引漢濟渭工程水源聯合調度應用研究

朱興華

（陜西省水利電力勘測設計研究院 西安 710001)

1 工程概況及受水區概況

引漢濟渭工程是從陜南地區水資源相對富裕的漢江流域，調水進入缺水嚴重的渭河關中地區，緩解渭河流域關中地區水資源短缺問題，改善渭河流域生態環境，為陜西省水資源配置提供條件。工程總體開發方案為：以陜南漢江干流及其支流子午河為水源，以干流的黃金峽水庫及其支流的三河口水庫為調蓄水庫，以黃金峽泵站、三河口泵站、秦嶺輸水隧洞（黃三段、越嶺段)為調水工程，共同完成調水至關中受水區的工程開發任務。

經過對關中地區水資源、水資源開發利用情況、節約用水和水資源供需形勢分析，關中地區缺水區主要集中在渭河兩岸寶雞峽至潼關的 4個水資源分區，缺水量占整個關中地區缺水量的92.7%。根據缺水形勢和分布，考慮到工程的可行性和經濟合理性，引漢濟渭工程受水區確定為渭河沿岸的4個水資源分區，即關中地區寶雞峽到咸陽、咸陽到潼關，渭河南北兩岸的四個水資源分區。從缺水結構分析，四個水資源分區的城鎮生活、生產和河道外生態缺水占其缺水量的95.4%，確定引漢濟渭工程受水區范圍為，關中地區渭河兩岸的城市群工業和城鎮、農村生活供水。

2 引漢濟渭工程調度原則及運用目標

引漢濟渭工程涉及兩個水源地，調水區水源地和受水區水源地。調水區水源地包括黃金峽水庫和三河口水庫；受水區水源地包括黑河水庫和地下水。調水區水源地供水主要以三河口水庫為中心，實現三河口水庫和黃金峽水庫的聯合調度。調度目標為盡量充分利用漢江可調水量，通過多年調節，減少年際供水差別，提高枯水年調水量。受水區水源地主要以黑河金盆水庫調度線實現黑河水庫和地下水供水的聯合運用，根據需水量與漢江來水及當地地表水供水，進行補償調節解決缺水問題。黑河金盆水庫主要解決年際不均勻的缺水過程，地下水主要解決年內不均勻的缺水過程。

3 工程規模及調水限制條件

（1)在滿足漢江中、下游河道內、外用水及南水北調中線一期工程用水的原則下，以引漢濟渭工程多年平均允許可調水量10.56億m3的過程線為前提；

（2)根據黑河水庫管徑設計流量，黑河水庫最大供水能力15m3/s；

（3)黃金峽泵站流量不超過設計流量70m3/s；

（4)秦嶺隧洞越嶺段流量不超過設計流量70m3/s；

（5)受水區受水對象地下水開采量最大不超過開采能力的85%，旬最大利用地下水量不超過 2643萬 m3；

（6)秦嶺隧洞出口流量與黑河供水流量、受水區地下水，在黃池溝節點滿足供水區需水要求；

（7)滿足工程近期調水量要求，達到供水歷時設計保證率，保證率以外歷時控制供水的破壞深度。

4 工程系統內各水庫調度運用

4.1 調水區水庫的調度運用

4.1.1 三河口水庫運行條件

（1)合理使用三河口泵站，充分利用本流域水量，減少棄水；

（2)在死水位558 m至正常蓄水位643m（調節庫容為6.798億m3)之間進行多年調節，并且利用544～558m（死水位)間預留庫容作為受水區連續枯水年的備用水源，以提高連續枯水年份供水量。

4.1.2 黃金峽水庫運行條件

在死水位440m至正常蓄水位450m（調節庫容為 0.81億m3)之間進行年調節，改善年內供水不均勻狀況。

4.1.3 調度線擬定

根據引漢濟渭工程調節計算結果，在未設置調度線情況下，通過三庫四水源聯合調度得出的長系列供水過程，擬定以三河口水庫為調度中心的調度方式。

（1)防棄水線。選擇54年系列中出現棄水的年份，每年對應的各月初水位值的外包線定為防棄水線，以達到充分利用三河口水庫所在流域的水量，減少因使用二級泵站過多抽水而導致三河口棄水。

（2)控制供水調度線。控制供水調度線與防棄水線之間區域主要以引漢濟渭工程調水區供水為主，根據秦嶺輸水隧洞（越嶺段)工程規模和三河口水庫、黃金峽水庫供水能力確定供水水量，達到供水要求。

（3)四庫聯調保證供水線。選擇54年系列中滿足四庫供水后受水區保證率的年份，每年對應的各月初水位值的外包線定為四庫聯調供水保證線，四庫聯調供水保證線以下為四庫聯調供水破壞時段。

4.2 受水區的調度運用

4.2.1 黑河水庫運行條件

（1)黑河為已建成工程，原有黑河工程工業需水過程納入本次受水區需水過程中，保證原有黑河農業供水要求。

（2)黑河作為引漢濟渭調水區水源地供水過程后的補償性調節水庫，解決年際間的供水任務。

4.2.2 地下水運行條件

（1)根據受水區對地下水利用原則，地下水旬利用最大不超過2643萬m3，年最大供水不超過9.51億m3。為保證地下水的連續有效開采，減少地下水的開采程度，限制受水區受水對象地下水開采量最大不超過開采能力的85%，即8.09億m3。

