调节径流

应用水量平衡方程（见水量平衡）对径流系列进行逐时段的水库水量蓄泄计算，求出水库蓄水量和供水量的全过程，或者概率分布与保证率曲线。每一计算时段的水量平衡方程为：　V2=V1 Wi－W0　式中V1、V2分别为计算时段初及时段末的水库蓄水量；Wi、W0分别为计算时段的水库来水量及供水量。　计算时段主要根据水库的调节周期决定。日调节水库以小时为单位；年或多年调节以月（旬）为单位。具体计算时，假定已知时段初水库蓄水量V1及时段来水量Wi，按照规定的水库调度要求，由水量平衡方程求出时段水库供水量W0及时段末蓄水量V2。以上一时段末的水库蓄水量作为本时段初的水库蓄水量，即可顺序进行全系列的调节计算。

径流调节计算的理论和方法，随着近代水利技术的发展而逐渐形成体系。1883年W.里普尔首先提出采用历史径流系列为依据的累积曲线图解法计算调节库容,形成了时历法的雏形。1914年A.黑曾通过统计处理将多站历史径流系列综合成一个较长的径流系列，然后用时历法求出调节库容的频率曲线，是随机模拟法用于径流调节计算的萌芽。1935年С.Н.克里茨基和Μ.Ф.门克尔，1940年Α.Д.萨瓦连斯基等人提出采用以全概率公式为基础的组合频率法进行多年调节计算，开拓了概率论应用于径流调节计算的新领域。1954年后，Р.Α.Р.莫兰、Н.Α.卡尔特韦利什维利等人，又相继提出多年调节概率矩阵法及水库蓄水概率分布函数的积分方程，奠定了多年调节计算概率法的理论基础。20世纪60年代开始,由于对水资源开发、控制、利用提出更高的要求,水资源规划设计中出现了许多时历法和概率法不能完满解决的新课题。Μ.В.菲林于1961年,Н.Α.小托马斯等于1962年分别提出应用时间序列模型模拟径流系列的计算技术，创建了径流随机模拟与时历法相结合的径流调节计算方法。中国在50年代，通过编制黄河、长江等江河流域规划，和大量水利工程规划设计，积累了丰富的经验。在此基础上，长江流域规划办公室1959年编写出版了《河流综合利用水文水利计算》一书，对防洪与兴利相结合的调节计算，单一任务及综合利用水库调节计算、水库群补偿调节计算等，提出了一些具有特色的方法。80年代以来，对随机过程和系统分析优化理论在径流调节计算应用方面也进行了探索。

调节径流指在河流上修建一些水利工程，如筑坝（闸）形成水库来控制河道流量变化，按照需要人为地把河流水量在时间上重新加以分配，叫做径流调节。通过开挖渠道进行跨流域调水，解决水量在地区分布不均的现象，从广义上说亦属径流调节范围。按其任务，有防洪调节、兴利调节，如灌溉、发电、航运、给水等；按调节周期的长短，有日调节、年调节及多年调节；按径流调节的程度，有完全调节（全部径流被利用）及不完全调节（部分径流废泄）。

通常按水库调节周期分类。

①无调节： 水库没有调节库容，按天然流量供水；

②日调节： 水库按用水部门一天内的需水过程进行调节；

③周调节： 水库按用水部门一周内的需水过程进行调节；

④年调节： 亦称季调节。水库将一年中的多余水量蓄存起来，用以提高缺水期的供水量，是最常见的调节方式；⑤多年调节：水库将丰水年的多余水量蓄存起来，用以提高枯水年的供水量，调节周期超过一年。　此外，尚可按水库所承担的任务，划分为单一任务水库径流调节及综合利用水库径流调节；按水库供水方式，可分为固定供水调节及变动供水调节；按水库的作用，可分为反调节、补偿调节、水库群调节及跨流域引水调节等。

