摘要：烏東德、白鶴灘水庫(kù)投運(yùn)后，長(zhǎng)江上游水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度為進(jìn)一步提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位創(chuàng)造了有利條件。為提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，針對(duì)金沙江下游梯級(jí)防洪庫(kù)容投入運(yùn)用條件，基于三峽壩址不同典型年的不同頻率設(shè)計(jì)洪水，開(kāi)展了荊江防洪和庫(kù)區(qū)回水風(fēng)險(xiǎn)分析，提出了金沙江下游梯級(jí)配合三峽水庫(kù)的等比例分級(jí)攔蓄方式，在確保荊江及庫(kù)區(qū)防洪安全的前提下，提出了三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，給出了金下梯級(jí)預(yù)留防洪庫(kù)容與三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪庫(kù)容的等效關(guān)系。研究結(jié)果表明：提出的等比例分級(jí)攔蓄方式綜合了攔量和削峰兩種模式，有效利用了金下梯級(jí)防洪庫(kù)容，調(diào)度效果最好；提出的水位優(yōu)化運(yùn)用方案具備較好的防洪減災(zāi)效果，豐富完善了長(zhǎng)江上游水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度方案，可進(jìn)一步減少中下游超額洪量。研究成果可為長(zhǎng)江水庫(kù)群實(shí)際洪水調(diào)度提供技術(shù)支撐和決策參考。

關(guān) 鍵 詞：防洪補(bǔ)償; 控制水位； 風(fēng)險(xiǎn)分析； 荊江河段； 城陵磯地區(qū)； 金沙江下游； 三峽水庫(kù)

中圖法分類(lèi)號(hào)： TV697.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.02.001

0 引 言

長(zhǎng)江流域洪災(zāi)分布范圍廣、類(lèi)型多，以中下游平原區(qū)洪災(zāi)較為頻繁嚴(yán)重［1-2］。金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4座梯級(jí)水庫(kù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)金下梯級(jí)）與三峽水庫(kù)組成的巨型水庫(kù)群總防洪庫(kù)容大、防洪能力強(qiáng)，顯著改變了流域防洪調(diào)度格局［3-5］。在上游水庫(kù)群特別是金下梯級(jí)配合下，三峽水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中下游防洪能力進(jìn)一步加強(qiáng)［6］。當(dāng)長(zhǎng)江中下游主要是城陵磯地區(qū)有防洪需求時(shí)，鑒于三峽水庫(kù)距離中下游更近，直接動(dòng)用三峽水庫(kù)進(jìn)行攔洪防洪效果更好［7］。為此，應(yīng)通過(guò)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容置換三峽水庫(kù)對(duì)荊江補(bǔ)償防洪庫(kù)容，間接提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，以擴(kuò)大對(duì)城陵磯防洪作用［8］。

在上游水庫(kù)群配合下，進(jìn)一步提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度控制水位，須考察兩方面風(fēng)險(xiǎn)要素：① 保證荊江河段100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)；② 對(duì)庫(kù)區(qū)移民淹沒(méi)影響［9］。一方面，三峽水庫(kù)建成后，荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)由10 a一遇提高至100 a一遇，提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，會(huì)壓縮三峽水庫(kù)為荊江河段預(yù)留的防洪庫(kù)容空間。按極端情況考慮，提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位之后，接三峽水庫(kù)壩址100 a一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，應(yīng)確保荊江河段防洪安全。另一方面，三峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)移民標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇洪水，庫(kù)區(qū)回水推算條件是按對(duì)荊江補(bǔ)償調(diào)度方式進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算，擬定相應(yīng)的移民遷移調(diào)查線(xiàn)。按極端情況考慮，提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位之后，接三峽壩址20 a一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，應(yīng)保證回水水面線(xiàn)不超三峽庫(kù)區(qū)移民遷移調(diào)查線(xiàn)?？梢?jiàn)，在上游水庫(kù)群配合下，若要提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，荊江防洪安全和庫(kù)區(qū)回水安全是關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)［10］。目前，依據(jù)《三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）》［11］，在溪洛渡、向家壩等上游水庫(kù)群配合運(yùn)用下，在確保荊江河段100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)和庫(kù)區(qū)回水安全的前提下，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可由155.00 m提高至158.00 m。

