梯級水庫洪水預報調度與經濟效益

龔紹勇(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

梯級水庫洪水預報調度與經濟效益

龔紹勇(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

為充分利用水資源，全面提高梯級水庫的綜合效益，依托洪水預報的準確性和可靠性，以貓跳河流域紅楓梯級水庫為例，詳細闡述了提高梯級調度效益的措施，以充分發揮水情測報系統的作用，努力提高洪水預報和水庫調度的質量。在確保水庫安全運行并解決防洪與發電矛盾的同時，最大限度地攔蓄尾洪，取得了較好的經濟效益。可供其他水庫的洪水預報調度工作借鑒。

梯級水庫;洪水預報;預報調度;經濟效益

1 洪水預報的優勢及必要性

目前，為提高電站發電經濟效益和水量利用率，在確保水庫安全運行的前提下，水利工作者嘗試若干水庫調度方式，并取得了較好的經濟效益。這些都應歸功于洪水預報的準確性和可靠性，其預報方案發揮著重要作用。

首先，及時、準確的洪水預報對防洪起決策性作用，可最大限度地減輕或消除洪水的危害，甚至可以變害為利。其次，洪水預報能提供梯級水電站的最佳調度方式，最大限度地提高水電站的安全程度和經濟效益，在梯級水電站的水庫調度中尤為重要。因此，歷來受到政府、水利和水電部門的高度重視，為人民的生命財產和國民經濟的發展做出了重要貢獻。本文著重介紹紅楓梯級水庫洪水預報、水庫調度在貓跳河流域的成功應用和取得的經濟效益。

2 洪水預報調度措施與經濟效益分析

2.1 貓跳河流域概況

貓跳河是貴州中部烏江南岸的一條支流,全長180余公里，是貴州水電開發最早且最為完整的一條河流，全程共7級開發。紅楓水庫是貓跳河梯級的龍頭水庫，流域面積為1 596m2，正常蓄水位為1 240m，對應庫容為5.9億m3，防洪限制水位為1 236m，防洪標準是百年設計、萬年校核，水庫具有不完全多年調節性能。二級百花水庫具有年調節性能，庫區與紅楓尾水相接，區間面積僅300m2。三級修文電站以下各站，皆屬日調節電站，幾乎無調節庫容，靠紅楓、百花兩大水庫調節徑流，汛期紅楓、百花兩大水庫為下游電站錯峰、削峰，保證下游水庫大壩防洪安全。

2.2 提高梯級調度效益的措施

2.2.1 紅楓、百花水庫的水位控制運行

貓跳河梯級電站緊密相聯，下游電站的庫水接于上游電站的尾水，上游電站的出庫即為下游電站的入庫。只有運用梯級電站的聯合調度，才能充分利用水力資源，以水定電，準確、合理地安排梯級電站的出力計劃，減少不必要的棄水損失。通過合理控制梯級各電站的水庫水位運行，使梯級電站的發電效益達到最大化。

貓跳河流域汛期為5～10月，集水面積雖不大，但因地形復雜，加之大氣環流的影響，暴雨常呈條狀分布，且因暴雨集中地地區不同，使洪水來源組合較為復雜，常出現復式洪峰。一次洪水歷時一般5～7d，漲水歷時9～36h不等，其洪量主要集中在2～3d。本流域的徑流主要由降雨形成，故徑流特性與降雨特性較為吻合。

經對紅楓水庫1960～2014年54a實測入庫水量進行統計，紅楓水庫來水量主要集中在汛期的5～9月，約占全年的83.7%，而其中6～7月的來水量又占汛期的59.9%，是全年的50%以上。

針對該流域降雨、洪水集中的特性，對近年來紅楓水庫的汛前水位進行分析。在統計的54a中，6月棄水年有11次，占統計年份的20%，而在棄水年份中，汛前水位在1 234m以上的有8次之多。可以看出，在入庫水量相近的情況下，紅楓汛前水位越接近防限水位(1 236m)，其棄水的可能性越大。特別是6～7月，當來水量過于集中，已遠遠大于其調洪庫容的情況下，則必須產生棄水。為減少紅楓汛期棄水的概率，又能使機組處于最優運行狀態，根據梯級各站水能利用效率計算，紅楓電站汛前水位應降至1 231.8m較為合適，百花電站水位則可保持在防限水位，這樣不影響出力，又可減少棄水，還能保證完成全廠的水能利用提高率、水量利用率等考核指標。

