大通河流域梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度幾點(diǎn)思考

樊曉東 青海聚能鈦業(yè)股份有限公司

1.流域概況及上游開發(fā)現(xiàn)況

1.1 流域概況

大通河發(fā)源于青海省海西洲祁連山脈天峻縣托勒南山，干流全長560.7km，流域面積為15130km2，是黃河二級支流及湟水河最大一級支流。根據(jù)國務(wù)院批復(fù)《黃河流域水資源綜合規(guī)劃》，干流年均水資源總量為28.95億m3，年均流量91.8m3/s。

1.2 規(guī)劃開發(fā)現(xiàn)狀

大通河流域水能資源條件相對較好，對滾動開發(fā)中小水電站條件相對有利，青海省水電設(shè)計(jì)院于1987年對流域內(nèi)水電資源初步進(jìn)行整體規(guī)劃18座梯級水電站開發(fā)，增加到如今規(guī)劃34座水電站開發(fā)。

納子峽水電站是大通河流域水電規(guī)劃的“龍頭”水庫，最大壩高121.5m，總庫容7.83億m3，總裝機(jī)容量8.7萬kw，屬II等大（2）型水庫，兼有蓄水、調(diào)水、防洪、灌溉、發(fā)電等作用。

石頭峽水電站位于納子峽下游十幾公里處，最大壩高123.1m，總庫容9.76億m3，總裝機(jī)容量9.76萬kw，屬II等大（2）型水庫，是“引大濟(jì)湟”跨流域調(diào)水“龍頭”調(diào)節(jié)水庫，兼有蓄水、調(diào)水、防洪、灌溉、發(fā)電、提升下游水電站年利用小時(shí)數(shù)和發(fā)電量等功能，主要職能是滿足調(diào)水、生態(tài)環(huán)境等綜合利用的需要，水利發(fā)電并不是其主要功能。

2.大通河水量調(diào)度現(xiàn)狀及存在問題

2.1 水量調(diào)度現(xiàn)狀

目前已建成“引大濟(jì)秦”和“引大濟(jì)湟”2處調(diào)水工程，調(diào)水總量將達(dá)到12.3億m3，占流域水資源總量的42.6%。梯級電站不斷開發(fā)和調(diào)水工程建成對大通河流域水資源影響十分顯著，特別是梯級水電站在汛期的無序蓄、放水致使洪水流經(jīng)河道暴漲暴落，給下游發(fā)電用水、防洪等帶來諸多不利影響。

2.2 存在問題

大通河流域豐水期流徑來水量主要取決與大氣降水分配。汛期流域內(nèi)短時(shí)降水量過大很快匯集成洪流，水庫水位迅速抬高，電站開始棄水，降水過后洪峰又很快消退，電站下閘蓄水。由于調(diào)水工程投運(yùn)，大通河水資源緊缺狀況日漸凸顯，依據(jù)“電調(diào)服從水調(diào)”原則，必須對上游大型水庫蓄、放水實(shí)施合理聯(lián)合調(diào)度。

（1）在市場經(jīng)濟(jì)條件下如何充分發(fā)揮納、石水庫調(diào)節(jié)作用，實(shí)施水庫聯(lián)合調(diào)度，合理分配本電站及下游電站群在豐、平、枯段發(fā)電流量，提高各梯級電站水利用率，將是梯級水庫聯(lián)合蓄能調(diào)度首要問題。

（2）流域內(nèi)大多數(shù)水電站單個(gè)庫容較小，水庫調(diào)節(jié)能力不足或無調(diào)節(jié)能力，受流域內(nèi)開發(fā)條件限制，各梯級電站統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度尚處于起步研究階段，缺乏綜合合理梯級水庫聯(lián)合調(diào)度及流域控制性龍頭水庫統(tǒng)一調(diào)度，受徑流來水影響較大，如何充分發(fā)揮流域內(nèi)“二庫多級”龍頭水庫梯級優(yōu)化調(diào)度效益。

（3）流域內(nèi)水電站群建設(shè)年代不同，受當(dāng)年規(guī)劃建設(shè)條件限制，形成目前流域內(nèi)所建電站大多為低壩徑流式電站，沒有任何調(diào)洪、調(diào)蓄水資源能力，造成汛期窩電棄水，枯水期無水或少水發(fā)電，水資源利用率不足，加上各水電站獨(dú)立進(jìn)行規(guī)劃開發(fā)，獨(dú)立調(diào)度運(yùn)行，各梯級水電站發(fā)電用水流量不完全匹配等因素，很難避免小型水庫棄水問題，因此急需已建的上游大型水庫如何對來水進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)節(jié)，提高水量調(diào)度效果。

（4）大通河流域是青藏高原重要水資源涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)環(huán)境狀況直接影響到黃河流域和河西走廊生態(tài)安全，隨著生態(tài)基流保證措施全面落實(shí)，水電站按要求在平、枯水期水庫保證下泄生態(tài)基流流量，這對上游水庫聯(lián)合調(diào)度中水資源分配管理提出更高的要求。

3.大通河水庫群聯(lián)合調(diào)度思路與對策

我國水庫群優(yōu)化調(diào)度研究較晚，地處我國西北經(jīng)濟(jì)較落后中小流域梯級電站群水庫優(yōu)化調(diào)度起步相對滯后與大江大河流域及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。在我國黃河上游龍羊峽和劉家峽是全國最早形成梯級水電站格局并開展水庫聯(lián)合調(diào)度河段。近年中小流域水庫群優(yōu)化調(diào)度得到廣泛應(yīng)用并取得很好效果，水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法理論研究由單一水庫調(diào)度轉(zhuǎn)向水庫群聯(lián)合調(diào)度，使水庫調(diào)度方法理論日臻完善，因此水庫聯(lián)合調(diào)度應(yīng)用注重理論與實(shí)際結(jié)合，注重理論研究成果向生產(chǎn)經(jīng)營實(shí)踐轉(zhuǎn)化，從而使基礎(chǔ)理論研究與生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