隨著烏東德、白鶴灘水電站建成投運(yùn)，金下梯級(jí)總防洪庫(kù)容由55.53億m3擴(kuò)大至154.93億m 為進(jìn)一步提高城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位提供了有利條件。在《三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位研究Ⅰ：需求分析與優(yōu)化條件》［12］中，考慮金下梯級(jí)防洪庫(kù)容增量作用，提出了提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的有利條件，即在三峽水庫(kù)達(dá)到城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m后，金沙江下游梯級(jí)在預(yù)留40.93億m3防洪庫(kù)容的基礎(chǔ)上，尚有30億～60億m3富余防洪庫(kù)容可配合運(yùn)用。本文將在此基礎(chǔ)上，研究金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度優(yōu)化方式，分析進(jìn)一步提高城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位對(duì)荊江防洪和庫(kù)區(qū)防洪的影響，并綜合兩方面風(fēng)險(xiǎn)分析成果，提出考慮金下梯級(jí)水庫(kù)不同防洪庫(kù)容條件的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，從而為長(zhǎng)江水庫(kù)群防洪調(diào)度方案優(yōu)化和綜合決策提供技術(shù)支撐。

1 研究數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 不同典型洪水選擇

針對(duì)荊江防洪和庫(kù)區(qū)防洪的風(fēng)險(xiǎn)分析，根據(jù)長(zhǎng)江歷年發(fā)生的實(shí)際大洪水資料，選取1954，1981，1982，1998，2020年等典型洪水進(jìn)行研究，其中1954，1998，2020年洪水為全流域性洪水，1981年和1982年洪水為區(qū)域性洪水。這些洪水，實(shí)測(cè)資料可靠，基本能概括宜昌段以上洪水的一般特性，具有較好的代表性［13-14］。

對(duì)于不同典型洪水，由于洪水地區(qū)組成各異，使得金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度過(guò)程存在差異性，也導(dǎo)致三峽庫(kù)區(qū)回水淹沒(méi)影響具有差異性。本文針對(duì)以上5個(gè)典型的100 a一遇和20 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，以綜合分析荊江防洪風(fēng)險(xiǎn)和庫(kù)區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度方式 結(jié)合以往金下梯級(jí)與三峽水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中下游防洪調(diào)度各階段研究成果，參考不同形式的聯(lián)合防洪調(diào)度攔蓄模式，當(dāng)三峽水庫(kù)水位達(dá)到城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位后，以金下梯級(jí)防洪庫(kù)容進(jìn)行統(tǒng)一整體運(yùn)用，擬定金下梯級(jí)通過(guò)分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄、等泄量攔蓄等不同方式配合三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度［6-8，15］。

1.2.1 分級(jí)攔蓄方式

（1） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為2 000 m3/s。

（2） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、三峽水庫(kù)入庫(kù)超過(guò)55 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為 4 000 m3/s。

（3） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后三峽水庫(kù)入庫(kù)超過(guò)60 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為6 000 m3/s。

（4） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后三峽水庫(kù)入庫(kù)超過(guò)70 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為10 000 m3/s。

1.2.2 等蓄量攔蓄方式

（1） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、金下梯級(jí)來(lái)水不大于15 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為8 000 m3/s。

（2） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、金下梯級(jí)來(lái)水在15 000～20 000 m3/s之間時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為10 000 m3/s。

（3） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、金下梯級(jí)來(lái)水超過(guò)20 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為12 000 m3/s。

1.2.3 等泄量攔蓄方式

當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)最末一級(jí)向家壩水庫(kù)出庫(kù)流量按照2 500 m3/s控制。

2 金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪和庫(kù)區(qū)回水風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 荊江防洪風(fēng)險(xiǎn)分析

結(jié)合不同金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)防洪調(diào)度方式，以不同三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位作為起調(diào)水位，針對(duì)三峽壩址1954，1981，1982，1998，2020年不同典型100 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，計(jì)算三峽水庫(kù)調(diào)洪最高水位［13，16］。按極端情況考慮，提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位之后，接三峽壩址100 a一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，應(yīng)確保調(diào)洪高水位不超過(guò)171.00 m，金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪調(diào)度示意圖如圖1所示。具體計(jì)算條件為：① 三峽水庫(kù)水位達(dá)到158.00 m后，金下梯級(jí)分別以分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄、等泄量攔蓄等不同方式配合三峽水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度，減少匯入三峽水庫(kù)來(lái)水。② 以不同三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為起調(diào)水位，在金下梯級(jí)配合下，實(shí)施對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度，按沙市站水位不高于44.50 m進(jìn)行控制，相應(yīng)枝城站流量為56 700 m3/s［8］。為便于方案比較，本次調(diào)洪時(shí)，在三峽水庫(kù)水位超171.00 m后，仍按沙市站不高于44.50 m進(jìn)行控制。