2.2.2 提高洪水預報的精度

紅楓電站運行54a來，為貴州經濟發展做出過重大貢獻。然而20世紀90年代以前，還沒有完全涉及洪水預報及預報模型，水庫調度是以水庫的汛限水位作為控制，僅利用了洪水的設計信息，導致紅楓水庫在汛期不敢蓄水、汛后無水可蓄的局面，浪費了水資源。經對1961～1989年的資料統計，紅楓平均庫水位僅1 233.24m。在主汛期(7月),該水庫的平均庫水位僅1 234.82m，低于防限水位(1 236.00m)1m以上，最高僅有2a達到1 238.5m。對整個梯級電站來說，龍頭電站的水量損失就等于喪失了整個流域徑流調節的基本功能，經濟效益損失不可估量。

隨著水情測報系統的建立和洪水預報技術的提高，提出了水庫汛限水位動態控制的新理念及其綜合推理模式，以及最優梯級水庫調度方案的篩選模式。雖取得了較好的效果，但就洪水預報的準確率而言，仍存在較大差距。該流域洪水基本為暴雨所致，洪水組成較為復雜，尤其是近年來隨著貴陽市及周邊地區取水量的增加及流域內植被和大量土地功能的改變，進一步改變了流域內的水力和產匯流條件，增加了洪水預報的難度，是否可以發揮梯級水庫聯合調度的效果還是未知數。

為解決以上難題，發揮梯級水庫聯合調度、增創經濟效益，就必須提高龍頭水庫的洪水預報準確率，并盡量延長預報時段。同時利用紅楓龍頭水庫大庫容的調節優勢，竭力為下游電站攔截洪水，以增加區間水量的利用率。為此，根據政府部門提供的城鄉建設數據，嘗試加大洪水預報方案中直接產流部分的面積，將3層蒸散發計算改為2層計算，并修改了單位線，同時制定出梯級洪水的調度原則和方案，成效顯著。2008～2014年間，共預報20場較大的洪水過程，洪水洪峰預報的平均精度達90%以上，方案確定性平均系數為0.91。在此基礎上，采取攔截尾洪、為下游電站錯峰調蓄等調度措施，結合中長期天氣預報，在運用嚴格安全措施的前提下，紅楓、百花兩座水庫運用短期超蓄、多開少放等方式，使洪水在梯級電站中得到充分利用。

2.3 經濟效益

經統計，2008,2010,2012年和2014年汛期均運用了上述洪水預報調度方式，使紅楓、百花兩大調蓄水庫增發電量達11.9億kW·h，占這4a總發電量的37%以上，較好地解決了防洪與發電的矛盾，取得了良好的經濟效益。

3 結 語

運用貓跳河梯級水庫聯合調度，使流域的水力資源得到充分合理利用，全面發揮梯級樞紐的綜合效益。在防洪方面，充分利用龍頭水庫的防洪、調洪庫容，對梯級水庫進行補償調節、錯峰調度，減少洪水災害；在發電方面，通過提高洪水預報的精度，梯級水庫間相互補償和調節，獲得了整個梯級電站最大的發電效益；在設備方面，合理安排發電設備檢修計劃，降低檢修成本，提高了企業的管理水平。

隨著水庫調度水平的日漸成熟，會產生更大效益。因此，必須繼續做好洪水預報、水庫調度工作，進一步論證分期防洪限制水位的設定和利用，減少棄水，并結合中長期天氣預報，制定中長期水庫調度方案，提高梯級水庫的水能利用率。

(編輯：唐湘茜)

2015-04-09

龔紹勇，男，國電貴州電力有限公司紅楓水力發電廠，工程師.

洪水預報

1006-0081(2015)04-0027-02

P338.6

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