖4。對(duì)于其他類型的洪水，由于梧州站的來(lái)水受全流域綜合調(diào)度的影響，因此削峰效果同樣優(yōu)于其他控制斷面。

圖4 全流域型洪水對(duì)比結(jié)果Fig.4 Comparison result of total basin type flood

2.3 綜合分析

綜合分析發(fā)現(xiàn)，模型應(yīng)急優(yōu)化防洪調(diào)度結(jié)果整體優(yōu)于常規(guī)防洪調(diào)度結(jié)果，對(duì)全流域型洪水模型優(yōu)化的優(yōu)越性更明顯。且針對(duì)不同的洪水類型各站的優(yōu)化特性也有區(qū)別。梧州站對(duì)全流域型洪水的應(yīng)急調(diào)度效果顯著，武宣站在上中游型洪水中實(shí)現(xiàn)了較好的錯(cuò)峰，遷江站對(duì)上中游型洪水中紅水河流域占主要比例的晚發(fā)型洪水實(shí)現(xiàn)較好削峰。但是偶爾會(huì)出現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果不及常規(guī)調(diào)度的情況，這是因?yàn)槟Ｐ蛢?yōu)化中調(diào)洪期間對(duì)泄量的優(yōu)化并未多次分級(jí)，而是采用單一泄量進(jìn)行調(diào)度，使得優(yōu)化過(guò)程存在一定局限性。針對(duì)上述情況，可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行多次模型計(jì)算，從中擇優(yōu)選取。其中部分年份常規(guī)調(diào)度結(jié)果比實(shí)際值大，主要是由于馬斯京根參數(shù)率定結(jié)果的適用性有限，以及區(qū)間洪水的推求過(guò)程中集雨面積誤差較大造成的，但是不影響整體優(yōu)化相對(duì)常規(guī)的優(yōu)越性。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)西江流域的洪水及工程特性，在應(yīng)急狀態(tài)下調(diào)用中大型水電站的安全庫(kù)容，進(jìn)行滯洪錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，并建立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模型通用化，方便控制斷面及庫(kù)群調(diào)洪方式的動(dòng)態(tài)選擇，滿足不同利益主體的需求，經(jīng)過(guò)對(duì)不同類型洪水的案例分析運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了比常規(guī)調(diào)度更優(yōu)的削峰，使得西江流域沿江城市得到更好的安全保障。

在本次研究中為了便于應(yīng)急實(shí)時(shí)控制，優(yōu)化變量的階段控制較為簡(jiǎn)單，在實(shí)際調(diào)洪中可以多樣分級(jí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)更好的削峰效果。防洪與發(fā)電應(yīng)盡量結(jié)合，由于本文研究的是對(duì)洪水的短期應(yīng)急控制，暫時(shí)沒(méi)有考慮發(fā)電，西江流域儲(chǔ)存豐富的電能，在對(duì)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的洪水研究中可以把發(fā)電、生態(tài)、航運(yùn)等同時(shí)作為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)權(quán)衡的效益分析。防洪效益的估量要實(shí)事求是，由于西江流域涉及眾多城市和水利樞紐，不確定因素較多，因此在模型運(yùn)用時(shí)要適當(dāng)留有余地。

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