當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為70.93億m3時(shí)，以分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄和等泄量攔蓄方式配合三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度的最高調(diào)洪水位見(jiàn)表1。由表1可知：針對(duì)5個(gè)典型的100 a一遇設(shè)計(jì)洪水，在金下梯級(jí)分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄和等泄量攔蓄方式配合下，三峽水庫(kù)分別從162.00，161.00 m和159.00 m起調(diào)，可控制調(diào)洪高水位不超171.00 m。

與此類(lèi)似，可根據(jù)分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄、等泄量攔蓄等不同方式，得到金下梯級(jí)40.93億，50億，60億，70億，80億，90億，100億m3等不同防洪庫(kù)容情況的三峽水庫(kù)調(diào)洪高水位。

2.2 庫(kù)區(qū)回水風(fēng)險(xiǎn)分析

結(jié)合不同的金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)防洪調(diào)度方式，以不同三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為起調(diào)水位，針對(duì)三峽壩址5個(gè)不同典型20 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，并開(kāi)展全調(diào)度時(shí)段三峽水庫(kù)回水計(jì)算分析，計(jì)算條件與2.1節(jié)一致［8，17-18］，庫(kù)區(qū)回水具體計(jì)算方式可參見(jiàn)文獻(xiàn)［19］。與荊江防洪風(fēng)險(xiǎn)分析類(lèi)似，按極端情況考慮，提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位之后，接三峽壩址20 a一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，應(yīng)確保庫(kù)區(qū)防洪安全，金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)回水示意圖見(jiàn)圖2。

當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為70.93億m3時(shí)，以分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄和等泄量攔蓄方式配合三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度，針對(duì)5個(gè)典型年的20 a一遇洪水逐一進(jìn)行調(diào)洪演算和回水推演，并對(duì)5組庫(kù)區(qū)回水水面線(xiàn)取外包，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，在金下梯級(jí)分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄方式配合下，三峽水庫(kù)在165.00 m以下起調(diào)時(shí)，遇壩址20 a一遇洪水，回水均于移民遷移線(xiàn)末端彈子田斷面以下尖滅；而在等泄量攔蓄方式配合下，三峽水庫(kù)在163.00 m以下起調(diào)時(shí)，遇壩址20 a一遇洪水，回水均于移民遷移線(xiàn)末端彈子田斷面以下尖滅。進(jìn)一步，為確保庫(kù)區(qū)回水安全，按照不高于庫(kù)區(qū)移民遷移線(xiàn)的要求，尤其是減少甚至避免長(zhǎng)壽縣附近淹沒(méi)，在金下梯級(jí)分級(jí)攔蓄配合下，三峽水庫(kù)從159.00 m起調(diào)可確保庫(kù)區(qū)防洪安全；而等蓄量、等泄量方式削峰能力不足，即便是從158.00 m起調(diào)也不能確保庫(kù)區(qū)回水安全。

與此類(lèi)似，可根據(jù)分級(jí)攔蓄、等蓄量攔蓄、等泄量攔蓄等不同方式，得到金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容情況的三峽水庫(kù)回水水位。

3 金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度優(yōu)化方式 綜合表1和表2，在同等金下梯級(jí)防洪庫(kù)容條件下，比較金下梯級(jí)分級(jí)、等蓄量、等泄量不同攔蓄方式配合三峽水庫(kù)防洪調(diào)度的荊江防洪和庫(kù)區(qū)回水計(jì)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：① 從荊江防洪來(lái)看，等蓄量、等泄量攔蓄方式調(diào)度效果不及分級(jí)攔蓄；② 從庫(kù)區(qū)回水來(lái)看，由于等蓄量攔蓄時(shí)金下梯級(jí)削峰能力不足、等泄量攔蓄時(shí)金下梯級(jí)動(dòng)用庫(kù)容過(guò)快，導(dǎo)致等蓄量、等泄量攔蓄方式的調(diào)度效果均較差?？梢?jiàn)分級(jí)攔蓄方式調(diào)度效果較好，但也需優(yōu)化分級(jí)攔蓄方式，以改善庫(kù)區(qū)回水影響。