（2)地下水主要解決年內缺水的供水任務。

4.2.3 調度線的擬定

由于黑河水庫有兩種供水任務的要求，所以在興利調度時，既要滿足城市供水保證率及其正常供水，又要滿足灌溉保證率和灌溉用水，并盡量減少棄水。

（1)防棄水線。選擇54年系列中出現棄水的年份，每年對應的各月末水位值的外包線初定為防棄水線。防棄水線之上加大黑河水庫的工業供水水量至滿流量運行，減少棄水。

（2)農業供水保證線。選擇54年系列中滿足農業供水需水要求的年份，每年對應的各月末水位值的外包線定為農業供水保證線。灌溉保證線之上為滿足工業和農業供水任務，同時降低黑河工業供水水量。

（3)工業供水保證線。選擇54年系列中工業供水滿足需水要求的年份，每年對應的各月末水位值的外包線初定為工業供水保證線。工業供水保證線之上保證整體引漢濟渭供水水量，但降低黑河供水水量，增加地下水的供水水量。

5 工程系統內水庫調度線成果及應用

5.1 工程系統內水庫調度線成果

三河口水庫以 544.0m作為運行死水位，引漢濟渭工程特枯時段運行時供水度低。為增加引漢濟渭工程枯水時段以及枯水年的供水度，有必要在特枯時段預留部分庫容，提高特枯時段的供水度及在正常運行年份抬高死水位運行，需設置正常運行死水位558.0m方案。

三河口水庫抬高正常運行水位至558.0m，特枯時段利用三河口水庫544.0～558.0m（庫容約為 1774.0萬m3)之間的極限庫容作為水庫備用水源，提供特枯時段工程供水應急水量，保證特枯年工程供水度能達到85%的要求。

根據調度原則和調度線擬定方法，編制試算調度線運用試算程序，總結三河口防棄水線、控制供水調度線和聯調供水保證線，黑河金盆水庫防棄水線、農業灌溉保證線和工業供水保證線之間的關系，試算確定三河口水庫調度線水位及運用相應流量見表1，黑河水庫調度線各月水位及運用相應供水系數見表2。

表1 三河口水庫調度線各月水位值 單位：m

表2 黑河金盆水庫調度線各月水位值 單位：m

5.2 工程系統水庫調度線應用

5.2.1 三河口水庫調度線應用

（1)時段水庫水位在防棄水線之上，三河口水庫優先供水，黃金峽水庫作為補充，保持三河口泵站停機狀態以節省泵站抽水電量。與黑河金盆水庫以及地下水聯合調節后工業供水滿足受水區需水要求，且秦嶺輸水隧洞（越嶺段)按不小于50m3/s流量供水；

（2)時段水庫水位在防棄水線與控制供水調度線之間，黃金峽、三河口水庫同時供水。其中黃金峽優先供水，黃金峽水庫多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水庫進行調蓄，與黑河金盆水庫以及地下水聯合調節后工業供水滿足受水區需水要求，越嶺輸水隧洞（越嶺段)流量按最大50m3/s供水；

（3)時段水庫水位在控制供水調度線與聯調供水保證線之間，黃金峽優先供水，三河口水庫補充供水。黃金峽水庫多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水庫進行調蓄，與黑河金盆水庫以及地下水聯合調節后工業供水滿足受水區需水要求，秦嶺輸水隧洞（越嶺段)流量按最大21m3/s供水；

（4)時段水庫水位在聯調供水保證線至三河口水庫死水位之間，黃金峽優先供水，三河口水庫補充供水。黃金峽水庫多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水庫進行調蓄，與黑河金盆水庫以及地下水聯合調節后工業供水不滿足受水區需水要求，考慮供水破壞深度要求，秦嶺輸水隧洞（越嶺段)流量按12.45m3/s供水；

（5)時段供水不足正常運行最小流量12.45m3/s運行時，動用三河口水庫內預留544.0～558.0m之間 1774.0萬 m3庫容運行。動用此部分庫容時，秦嶺輸水隧洞（越嶺段)流量最大按11.5m3/s供水。

5.2.2 黑河金盆水庫調度線說明

（1)時段水庫水位在防棄水線之上，金盆水庫供水流量最大按15 m3/s控制時，供水系數取1；

（2)時段水庫水位在防棄水線至農灌供水線之間，工業和農業供水滿足需水要求，金盆水庫供水量的總缺水供水系數取0.725；

（3)時段水庫水位在農灌供水線至工業供水線之間，工業供水滿足需水要求，但農業供水不滿足需水要求，金盆水庫供水量的總缺水供水系數取0.725；

（4)時段水庫水位在工業供水線以下，工業和農業供水均不滿足需水要求，金盆水庫供水量的總缺水供水系數取0.6。

6 引漢濟渭系統工程調度成果分析

（1)供水量和保證率。引漢濟渭工程調水區供水 9.924億 m3，受水區黑河城市供水量 2.370億m3，地下水供水4.122億m3，引漢濟渭工程工業供水保證率為95.06%，滿足引漢濟渭工程工業用戶供水設計水平。黑河農業保證率50.91%，滿足原黑河水庫農業用戶供水設計水平；

（2)地下水開采量。地下水多年平均開采量符合要求，最大年開采量為8.084億m3，地下水最小年開采量為0.449億m3；

（3)破壞深度。最小旬時段供水度為70.93%，年最小供水度為 80.01%，旬時段最小供水度和年最小供水度均符合引漢濟渭工程調水10億m3規模受水區的供水要求。

1 張靜,黃國和,劉燁等.不確定條件下的多水源聯合供水調度模型[J].水利學報,2009(2)：160－165.

2 王旭,龐金城，雷曉輝等.水庫調度圖優化方法研究評述[J].南水北調與水利科技,2010(5)：71－75.

3 任德記.水庫群優化調度最優決策規律的研究[J].水力發電,2002(1)：52－54..