水庫調度圖

它以時間（月、旬）為橫座標以水庫水位或蓄水量為縱座標，由一些控制水庫蓄水量和供水量（或電站發電出力）的指示線，劃分出不同的供水區（或供電區），是指導長期調節水庫控制運用的主要工具。

編制水庫調度圖要考慮：水庫運行的安全性、電力系統運行的可靠性與經濟性。因此，根據徑流的時歷特性資料或統計特性資料，按水電站供電保證率高、發電量最大等所謂水庫運行調度的最優準則，預先編制出一組控制水電站水庫工作的水庫蓄水指示線即調度線（包括限制出力線、防破壞線、防棄水線、防洪調度線），由此調度線組成五個區：限制出力區、保證出力區、加大出力區、滿發出力區、防洪調度區。

為保證電力系統運行的可靠性，當水庫水位落在保證出力區時，水電站以保證出力運行，儘可能抬高水庫運行水位。當水庫水位落在限制出力線時，水電站應降低出力運行。當水庫水位落於防破壞線與防棄水線之間時，應加大水電站出力運行，減少棄水，提高水量利用率，以達到水電站經濟運行的目的。當水庫水位在汛限水位以上時，在電網安全許可的前提下，水電站的發電出力不應低於額定出力運行。在汛期，水庫水位達到防洪調度線，為保證水庫安全運行，水庫要泄洪。水庫調度原則是：按設計確定的綜合利用目標、任務、參數、指標及有關運用原則，在確保水庫工作安全的前提下，充分發揮水庫最大的綜合效益。 ^[2] 

水庫調度圖是指導水庫運行的工具，主要根據下游灌區農業灌溉需要，選擇相應於灌區設計保證率的不同年內徑流分配過程，通過對兩庫聯合進行完全年調節計算，而後經綜合分析後繪製水庫興利水位隨時間的變化範圍及過程。調度圖應用物理意義明確的時曆法繪製而成，概念清晰，圖形直觀，使用方便，可操作性強，對指導水庫的興利調度發揮了重要作用。但由於水庫調度圖的繪製，主要考慮了下游農業灌溉用水的需要，隨着水庫供水目標和供水優先序的調整，水庫的興利任務已由水庫開發初期的單目標農業供水，調整為以城市生活、工業為主要供水對象，農業為附帶供水對象的多目標供水，由於各用水部門的用水特性、用水量及用水保證程度不同，調度圖的繪製需要綜合考慮各用水户的組合特性，才能確保重點，兼顧一般，合理調度；其次，原水庫調度圖的繪製基本是以年調節方式為主，雖然在實際調度中考慮了多年運用情況，但其調度運用缺乏科學的理論指導，帶有一定的片面性和盲目性，尤其是當遭遇連續豐、枯水年時，易造成豐水年水資源的浪費和導致枯水年的水資源不足等問題，不能充分利用有限的水資源和發揮水庫工程的興利效益，尤其是隨着水庫以上流域水資源開發程度的提高，入庫水量呈逐年減少趨勢，水庫的科學調度愈發顯得重要。

水庫向灌區供水調度可以採用自動測報系統，但調度工作要求具有嚴密性和及時性。嚴密性就是要求制定調度計劃要嚴密，儘可能多地考慮一些影響因素；及時性就是要求調度工作要隨時做出區間徑流預報、灌區需水量等有關各種數據並及時進行修正。 ^[3] 

在水庫調度中廣泛採用的調度圖， 多以歷史實測徑流資料為樣本，根據水庫各設計參數值及特徵水位，進行徑流調節計算， 偏安全地決定各種調度方案的適用範圍， 即對於同一決策， 相應一定設計保證率的水文情況各種可能出現的水庫水位的包線， 即為所求的調度線。根據水庫的調節性能及其承擔的水利任務， 常見的有如下幾種類型。

為以興利(發電、灌溉、給水等)為主的水庫調度圖，其中圖(a)為年調節水庫調度圖，圖(b)為多年調節水庫調度圖。圖中線Ⅰ和線Ⅱ分別稱為防破壞線(保證供水線)和降低供水線，系在水庫保證正常供水前提下，相應設計枯水年份的各種可能出現的庫水位的外包線和內包線;線Ⅲ稱為防棄水線(加大供水線)，系在水庫按最大需水量(或電站最大過水能力)工作的條件下，相應豐水年份可能出現的庫水位的內包線。以上三條調度線將水庫以年度為週期的範圍內劃分為四個運行區並規定了相應的調度方式， 即：Ⅰ、Ⅱ兩線之間為保證正常供水區，水庫按保證運行方式調度;Ⅱ線與死水位水平線之間為降低供水區，水庫按降低供水方式調度，以減輕集中破壞的程度：Ⅰ、Ⅲ兩線之間為加大供水區，水庫按加大供水方式調度， 以充分利用餘水量興利，減少棄水量;Ⅲ線與正常蓄水位水平線之間為最大供水區，水庫按最大供水量調度。在實際運行調度中，不考慮水文預報， 即由不同時段(月、旬)的庫水位所在區域，決定水庫的調度方式(供水量、發電出力等)。 ^[1] 