進(jìn)一步分析可知，當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為70.93億m3時(shí)，在分級(jí)攔蓄方式下，遇1954，1981，1982，1998，2020年20 a一遇洪水時(shí)，金下梯級(jí)動(dòng)用防洪庫(kù)容分別為35.9億，31.1億，46.2億，32.0億m3和28.1億m 此時(shí)富余防洪庫(kù)容仍較多，可考慮加大攔蓄，以充分利用防洪庫(kù)容，發(fā)揮金下梯級(jí)攔蓄洪量和削減洪峰的能力。為此，以分級(jí)攔蓄方式為基礎(chǔ)，金下梯級(jí)視自身防洪庫(kù)容和三峽水庫(kù)入庫(kù)流量級(jí)別，擬定以下“等比例分級(jí)攔蓄”方式：

（1） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為2 000（1+A）m3/s；

（2） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、三峽水庫(kù)入庫(kù)超過(guò)55 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為4 000（1+A）m3/s；

（3） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、三峽水庫(kù)入庫(kù)超過(guò)60 000 m3/s時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為6 000（1+A）m3/s；

（4） 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過(guò)56 700 m3/s、三峽水庫(kù)入庫(kù)將達(dá)到70 000 m3/s以上時(shí)，金下梯級(jí)攔蓄速率為10 000（1+A）m3/s。

上述方式中，等比例系數(shù)A根據(jù)三峽水庫(kù)水位達(dá)到158.00 m時(shí)的金下梯級(jí)防洪庫(kù)容分級(jí)制定，按照“大水多攔、小水少攔”原則，統(tǒng)籌金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)的攔量與削峰綜合效果：① 有效針對(duì)100 a一遇洪水進(jìn)行攔量，控制三峽水庫(kù)調(diào)洪高水位不超171.00 m；② 有效針對(duì)20 a一遇洪水進(jìn)行削峰，在來(lái)水不大時(shí)適量動(dòng)用庫(kù)容以降低三峽水庫(kù)水位，在需要削峰時(shí)仍有較大庫(kù)容以大幅削峰來(lái)降低三峽水庫(kù)回水。根據(jù)不同防洪庫(kù)容時(shí)金下梯級(jí)攔蓄能力規(guī)律分析，通過(guò)多組等比例系數(shù)方案的調(diào)度效果分析比較，提出如表3所示的等比例系數(shù)A取值方式，等比例系數(shù)取值示意圖見(jiàn)圖3。

基于上述等比例分級(jí)攔蓄方式，考慮金下梯級(jí)70.93億m3防洪庫(kù)容，得到三峽水庫(kù)最高調(diào)洪水位和回水水位，見(jiàn)表4和表5。通過(guò)對(duì)比表4與表1、表5與表2可知：三峽水庫(kù)從162.00 m起調(diào)，調(diào)洪高水位不超171.00 m，可確保荊江防洪安全，與分級(jí)攔蓄方式結(jié)論一致；三峽水庫(kù)從161.00 m起調(diào)，可確保庫(kù)區(qū)防洪安全，優(yōu)于分級(jí)攔蓄方式。進(jìn)一步，比較不同金下梯級(jí)防洪庫(kù)容情況均表明，提出的等比例分級(jí)攔蓄方式相比分級(jí)攔蓄方式，均具有較強(qiáng)的攔量與削峰能力，調(diào)度效果更好。

4 金下梯級(jí)配合下三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案

4.1 基于等比例分級(jí)攔蓄方式的控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案

基于金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)等比例分級(jí)攔蓄方式，考慮金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容情況，分別針對(duì)5個(gè)典型100 a一遇洪水和20 a一遇洪水，得到三峽水庫(kù)最高調(diào)洪水位和回水水位，限于篇幅，結(jié)果不再列出。綜合分析金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容配合三峽水庫(kù)的荊江防洪和庫(kù)區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)，得到以下成果（見(jiàn)表6）：

（1） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為40.93億～50.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為158.00～159.00 m；

（2） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為50.00億～60.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為159.00～160.00 m；

（3） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為60.00億～70.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為160.00～161.00 m；

（4） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為70.00億～80.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為161.00～162.00 m；

（5） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容為80.00億～90.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為162.00～163.00 m；

（6） 當(dāng)金下梯級(jí)防洪庫(kù)容大于90.00億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為163.00 m。

