貴州貓跳河流域梯級電站水庫群的優化計算及調度建議

頃宏利(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

貴州貓跳河流域梯級電站水庫群的優化計算及調度建議

頃宏利(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

為了合理地配置水資源，有效地協調好防洪、經濟效益以及用水三者之間的矛盾，針對小流域梯級開發群的優化調度問題展開了研究探討。對研究、分析過程中所采用的方法與措施、分析計算步驟、流域概況、梯級電站水庫群的現有運行調度方式以及分析計算結果等作了介紹，并針對所探討的問題，提出了相應的建議措施。

梯級水庫;優化調度;小流域

用于研究水庫優化調度的常規方法有線性規劃模型、非線性規劃模型、遺傳算法規劃模型、動態規劃模型、多目標規劃以及神經網絡模型。貴州貓跳河流域梯級水庫共有6級串聯水庫，除紅楓、百花水庫之外，其他水庫庫容都特別小，加之裝機容量較小，在水庫群聯合調度過程中意義不大。紅楓水庫為不完全多年調節水庫，百花水庫為年調節水庫。在調度過程中可以進行補償調節，紅楓水庫已運行有55a，經過不斷探索，在其優化調度方面進行過不同的嘗試,目前應用分期洪水控制進行調度，效果顯著。

1 流域概況

貓跳河是貴州中部烏江南岸的一條支流，流經安順市、平壩、清鎮、貴陽以及修文等縣市，于沙坡附近注入烏江;河流全長180km，總落差549m，平均坡降3.04%，流域面積3 195km2。貓跳河梯級電站分6級開發，主要任務是發電，其中,1、2級電站兼有灌溉、工業供水等綜合效益。1958年,第1級紅楓電站動工，1960年發電，隨后其下游的各級電站相繼動工、投產。至1980年，全部工程竣工,總裝機容量達300MW，原設計多年平均發電量為9.18億kW·h。貓跳河流域屬亞熱帶季風氣候，全年溫和多雨。據1978年的相關統計資料，紅楓電站以上多年平均降水量為1 232mm，且年際之間變化穩定。

2 精確計算

紅楓、百花水庫距離城市較近，近年來,隨著工農業的發展及城市化進度的加快，水庫的功能逐步發生變化，企業發電用水與周邊用水部門之間的矛盾日益加劇。為了解決好這一矛盾，首先需要找出周邊用水部門的用水特性。經調查統計,周邊共有41個用水部門，可以將其劃分為三大類，即工業用水、灌溉用水和城市供水類。而經過實地考察，工業用水以及灌溉用水均是在流域內,循環損失較小;城市供水所產生的廢水，在經過處理后直接排入到烏江。

2.1 取水量計算

選擇近幾年枯水期降水稀少、無發電的時間段，對其入庫過程進行統計。

假定入庫為零，即根據水量平衡方程

W取=W末-W初-E

(1)

然而,這樣推求的結果偏小。

計算時，統計了近5a汛前4個月的入庫資料，剔除了其中連續入庫大于零的時間段的數值。通過計算,得出紅楓水庫的日取水量約為32.48萬m3，年取水量約為1.2億m3。

采用同樣的方法來計算百花水庫的取水量，結果表明，該水庫的日取水量為8萬m3，年取水量為0.29億m3。

2.2 調度建議

為滿足城市供水的要求，目前,紅楓、百花2座水庫正處于分期洪水控制中。在汛前，紅楓水庫的水位被控制在不低于1 236.00m，從1 234.00～1 236.00m的庫容約為8 000萬m3。但是,實際上,1 234.00m的有效庫容的蓄水量為1.63億m3，已經足夠保證城市供水。這樣既有利于大壩的防洪安全，又有利于企業的發電效益。

3 長期規劃

3.1 資料收集

紅楓水電站大壩控制流域面積為1 596m2，自水庫運行以來,相繼在上游建立了七眼橋、平寨、樂平、廣順、黃貓村、清魚塘、麥翁以及紅楓壩共8個雨量站，以便對流域的降水數據進行監控與收集。目前收集有1961～2014年的實測統計資料。

3.2 降水特征分析

3.2.1 年際變化特征

1961～2014年,貓跳河流域上游的年降水量分配見圖1。從圖1可以看出，降水的年際變化總體呈現下降趨勢;而在豐、中、枯水的周期變化方面，在1985年之前表現得比較明顯，近年來的周期規律性不強，而且大多數年份的降水量低于平均水平。

3.2.2 季節變化特征

貓跳河上游多年降水的年內分布見圖2。從圖2可知，降水主要集中在5～9月份，月降水量均超過100mm，該時段為流域的主汛期,占全年降水量的74.4%。其中6、7月的降水量最多，分別為237.5和197.5mm，占全年的37.5%，占汛期的50.4%。與建庫初期相比,降水的季節變化方面基本沒有發生變化。

3.2.3 降水頻率分析

利用矩估計法,對貓跳河流域上游降水資料進行頻率計算，并對保證率展開了分析。分析、計算結果表明，均值為1 132.4mm，Cv為0.21，Cs為負值。變差系數Cv是衡量數據系列相對離散程度的一個參數，變差系數越大,表明數據系列越離散；偏態系數Cs是考察數據對稱程度的一個參數，為了進一步反映數據系列的離散程度，計算偏態系數Cs<0,就表明降水量大于均值(1 132.4mm)比小于均值的幾率大，即降水量可能達到多年平均降水量的幾率小于50%。貓跳河流域上游不同保證率下的年降水量見表1。

4 結 語

對于小流域來說，至關重要的是，水庫運行方式的優化重點應在于合理地利用好每1m3的來水。本文從用水及來水2個方面，對貓跳河流域進行了分析。分析結果表明，合理地配置水資源,既能為發電企業創造效益，又能使用水部門的用水需求得到保障?？傊?解決好防洪、經濟以及用水三者之間的矛盾,是企業持續健康發展的必由之路。

(編輯：趙秋云)

2015-04-09

頃宏利，男，國電貴州電力有限公司紅楓水力發電廠，工程師.

1006-0081(2015)04-0025-02

TV697.12

A