圖2為防洪和興利結合的水庫調度圖。防洪調度線由ab、cd、ef線組成。其中水平線段ab、ef的高程為正常蓄水位，cd線段的高程為汛期限制水位，Tc至Td為由水文氣象特性和實測洪水資料確定的主汛期，線段de為遭遇各種可能洪水經水庫調蓄後的庫水位的內包線，線段bc為汛初減少棄水和保證下游安全而需控制的庫水位的下包線。在實際運行時，水庫因興利要求的蓄水位不得超過此線，以保證大壩安全和防洪效益的發揮。其他調度線及調度區的含義與興利調度圖相同。 ^[1] 

圖3為承擔兩種不同設計保證率的興利任務(如發電結合灌溉、或結合工業及城市給水等)的水庫調度圖。又稱兩級調節調度圖。其中圖(a)、圖(b)為年調節水庫兩級調節調度圖，圖中線Ⅰ稱上調度線，系在水庫保證兩種興利任務的正常供水的條件下，相應低設計保證率來水年份，各種可能出現的庫水位的外包線;線Ⅱ稱下調度線， 系在水庫保證高設計保證率的興利任務的正常供水，並適當降低另一低設計保證率的興利任務的正常供水的條件下， 相應高設計保證率來水年份， 各種可能出現的庫水位的外包線;線Ⅲ稱限制供水線， 採取相應線Ⅱ各種可能出現的庫水位的內包線; 線Ⅳ稱防棄水線， 其含意和繪製方法與圖1相同。在運行中， 當庫水位介於線Ⅰ、Ⅱ之間時， 水庫按兩興利任務正常供水要求供水; 當庫水位介於線Ⅱ、Ⅲ之間時， 適當降低低設計保證率興利任務的正常供水量; 當庫水位低於線Ⅲ時， 應同時降低兩興利任務的正常供水量;其他同前。圖(c)為多年調節水庫兩級調節調度圖， 一般它的限制供水線為下調度線Ⅱ， 而於線Ⅰ、Ⅱ之間加一條分界調度線。當庫水位介於線Ⅰ與分界調度線之間時， 水庫按兩興利任務正常供水要求供水; 當庫水位介於分界調度線與線Ⅱ之間時，適當降低設計保證率興利任務的正常供水量，其他與年調節情況相同。 ^[1] 

圖4為水電站水庫參加電力系統補償調節所採用的調度圖， 常稱補償調節調度圖。它的興利調度部分僅由防棄水線和限制供水線組成，後者系根據滿足系統正常供電要求的最小必須出力繪製。當庫水位在防棄水線以上，電站以預想出力工作;當庫水位在限制供水線以下時， 電站按所要求的最小必須出力工作; 當庫水位介於防棄水線和限制供水線之間(稱補償調度區)時， 在保證系統正常供電的前提下， 按電力系統補償效益最佳或水電站總電能最大由系統進行統一調度， 決定本電站應發的出力。 ^[1] 

根據水庫優化調度計算成果繪製的調度圖。常見的可分為以下兩類： 圖5為不考慮面臨時段徑流量預報的優化調度圖， 形式與以上包線法調度圖類似， 僅是在加大供水區由一系列優化調度線劃分成若干小區， 每一小區表示水庫一種最優的決策(供水量或發電出力)。常用的繪製方法有： ①將徑流當作確定性過程 (即以實測徑流資料為計算樣本)，利用變分法求泛函(目標函數)的極值， 推求不同狀態(庫水位、時間)的最優決策(供水量或發電出力)， 由此繪製最優(決策)調度線;②將徑流描述為確定性過程或隨機過程，按最優調度準則建立數學模型(包括目標函數及其各種約束條件)，利用動態規劃原理求解。圖6為考慮面臨時段徑流量預報的優化調度圖。由於考慮了面臨時段的來水量，故調度圖中的決策變量為庫水位、時間、入庫流量的函數，即一個計算時段(如5日、旬、月)有一張調度圖，繪出決策變量與庫水位、入庫流量的關係。在實際運行中可依據時段初庫水位和入庫流量(或預報的時段平均流量)決定水庫的最優策略(供水量、發電出力或時段末庫水位等)。 ^[1]