為確保三峽水庫(kù)回水安全和荊江防洪安全，當(dāng)進(jìn)一步提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位時(shí)，金下梯級(jí)需預(yù)留的防洪庫(kù)容將逐步增加，每提高這一控制水位1 m（對(duì)應(yīng)三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容約為7.0億～7.5億m3），需增加金下梯級(jí)防洪庫(kù)容10億m3左右，表明金下梯級(jí)防洪庫(kù)容置換三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪庫(kù)容的等效關(guān)系為0.70～0.75。

進(jìn)一步，結(jié)合洪水預(yù)報(bào)，若預(yù)判場(chǎng)次洪水為中下游型洪水或流域型洪水，對(duì)后期洪水發(fā)展有充分把握時(shí)，則主要考慮1954年和1998年流域性大洪水典型年開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析，此時(shí)庫(kù)區(qū)回水風(fēng)險(xiǎn)不大。針對(duì)1954年和1998年典型設(shè)計(jì)洪水，通過(guò)分析金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容配合三峽水庫(kù)的荊江防洪和庫(kù)區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)，城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可在上述方案的基礎(chǔ)上，相應(yīng)繼續(xù)提高2 m。至此，基于金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)等比例分級(jí)攔蓄方式，在確保荊江河段和庫(kù)區(qū)回水安全的前提下，提出了考慮不同金下梯級(jí)防洪庫(kù)容的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案。

4.2 三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案合理性分析 近年來(lái)，長(zhǎng)江流域先后經(jīng)歷2010，2012，2016，2017，2020年等典型年洪水，基本包含了流域洪水的主要形式。其中，2010，2012年為上中游區(qū)域性較大洪水，水庫(kù)群主要對(duì)荊江實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度；2016，2017年為中下游區(qū)域性大洪水，水庫(kù)群主要對(duì)城陵磯實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度；2020年為流域性大洪水，先是出現(xiàn)在中下游，而后上中游同時(shí)發(fā)生洪水，水庫(kù)群先是對(duì)城陵磯實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度，而后同時(shí)對(duì)荊江和城陵磯實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度［20］。以下針對(duì)2016，2017年洪水以及2020年第2～3號(hào)洪水，開(kāi)展城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度結(jié)果與研究成果的實(shí)時(shí)分析對(duì)比。

2016年7月21日08：00三峽水庫(kù)水位達(dá)到158.00 m，此時(shí)金中梯級(jí)、雅礱江、金下梯級(jí)（考慮溪洛渡、向家壩水庫(kù)）動(dòng)用防洪庫(kù)容分別為9.37億，2.23億，17.47億m 其他上游水庫(kù)剩余防洪庫(kù)容也較多。基于實(shí)時(shí)決策，即便是僅考慮溪向梯級(jí)近40億m3防洪庫(kù)容配合，由表5可知，結(jié)合洪水預(yù)報(bào)三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可運(yùn)用至160.00 m。而實(shí)際調(diào)度中7月22日08：00三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯調(diào)洪最高水位為158.46 m，不超160.00 m，與研究成果相適應(yīng)。同時(shí)，158.46 m時(shí)僅溪向梯級(jí)有近40億m3防洪庫(kù)容配合，荊江和庫(kù)區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)均可控，表明實(shí)時(shí)調(diào)度決策安全可靠。

2017年三峽水庫(kù)最高水位為157.10 m，未超過(guò)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m，滿(mǎn)足《三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）》，同樣與研究成果相適應(yīng)。

2020年7月17日針對(duì)城陵磯防洪時(shí)，三峽水庫(kù)水位達(dá)158.00 m時(shí)上游水庫(kù)群防洪庫(kù)容情況見(jiàn)表7。此時(shí)金中梯級(jí)、雅礱江、金下梯級(jí)（考慮烏東德、溪洛渡、向家壩、白鶴灘水庫(kù)尚未建成）、岷江、烏江動(dòng)用防洪庫(kù)容分別為10.90億，4.20億，2.53億，4.13億m3和1.47億m 嘉陵江寶珠寺、亭子口水庫(kù)水位在汛限水位以下。即便僅考慮金下梯級(jí)、雅礱江梯級(jí)、金中梯級(jí)配合，后續(xù)可配合三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容近100億m3。由表5可知，結(jié)合洪水預(yù)報(bào)三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位最高可運(yùn)用至165.00 m，當(dāng)考慮其他水庫(kù)配合時(shí)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可更高。而針對(duì)2020年第2～3號(hào)洪水，7月20日08：00三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償最高水位為164.50 m，未超過(guò)165.00 m，與研究成果相適應(yīng)。7月22日08：00金下梯級(jí)、雅礱江梯級(jí)、金中梯級(jí)的總體剩余防洪庫(kù)容超85億m 對(duì)應(yīng)于三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償水位164.50 m時(shí)，荊江和庫(kù)區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)均可控，加上此時(shí)岷江、嘉陵江、烏江等水庫(kù)群剩余防洪庫(kù)容也較多，也可配合金下梯級(jí)-三峽水庫(kù)運(yùn)用，以進(jìn)一步確保防洪安全。