3.1 水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行方式和建議

納、石水庫是近年建成投運(yùn)，二庫聯(lián)合調(diào)度尚處于初期探索研究階段，進(jìn)行納、石梯級水庫群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度對于合理開發(fā)利用大通河水能資源具有重要的意義。二座水庫首尾相連，已經(jīng)形成完整的連續(xù)梯級大型水庫群，實(shí)現(xiàn)水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行方式勢在必行。

3.1.1 汛期運(yùn)行方式

汛期充分發(fā)揮納、石水庫的調(diào)節(jié)作用，將水庫水位保持在正常發(fā)電水位以下，當(dāng)發(fā)生小洪水時(shí)，利用上游水庫有效庫容進(jìn)行調(diào)節(jié)，限制上游納、石水庫出力，減少水庫發(fā)電流量，避免或減少下游梯級電站群棄水量，洪水過后再利用二水庫機(jī)組發(fā)電降低水庫水位，騰出庫容，迎接下一場洪水，重復(fù)利用水庫有效庫容。當(dāng)發(fā)生大洪水時(shí)，納、石水庫即使發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷出力運(yùn)行，也會達(dá)到或超過正常蓄水位時(shí)，此時(shí)不再限制納、石水庫發(fā)電機(jī)組出力，下游梯級電站群發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，并同時(shí)將多余水量進(jìn)行流域電站群統(tǒng)一“調(diào)水調(diào)沙”，提高水資源利用率，減少或限制棄水量以提高下游水電站群的保證出力和年發(fā)電量。

3.1.2 平、枯水期運(yùn)行方式

每年10月至翌年5月為大通河旱季，這期間納、石電站在優(yōu)化機(jī)組發(fā)電流量的前提下，統(tǒng)籌分配下游梯級電站群的發(fā)電用水流量，到翌年汛期前使納、石水庫發(fā)電水位降到最低發(fā)電水頭，為汛期防汛蓄水騰出庫容。

3.2 大通河梯級水庫聯(lián)合調(diào)度建議

水庫蓄能調(diào)度就是優(yōu)化單一水電站發(fā)電潛力，水庫群聯(lián)合調(diào)度就是發(fā)揮水電站群的發(fā)電潛力，二者相輔相成。國內(nèi)外實(shí)踐表明，聯(lián)合調(diào)度一般可增加下游梯級電站群3%～7%發(fā)電效益。大通河流域梯級水電站群上下游水利、電力聯(lián)系復(fù)雜，實(shí)施水庫聯(lián)合蓄能調(diào)度經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。

（1）水庫聯(lián)合調(diào)度應(yīng)根據(jù)年初氣象部門提供長期預(yù)報(bào)，科學(xué)、合理制定年度水庫調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃，在保證大壩運(yùn)行安全前提下，根據(jù)實(shí)際來水情況，不斷修正、調(diào)整水庫聯(lián)合調(diào)度方案，實(shí)行科學(xué)調(diào)度、動態(tài)管理，把水庫水位控制在合理的調(diào)度區(qū)內(nèi)，提高下游梯級水庫發(fā)電水頭和水量利用率，達(dá)到增加發(fā)電水量的目的。

（2）編制大型水庫蓄能調(diào)度圖，分析研究蓄能調(diào)度圖編制方法的實(shí)用性、合理性、優(yōu)良性，采用更能充分發(fā)揮流域內(nèi)下游梯級小水庫群整體運(yùn)行效益方法，聯(lián)合下游電站編制梯級電站水庫群的蓄能調(diào)度圖。

（3）考慮到實(shí)際生產(chǎn)中水庫聯(lián)合調(diào)度復(fù)雜性、不確定性等特點(diǎn)，開發(fā)具有能利用實(shí)時(shí)信息自動修正計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，研究開發(fā)出水庫優(yōu)化調(diào)度模型，模型簡單、求解迅速便捷、利于決策者和調(diào)度人員參與、能快速根據(jù)實(shí)際情況給出較準(zhǔn)確的模擬求解方法。

（4）引進(jìn)國內(nèi)外新理論和新技術(shù)，研究水庫群聯(lián)合調(diào)度新模型及新算法。

（5）利用先進(jìn)可視化計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)出適用于本流域或上游直觀易讀、方便易行、具有較大支持力交換功能水庫調(diào)度應(yīng)用軟件，引進(jìn)先進(jìn)人工智能技術(shù)，建立起強(qiáng)大水庫調(diào)度決策支持系統(tǒng)及智能決策支持系統(tǒng)。

4.結(jié)語

水庫聯(lián)合調(diào)度是水資源領(lǐng)域較為復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)之一，從大通河流域梯級水電站水資源現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，存在利用率低、浪費(fèi)大問題。因此充分發(fā)揮上游大型水庫作用，積極開展水庫聯(lián)合調(diào)度對提高梯級電站的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理水平，充分挖掘釋放電站潛能，對實(shí)現(xiàn)大通河流域梯級水電滾動開發(fā)，實(shí)行水資源優(yōu)化配制，改善水能利用率，促進(jìn)大通河流域現(xiàn)階段水電發(fā)展等具有深遠(yuǎn)意義。