生态库容及其与防洪兴利库容衔接关键技术研究

当前，以生活用水、生产用水、生态用水为核心的“三生”用水概念已被广泛接受，生态用水开始成为水资源规划中的重要内容。然而，水库规划中对生态目标的考虑仍然不足，调度运行中对生态用水的关注仍然薄弱，传统水库规划与运行管理的理论方法难以支撑生态调度的实践要求。因此，重新审视水库规划设计及调度运行的理论方法，提出适应变化环境的库容再分配与衔接技术，对丰富水资源理论、支撑流域可持续发展，具有十分重要的理论意义和实践价值。 通过跟踪调研，分析了国内外水库调度目标及调度策略发展与演化历程，重新审视了传统防洪库容、兴利库容设置的目的，深入分析了其内涵与规划方法，着重提出了生态库容的基本概念，阐述了生态库容的主要内涵，构建了生态库容的重要边界。研究指出：生态库容是人类为满足河流生态系统对河流和水量过程的需求所设计的专门用于生态放水的调节库容，它可从现有的兴利库容和防洪库容中挖掘利用，也可与现存的兴利库容和防洪库容衔接。 通过理论研究，系统梳理了水库运行调度的原则、策略、方法及实践演化，结合水资源管理中水权的发展和风险控制的要求，提出了包含水权的水库库容分配理论。基于对已有水库设置生态库容必将打破现有兴利库容与防洪库容的格局，进而对水库兴利或防洪目标造成影响的认识，提出了库容重分配准则，即当水库服务目标增加后，水库库容的调整应使其实现新目标的同时，尽量减少对既有目标的影响。据此论证了生态库容与防洪库容、兴利库容可衔接性和可转换性，提出了水库库容的综合划分与衔接方法。 通过应用研究，构建了淮河水系水库群多目标调度模型、黄河流域干流水库群多目标调度模型、密云水库库容再分配多目标分析模型和长江中上游巨型水库群多目标分析模型，通过长系列调度及统计分析，提出了生态库容的计算方法及与防洪库容和兴利库容的衔接技术。生态库容设计计算可参照兴利库容计算原理，以考虑系统生态调度前后的库容差为基础，再根据不同的水库设计运行阶段，分别采用时历法、调度模型法和综合分析法。 本项目在淮河、黄河、长江及密云水库的案例研究表明，所提出的水库生态库容概念及定义是充分和恰当的，提出的生态库容计算方法及其与防洪库容和兴利库容的衔接技术是合理和可行的，建立的生态用水调度模型是系统有效的。以淮河水系为背景提出的从淮河既有水库兴利库容中提取10%作为生态库容的建议，被淮河流域综合规划修编采纳。 2100433B

以生活用水、生产用水、生态用水为核心的三生用水概念已被大家广泛接受，生态需水开始成为水资源规划、水资源配置中认真考虑的重要内容。但长期以来，我国水库规划建设以及调度中都缺少对生态目标的考虑，库容设置上基本没有专门用于生态的部分。本项目拟从国内外水库调度目标及调度策略发展历程调研入手，研究生态库容的内涵及作用，提出生态库容的概念和基本边界；分析生态库容与防洪、兴利库容的关系，论证生态库容与防洪、兴利库容可衔接性和可转换性；建立考虑防洪、供水及生态需水多目标的水库调度模型，研究生态库容的计算方法及与防洪、兴利库容的衔接技术；以淮河流域典型水库为背景，分析典型水库生态库容确定及生态用水调度后的库容再分配，为我国水库生态用水保障调度提供理论实践研究案例。

死库容

死水位以下的库容称为死库容，也叫垫底库容。死库容的水量除遇到特殊的情况外(如特大干旱年)，它不直接用于径流调节，即不动用这部分库容内的水量。

兴利库容

兴利库容是指正常蓄水位至死水位之间的水库容积，是为兴利调节使用的库容，因此又称为调节库容。兴利库容是为满足某一设计标准兴利要求时在供水期开始应蓄足的水量。

结合库容

结合库容是指防洪限制水位至正常蓄水位之间的水库容积，它是防洪与兴利库容的结合(重叠)部分。

调洪库容

调洪库容是指校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。调洪库容是为保障水库工程本身安全而设置的库容。防洪库容和调洪库容都是调节洪水的库容，在汛期可以拦蓄洪水，削减洪峰、延长洪水历时，起到防洪和保障水库安全的作用，因此水库具有重要的防洪作用。

总库容

校核洪水位以下的全部水库容积称为总库容，它是一项表示水库工程规模的代表性指标，可作为划分水库等级、确定工程安全标准的重要依据 。

水库工程为完成不同任务不同时期和各种水文情况下，需控制达到或允许消落的各种库水位称为水库特征水位。相应于水库特征水位以下或两特征水位之间的水库容积称为水库特征库容。《水利水电工程水利动能设计规范》中，规定水库特征水位主要有：正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位等；主要特征库容有：兴利库容(调节库容)、死库容、重叠库容、防洪库容、调洪库容、总库容等。

水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时，在坝前达到的最高水位，称防洪高水位。只有当水库承担下游防洪任务时，才需确定这一水位。此位可采用相应下游防洪标准的各种典型洪水，按拟定的防洪调度方式，自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积称为防洪库容。它用以控制洪水，满足水库下游防护对象的防洪要求。

水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时，在坝前达到的最高水位，称防洪高水位。只有当水库承擅下游防洪任务时，才需确定这一水位。此水位可采用相匝 下游防洪标准的各种典型洪水，按拟定的防洪调度方式，自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积称为防洪库容。它用以控制洪水，满足水库下游防护对象的防洪要求。