可見(jiàn)，本文提出的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，與實(shí)際調(diào)度相比是合理可行的。建議在實(shí)際調(diào)度中，充分考慮長(zhǎng)江干支流來(lái)水不確定性、川渝河段和長(zhǎng)江中下游防洪需求，根據(jù)上游水庫(kù)群調(diào)度運(yùn)行態(tài)勢(shì)和三峽庫(kù)區(qū)及下游防洪形勢(shì)，協(xié)調(diào)多區(qū)域協(xié)同防洪控制要求，以上游水庫(kù)群留有可靠防洪庫(kù)容為前提，綜合擬定三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，科學(xué)調(diào)度，確保庫(kù)區(qū)及下游風(fēng)險(xiǎn)可控，以保障長(zhǎng)江防洪安全、提高水庫(kù)群綜合效益。

此外，基于提出的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，針對(duì)1931年流域型大洪水、1935年中下游型洪水、1954年流域型大洪水開(kāi)展了以三峽水庫(kù)為核心的水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度推演，均可減少中下游超額洪量。當(dāng)金下梯級(jí)多預(yù)留10億m3防洪庫(kù)容時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可抬高1 m，可減少長(zhǎng)江中下游分洪量6億～8億m3?？梢?jiàn)，在金下梯級(jí)配合作用下，進(jìn)一步提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位具有較好的防洪效益。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié) 論

針對(duì)金下梯級(jí)在三峽水庫(kù)水位達(dá)到158.00 m后有富余防洪庫(kù)容可配合運(yùn)用的有利條件，基于1954，1981，1982，1998，2020年典型年不同頻率設(shè)計(jì)洪水，從金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度（主要為攔蓄三峽水庫(kù)入庫(kù)洪量）和對(duì)庫(kù)區(qū)回水作用（主要為削減三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰）兩方面，對(duì)比了分級(jí)攔蓄、等蓄量、等泄量、等比例分級(jí)攔蓄4種配合方式的調(diào)度效果，提出的等比例分級(jí)攔蓄方式綜合了攔量和削峰兩種模式，有效利用了金下梯級(jí)防洪庫(kù)容，調(diào)度效果最好。進(jìn)一步，結(jié)合金下梯級(jí)等比例分級(jí)攔蓄方式，開(kāi)展了三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的風(fēng)險(xiǎn)分析，提出了考慮金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，具備較好的防洪減災(zāi)效果，為實(shí)際防洪調(diào)度提供了技術(shù)支撐和決策參考。

本次研究基于流域防洪安全的可靠穩(wěn)妥角度，秉持科學(xué)謹(jǐn)慎、逐步實(shí)踐、風(fēng)險(xiǎn)可控的調(diào)度理念，從嚴(yán)考慮各種計(jì)算條件，在確保100 a一遇洪水荊江防洪安全及20 a一遇洪水庫(kù)區(qū)回水安全的前提下，提出了考慮金下梯級(jí)不同防洪庫(kù)容的三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，例如，當(dāng)金下梯級(jí)可用防洪庫(kù)容大于60億m3時(shí)，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可達(dá)160.00 m；結(jié)合實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)，當(dāng)洪水為中下游型洪水或全流域型洪水，三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可達(dá)162.00 m。更進(jìn)一步，在實(shí)際洪水調(diào)度過(guò)程中，若三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量不大（此時(shí)庫(kù)區(qū)回水水面線(xiàn)不高），在保證庫(kù)區(qū)防洪安全的前提下，可結(jié)合洪水預(yù)報(bào)，進(jìn)一步相機(jī)提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，為防洪決策會(huì)商提供參考依據(jù)。