径流调节计算，按其对水库入流过程的描述方式和调节计算所采用的数学方法，大体可归纳为三类。

①时历法： 直接根据实际径流系列,逐时段进行调节计算,求出调节流量、调节库容等调节要素的全过程，然后再据以求出相应的保证率曲线；

②概率法： 亦称统计法，先根据实际径流系列进行统计分析计算，求出径流的概率分布(包括统计参数)或保证率曲线，然后应用概率论的全概率公式直接求出调节流量、调节库容的概率分布或保证率曲线；

③随机模拟法: 先根据实际径流系列,应用水文时间序列分析的理论和方法（见水文随机模拟、水文资料生成），建立径流系列的随机模型并据以模拟出足够长的径流系列，然后按照时历法进行调节计算。　这三类调节计算方法中，时历法概念直观、方法简单，能提供水库各种调节要素的全过程，但当资料系列较短时,精度较差。概率法主要适用于多年调节计算,能考虑径流的各种组合情况，只需要径流的概率分布或保证率曲线即可进行计算；该法直接求解比较复杂，已提出了一些多年调节计算线解图，便于实际应用。随机模拟法，计算工作量较大，但兼有时历法和概率法的优点。2100433B

径流调节计算的任务和目的，是在满足各项约束条件的前提下，为最大限度地满足发电、防洪及其他综合利用的要求，在调节周期内进行水量及能量平衡计算，从而进行水库运行的决策，并模拟水库未来运用情况，计算出调节效益指标及水库运行特性，作为规划、设计的基础及为水库建成后的运行作参考。径流调节的基本依据是河川的径流资料，而河川径流具有周期性、随机性和不重复性。按对径流过程的处理方法不同，径流调节计算方法可分为时历法、数理统计法和随机过程法三类 。

根据服务对象不同，径流调节可分为发电径流调节、洪水调节和为其他综合利用部门进行的径流调节。根据水资源综合利用各用户的特点，对径流调节提出了不同的要求。

（1）发电径流调节。河川天然径流在年季间变化较大，在一天内则较稳定。电力用户的用电特性则相反，在年季间变化相对较小，在一天内变化较大。发电径流调节是利用水库把某些时期相对多余的来水量蓄存起来，在相对缺水时补给用以发电，以适应电力系统的需求。发电径流调节计算又叫做水能计算。

（2）洪水调节。水库为下游防洪及保坝，在汛期拦蓄洪峰，当出现与下游防洪区防洪标准相应的洪水时，使下泄流量与区间流量(当有支流加入时)汇合后不大于下游防洪区的安全泄量，以减免下游洪灾。当出现较稀遇的洪水时，允许在水库安全范围内超蓄，并加大泄量，以保证大坝安全。

（3）其他综合利用(含航运、灌溉、供水、环境保护及旅游等)径流调节。①航运要求库内或下游河道在通航季节维持一定的水位以保持航深。并要求流速和水位变率不大于某一限度，故对重要的航运河段，还要进行明渠不恒定流计算。②灌溉要求合适的取水高程，并在农作物褥灌水季节(旱季)，放水灌溉。③供水(主要是城镇工业和居民生活用水)要求一年各季均匀供水，并有较高的水质要求。④环境保护(含渔业等)及旅游等主要是对水位和水深的要求。

径流调节的各用户，均应有各自的保证率，一般以城镇供水最高，发电、航运次之，灌溉及其他部门较低 。

①水库不具备相应的调节库容，没有能力调节。

②虽有一定库容，但受综合利用要求制约而不调节径流。如建在中国长江上的葛洲坝水利枢纽，其水库总库容15.8亿立方米，在枯水期本可进行日调节，但为适应下游航运要求而不调节径流。当上游三峡水利枢纽建成运行后，葛洲坝将不再作径流发电运行而承担反调节任务，即把三峡水利枢纽因调峰运行而放出的24h不均匀流量反调节成均匀流量出库以适应下游航运要求。

径流式水电站在24h内一般均匀发电，但当电力系统调峰能力不足时也可不均匀发电，即在负荷高峰时利用全部流量发电或机组满出力运行；在负荷低谷时相对减少发电出力，致使部分流量不通过机组发电而弃水出库。这种运行方式称为弃水调峰，由于弃水而未被利用的电量称为强迫弃水电量。