周公宅水庫調度運行的優化研究

田發美　王攀

摘 要：寧波市周公宅水庫防洪庫容較小、汛期易產生大量棄水，根據要求，通過優化水庫防洪調度圖，在保證水庫防洪安全的同時增加水庫的供水能力及發電效益，在一定程度上實現了洪水資源化，較好解決發電與防洪間的矛盾。

關鍵詞：水庫調度運行；預蓄法；汛期；周公宅水庫

1 研究背景

寧波市周公宅水庫工程位于甬江流域奉化江的重要支流之一的大皎溪上，水庫壩址以上控制流域面積132km2，壩址多年平均流量4.7m3/s，設計洪水流量2780m3/s，總庫容1.118億m3，防洪庫容0.229億m3，設計洪水位237.7億m3，正常蓄水位231.13億m3，臺汛期限制水位227.13m，發電死水位175.13m，供水死水位145.13m，電站裝機容量12.6MW，是一座供水、防洪結合發電的綜合利用大型水利工程。經過水庫多年的調度運行實踐，發現初步設計的常規水庫調度方案不能有效滿足新時期水庫的調度運用要求，為了更好的發揮水庫的防洪能力和興利效益，亟需對水庫原設計調度方案進行優化。

2 現在水庫功能的轉變與設計條件的關系

2.1 供水原則——以需定供

周公宅水庫電站為年調節水庫，與下游皎口水庫形成梯級，通過聯合調度，可充分利用鄞江優質的水資源。實際水庫調度中，周公宅水庫通過發電向下游皎口水庫下泄水量，由下游水庫統一向寧波提供優質水約40萬噸每天。非汛期以供水為主，按照供水要求來發電放水，及時補給下游水庫的水量，確保下游水庫的供水水源。汛期以防洪為主，在滿足供水要求的前提下，適當攔蓄洪水，保證下游的防洪安全。

2.2 社會對供水保障率的期望為100%

社會對供水保障率的要求越來越高，要求水庫調度工作更加細致、準確。在確保水庫防洪安全的基礎上，最大化的發揮水庫的供水作用，盡可能的提高供水保障率。

2.3 水庫總體效益發展趨勢

水庫效益包括防洪、灌溉、航運、養殖、發電等等，追求水庫綜合效益的最大化是水庫調度運行的發展目標，其中，興利效益的最大化是水庫總體效益最大化的關鍵，打破常規調度的束縛，根據實踐經驗優化水庫調度運行，是滿足水庫興利效益最大化的關鍵。未來水庫綜合效益的發揮將越來越重要，這就對水庫的實際調度運行提出了更高的要求。

3 新時期水庫調度圖的優化轉變

3.1 常規調度圖的局限性

常規調度圖采用時歷法編制，根據水庫不同水文年逐月入庫徑流及城市供水量、發電用水量，進行逆時序操作，分別得出寧波城市供水、發電用水保證線，它們與水庫死水位線、防洪限制線構成水庫發電、供水調度圖。庫水位處在上基本調度線上時發加大出力反映了歷時法保守的一面；庫水位在下基本調度線上時發保證出力則反映了歷時法風險性的一面。由于歷史實測水文資料的有限性，并不能完全反映流域水文特性的客觀規律；因此利用有限的水文徑流資料繪制的水庫調度圖有其局限性，改進優化勢在必行。

3.2 常規調度圖的優化改進

用水庫調度圖指導水庫運行時，水庫的放水策略是由時段初水庫蓄水位按調度圖指示值決定的；因此調度圖上各調度線在時段初的取值是影響水庫運行策略的關鍵。對水庫發電、供水調度圖的優化就是通過對汛期與非汛期時段初水庫蓄水位的尋優實現的。

3.2.1 非汛期水庫調度圖的優化

非汛期雨量相對較少，基本無大洪水發生，常規水庫調度圖根據發電調度原則，將水位分成三個區，分別為保證出力區，加大出力區和正常供水區，嚴格控制水位變化，實際水庫調度運行則是根據下游防洪對象的需求進行發電供水，故在汛期結束前，確保后期再無大的洪水發生時，采用預蓄法控制庫水位上調，提高水庫蓄滿率，為非汛期用水提供保障。

3.2.2 汛期水庫調度圖的優化

長期以來，常規調度圖在水庫調度運行過程中對汛限水位管理十分嚴格。如果水庫防洪庫容較小，受汛期防洪限制水位的制約，往往造成汛期較多棄水或谷電量增多，大大降低了水庫的興利效益，實際水庫調度遵循多發峰電，少發或盡量不發谷電、少棄水或盡量不棄水的原則，故在主汛期來臨前，采用多發峰電來預泄水量，控制水位下調至汛限水位以下，在提高發電效益的同時，為主汛期預留防洪庫容，有效的指導水庫調度運行。

3.3 實例

按上述優化原則進行分析，得周公宅水庫原調度圖和優化調度圖，如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2對比分析可知：主汛初期水庫水位由原調度227.13m降低到優化調度的221.13m；主汛期末水庫水位由原調度227.13m降低到優化調度的231.13m；多年平均發電量由原調度為3587.3×104kw.h增加到3714.5×104kw.h；多年平均發電效益由原調度為1792.4萬元增加到2280.4萬元；年平均棄水量由原調度1250.1×104m3減少到980.7×104m3；供水保證率由原調度的95%增加到98%。

優化后的發電、供水調度圖將原調度圖的加大出力區與保證出力區合并為一個區，取名為限發峰電區，另外對主汛前水位下調ΔZD，可多預留防洪庫容約1200萬m3，有效的增加了水庫的興利效益。汛末在預測未來無大的洪水時，采用預蓄法將水位在汛限水位的基礎上穩步上調ΔZ，可多蓄水量800萬m3，為非汛期的用水提供了保障。

4 結束語

通過以上分析，汛前預泄調度、汛末預蓄調度法的應用能夠滿足新時期水資源利用戰略對水庫運用的要求，可有效的增加洪水資源的利用量，主要包括：（1）汛前預泄調度有效增加水庫的防洪庫容，減少汛期的棄水量，提高水庫的供水、發電效益；（2）汛末預蓄調度，增加水庫蓄水量，保障了非汛期水庫的供水、發電需求；（3）有助于合理調配全年水資源，按照效益最大化的制定發電、供水計劃，提高水資源的利用率。

上述調度方法有效應用的關鍵是對流域未來水文規律的了解和預測，根據多年的水庫運行經驗，相信這種優化調度方法將會越來越成熟，更好的指導水庫的實際調度運用。

作者簡介：田發美（1981-），女，漢族，山東萊蕪人，工程師，中共黨員，主要從事水庫工程調度管理工程。