5.2 展 望

下一步，建議圍繞長(zhǎng)江上游干支流水庫(kù)群防洪庫(kù)容分配運(yùn)用方式、削峰配合調(diào)度參數(shù)優(yōu)化以及實(shí)時(shí)防洪調(diào)度實(shí)踐等方面進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究［7，15］。庫(kù)區(qū)回水是制約防洪補(bǔ)償控制水位進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素，需進(jìn)一步優(yōu)化金下梯級(jí)配合三峽水庫(kù)的削峰調(diào)度時(shí)機(jī)與參數(shù)，以提高削峰能力、有效降低回水；同時(shí)，細(xì)化金沙江中游、雅礱江、岷江、嘉陵江、烏江等梯級(jí)水庫(kù)群的防洪能力和可用防洪庫(kù)容，以充分挖掘上游干支流水庫(kù)群配合三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯的防洪作用；此外，結(jié)合未來(lái)長(zhǎng)江洪水調(diào)度實(shí)踐不斷擴(kuò)充樣本，并在實(shí)際洪水調(diào)度中擇機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，以?xún)?yōu)化完善雨-水-工-災(zāi)-險(xiǎn)情條件下三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位運(yùn)用方案。

三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，主要適用于長(zhǎng)江上游洪水不大、三峽水庫(kù)尚不需為荊江河段防洪而城陵磯地區(qū)防洪需求較大的情況，即主要針對(duì)中下游型洪水或流域型洪水。實(shí)質(zhì)上，針對(duì)上游型洪水或中小洪水，水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度的三峽水庫(kù)調(diào)洪高水位不超過(guò)158.00 m，進(jìn)一步提高三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪控制水位以提高防洪作用意義不大。如果是上游型洪水，城陵磯地區(qū)防洪需求不大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注上游防洪、荊江河段防洪和三峽庫(kù)區(qū)回水安全。而針對(duì)中小洪水，流域來(lái)水量級(jí)均不大，城陵磯防洪需求不大，金下梯級(jí)防洪庫(kù)容非常富余，且三峽水庫(kù)水位也不高，可擇機(jī)實(shí)施金下-三峽梯級(jí)水庫(kù)汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制運(yùn)用或中小洪水減壓調(diào)度。因此，在防洪安全、條件許可時(shí)，針對(duì)這兩種類(lèi)型洪水，可進(jìn)一步深化三峽水庫(kù)洪水資源化調(diào)度和中小洪水減壓調(diào)度［21-23］，探求金下-三峽梯級(jí)水庫(kù)防洪興利綜合效益最大化，這將是今后重點(diǎn)攻關(guān)的研究方向之一。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳桂亞，馮寶飛，李鵬.長(zhǎng)江流域水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度有效緩解了中下游地區(qū)防洪壓力［J］.中國(guó)水利，2016（14）：7-9.

［2］胡向陽(yáng)，丁毅，鄒強(qiáng)，等.面向多區(qū)域防洪的長(zhǎng)江上游水庫(kù)群協(xié)同調(diào)度模型［J］.人民長(zhǎng)江，2020，51（1）：56-63，79.

［3］陳輝，趙云發(fā)，梁志明.金沙江下游-三峽梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度技術(shù)及實(shí)踐［J］.人民長(zhǎng)江，2022，53（11）：203-210.

［4］謝雨祚，熊豐，郭生練，等.金沙江下游梯級(jí)與三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容互補(bǔ)等效關(guān)系研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2023，54（2）：139-147.

［5］水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).2023年長(zhǎng)江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃［R］.武漢：水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2023.

［6］李安強(qiáng)，張建云，仲志余，等.長(zhǎng)江流域上游控制性水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2013，44（1）：59-66.

［7］黃艷.長(zhǎng)江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案的實(shí)踐與思考：2020年防洪調(diào)度［J］.人民長(zhǎng)江，2020，51（12）：116-128，134.

［8］長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.金沙江下游四座梯級(jí)水庫(kù)配合下三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪調(diào)度控制水位優(yōu)化研究［R］.武漢：長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2023.

［9］張睿，李安強(qiáng)，丁毅.金沙江梯級(jí)與三峽水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度研究［J］.人民長(zhǎng)江，2018，49（13）：22-26.

［10］鄒強(qiáng)，胡向陽(yáng)，周曼.三峽水庫(kù)洪水資源利用Ⅱ：風(fēng)險(xiǎn)分析和對(duì)策措施［J］.人民長(zhǎng)江，2018，49（4）：11-16，22.

［11］中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司.三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）［R］.北京：水利部，2020.

［12］鄒強(qiáng)，胡挺，肖揚(yáng)帆，等.三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位研究Ⅰ：需求分析與優(yōu)化條件［J］.人民長(zhǎng)江，2024，55（1）：21-27.

