2003年，在国家“973”项目、长江电力重点项目和中科院重大研究计划等项目的支持下，中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所联合清华大学、三峡梯级调度通信中心等单位组成研究团队，开展了长江上游水库群蓄水调度模拟决策支持系统的研究。
目前，该研究项目已取得突破性进展，自主研发的6项软件已获得国家版权局的计算机软件著作权证书，有关水库工程科学管理的3份专家咨询报告得到重要批示。相关成果已成功应用于西南重要梯级水电开发工程中，并取得重大社会经济效益。
突破关键科学与技术瓶颈
三峡枢纽是世界上著名的特大型水利工程，虽然2003年就已蓄水发电，但仍有一些重大技术难题有待解决。
上述首席科学家、中科院水利部成都山地所副所长程根伟研究员介绍，三峡水库蓄水后，上游众多的水库建设对三峡来水有什么影响，三峡水库泥沙输送与沉积存在怎样的比例关系，三峡汛期水位如何科学设定，怎样把握三峡水库的最佳蓄水时机，三峡库区水环境应如何保护与改善等问题，都是当时亟待解决的重大前沿理论与技术问题。
经过数年的研究，这些问题正被逐步破解。例如，国际上现有的中长期水文预报只能做到径流总量上的估计，无法给出长期的日变化过程。为此，项目组研发了河川径流中长期预报模拟理论和方法，能对长达6个月的逐日径流过程进行预报，并且可以给出该预报过程的预测保证率，实现了本学科领域的重大理论创新，研究成果居国际领先水平。
据介绍，原先三峡水库调度运行规程依据的是静库容假定，要求汛限水位固定在145米，难以发挥洪水预报在调度上的作用。项目组研究提出了基于动库容原理的动态汛限水位方案，这一方案更符合三峡河道型水库的特点，可以更好地满足防洪与发电的需要。这一方案解决了防洪安全与发电出力的矛盾，在不增加水库防洪风险的前提下，可显著增加三峡梯级发电效益，解决了大型水库调度原理上的一个关键问题。目前，三峡水库的蓄水时间已按照项目组提出的蓄水方案提前了15～20天，提高了水库蓄水保证率，保证了航运发电的需要。
同时，项目组开发的多梯级水库群调度模拟决策支持系统，是国际上独一无二的大型调度模拟系统。该系统包括52个大型水库群，流域面积达100万平方公里，可以全面监控各个水库状态并能灵活调度运用，这在目前国际上大型河流系统及多梯级水库群调度运用仿真领域中尚属首创。
三峡工程初步蓄水后，库区水体富营养化比较严重，导致支流出现“水华”等污染现象。
目组提出利用水电站调峰技术进行水位日波动调度，在满足峰谷电力负荷的同时，可以在库区形成从坝前到涪陵整个回水范围内较大幅度的水面波动，每天出现两次的半日人工“潮汐”现象，加大干支流周期性水量交换，以达到改善库区水环境的目的，从而降低了库区污染物积累，消除库区各支流水华暴发条件。
此外，动态汛限水位调度方案可降低三峡水库消落带，改善700公里消落带的自然景观和库岸生态。专家认为，这一创新技术为三峡库区水环境的保护提供了一种全新的解决办法，填补了该领域的空白，具有重大的科学意义与环境价值。
社会经济效益显著应用前景广阔
长江上游水库群蓄水调度模拟决策支持系统于2006年研发成功后，即开始应用于相关单位。程根伟介绍，长江电力公司利用该系统经过两年多的运行，显示出巨大的技术先进性和经济效益。通过该系统的调度决策，可减少水库的弃水量和增加高水位运行时间，增加三峡及葛洲坝梯级电站的发电量约5.4%。基于该系统，2007年库区增加发电量约47亿度，2008年增加发电量约57亿度。随着三峡电站装机的逐步到位和水库蓄水调度的科学化，其经济效益还有很大的提升空间。
另据介绍，项目成果还为三峡工程制定中长期调度运用计划提供了多种比较方案，为年度发电计划的申报和竞价提供了科学依据。湖北清江水电开发公司应用该系统，增加了隔河岩及高坝洲梯级电站的发电量约10亿度。
项目成果还解决了四川省水文水资源勘测局和贵州水文水资源局水文预报中的一些技术难题，提高了水文预报的时效性、可靠性和长期预报的技术水平，增强了洪水预报的预见性，为抗洪抢险、保障人民的生命财产安全赢得了宝贵时间。四川大学水利水电学院采用该系统则改进了水文计算方法和分析技术，提高了教学质量和工程设计水平。
程根伟表示，多库群模拟决策系统除已在三峡等大型水利水电工程梯调中应用外，今后将对系统进行升级完善后进一步拓展应用领域。据悉，该系统的河川径流中长期预报方法在农田灌溉、城市供水和其他水利工程管理方面也有广阔的应用前景。 |