［13］水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).三峽水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案［R］.武漢：水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2009.

［14］長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局.面向梯級(jí)水庫(kù)群防洪調(diào)度的螺山以上控制點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水研究［R］.武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局，2023.

［15］仲志余，鄒強(qiáng)，王學(xué)敏，等.長(zhǎng)江上游梯級(jí)水庫(kù)群多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度技術(shù)研究［J］.人民長(zhǎng)江，2022，53（2）：12-20.

［16］張尚弘，荊柱，安文杰，等.三峽及上游梯級(jí)水庫(kù)群特大洪水防洪能力研究［J］.中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2022，52（5）：795-806.

［17］長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.三峽水庫(kù)175 m以上區(qū)間實(shí)物指標(biāo)調(diào)查報(bào)告［R］.武漢：長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2014.

［18］長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.金沙江溪洛渡、向家壩水庫(kù)與三峽水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度研究［R］.武漢：長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2015.

［19］胡向陽(yáng)，鄒強(qiáng)，丁毅，等.一種基于庫(kù)區(qū)及下游風(fēng)險(xiǎn)決策反饋的水庫(kù)防洪調(diào)度計(jì)算方法：201910932715.3［P］.2022-06-03.

［20］金興平.水工程聯(lián)合調(diào)度在2020年長(zhǎng)江洪水防御中的作用［J］.人民長(zhǎng)江，2020，51（12）：8-14.

［21］胡向陽(yáng)，鄒強(qiáng)，周曼.三峽水庫(kù)洪水資源利用Ⅰ：調(diào)度方式和效益分析［J］.人民長(zhǎng)江，2018，49（3）：15-22.

［22］李鵬，李天成.金沙江下游-三峽梯級(jí)水庫(kù)不同時(shí)期調(diào)度策略研究［J］.水利水電快報(bào)，2022，43（10）：29-36.

［23］李肖男，傅巧萍，張松，等.三峽水庫(kù)汛期運(yùn)行水位運(yùn)用方式研究［J］.人民長(zhǎng)江，2022，53（2）：21-26，40.

（編輯：謝玲嫻）

Controlled water level of Three Gorges Reservoir carrying out compensation

dispatch to Chenglingji Area Ⅱ：risk analysis and operation schemeZOU Qiang HU Ting3，RAO Guanghui HE Xiaocong XIAO Yangfan3

（1.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China； 2.Hubei Key Laboratory of Basin Water Security，Wuhan 430010，China； 3.China Three Gorges Corporation，Yichang 443133，China）

Abstract： The joint operation of reservoir groups in the upper reaches of Changjiang River has created favorable conditions for further raising the flood control compensation level of Three Gorges Reservoir （TGR） to Chenglingji Area after the construction and operation of Wudongde Reservoir and Baihetan Reservoir.To raise the controlled water level of Three Gorges Reservoir carrying out compensation dispatch to Chenglingji Area，aiming at the operation conditions of the flood control storage capacity of the four reservoirs in the lower Jinsha River，as well as the design floods of different frequencies in different typical years at the Three Gorges dam site，risk analysis on Jingjiang Reach and reservoir backwater are performed，so an equal proportional and graded storage mode for cascade reservoirs on lower Jinsha River assisting TGR is proposed.Moreover，under the premise that the flood control risks of Jingjiang Reach and reservoir backwater are controllable，an optimal scheme for flood control compensation level with different flood control capacities of cascade reservoirs in the lower reaches of Jinsha River is present，and the equivalent relationship between the reserved flood control capacity is provided.The research results demonstrated that the proposed equal proportion graded storage mode integrates the two modes of storing quantity and peak shaving，effectively using the flood control storage capacity of cascade reservoirs in the lower Jinsha River with the best effect.The proposed optimal scheme has better flood control and disaster reduction effects，which can further reduce the excess flood volume in the middle and lower reaches of the Changjiang River.The research results can provide technical support for the actual Changjiang River flood control and decision-making reference.

Key words： flood control compensation；control level；risk analysis；Jingjiang Reach；Chenglingji area；lower reaches of Jinsha River；Three Gorges Reservoir

收稿日期：2023-03-01；接受日期：2023-09-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFC3200302）；中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司科研項(xiàng)目（0799240）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52009079）；長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司自主創(chuàng)新項(xiàng)目（CX2019Z44）

作者簡(jiǎn)介：鄒 強(qiáng)，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事水工程聯(lián)合調(diào)度研究。E-mail：zouqianghust@163.com