大通河流域梯級水庫群聯合調度幾點思考

樊曉東 青海聚能鈦業股份有限公司

1.流域概況及上游開發現況

1.1 流域概況

大通河發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。根據國務院批復《黃河流域水資源綜合規劃》，干流年均水資源總量為28.95億m3，年均流量91.8m3/s。

1.2 規劃開發現狀

大通河流域水能資源條件相對較好，對滾動開發中小水電站條件相對有利，青海省水電設計院于1987年對流域內水電資源初步進行整體規劃18座梯級水電站開發，增加到如今規劃34座水電站開發。

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

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，總裝機容量9.76萬kw，屬II等大（2）型水庫，是“引大濟湟”跨流域調水“龍頭”調節水庫，兼有蓄水、調水、防洪、灌溉、發電、提升下游水電站年利用小時數和發電量等功能，主要職能是滿足調水、生態環境等綜合利用的需要，水利發電并不是其主要功能。

2.大通河水量調度現狀及存在問題

2.1 水量調度現狀

目前已建成“引大濟秦”和“引大濟湟”2處調水工程，調水總量將達到12.3億m3，占流域水資源總量的42.6%。梯級電站不斷開發和調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、放水致使洪水流經河道暴漲暴落，給下游發電用水、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。汛期流域內短時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。由于調水工程投運，大通河水資源緊缺狀況日漸凸顯，依據“電調服從水調”原則，必須對上游大型水庫蓄、放水實施合理聯合調度。

（1）在市場經濟條件下如何充分發揮納、石水庫調節作用，實施水庫聯合調度，合理分配本電站及下游電站群在豐、平、枯段發電流量，提高各梯級電站水利用率，將是梯級水庫聯合蓄能調度首要問題。

（2）流域內大多數水電站單個庫容較小，水庫調節能力不足或無調節能力，受流域內開發條件限制，各梯級電站統一協調調度尚處于起步研究階段，缺乏綜合合理梯級水庫聯合調度及流域控制性龍頭水庫統一調度，受徑流來水影響較大，如何充分發揮流域內“二庫多級”龍頭水庫梯級優化調度效益。

（3）流域內水電站群建設年代不同，受當年規劃建設條件限制，形成目前流域內所建電站大多為低壩徑流式電站，沒有任何調洪、調蓄水資源能力，造成汛期窩電棄水，枯水期無水或少水發電，水資源利用率不足，加上各水電站獨立進行規劃開發，獨立調度運行，各梯級水電站發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行科學合理調節，提高水量調度效果。

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

3.大通河水庫群聯合調度思路與對策

我國水庫群優化調度研究較晚，地處我國西北經濟較落后中小流域梯級電站群水庫優化調度起步相對滯后與大江大河流域及國內經濟發達地區。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合調度河段。近年中小流域水庫群優化調度得到廣泛應用并取得很好效果，水庫群聯合優化調度方法理論研究由單一水庫調度轉向水庫群聯合調度，使水庫調度方法理論日臻完善，因此水庫聯合調度應用注重理論與實際結合，注重理論研究成果向生產經營實踐轉化，從而使基礎理論研究與生產實際應用相結合。

3.1 水庫聯合調度運行方式和建議

納、石水庫是近年建成投運，二庫聯合調度尚處于初期探索研究階段，進行納、石梯級水庫群的聯合優化調度對于合理開發利用大通河水能資源具有重要的意義。二座水庫首尾相連，已經形成完整的連續梯級大型水庫群，實現水庫聯合調度運行方式勢在必行。

3.1.1 汛期運行方式

汛期充分發揮納、石水庫的調節作用，將水庫水位保持在正常發電水位以下，當發生小洪水時，利用上游水庫有效庫容進行調節，限制上游納、石水庫出力，減少水庫發電流量，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組發電降低水庫水位，騰出庫容，迎接下一場洪水，重復利用水庫有效庫容。當發生大洪水時，納、石水庫即使發電機組滿負荷出力運行，也會達到或超過正常蓄水位時，此時不再限制納、石水庫發電機組出力，下游梯級電站群發電機組滿負荷運行，并同時將多余水量進行流域電站群統一“調水調沙”，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電量。

3.1.2 平、枯水期運行方式

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

3.2 大通河梯級水庫聯合調度建議

水庫蓄能調度就是優化單一水電站發電潛力，水庫群聯合調度就是發揮水電站群的發電潛力，二者相輔相成。國內外實踐表明，聯合調度一般可增加下游梯級電站群3%～7%發電效益。大通河流域梯級水電站群上下游水利、電力聯系復雜，實施水庫聯合蓄能調度經濟效益更為顯著。

（1）水庫聯合調度應根據年初氣象部門提供長期預報，科學、合理制定年度水庫調度運行計劃，在保證大壩運行安全前提下，根據實際來水情況，不斷修正、調整水庫聯合調度方案，實行科學調度、動態管理，把水庫水位控制在合理的調度區內，提高下游梯級水庫發電水頭和水量利用率，達到增加發電水量的目的。

（2）編制大型水庫蓄能調度圖，分析研究蓄能調度圖編制方法的實用性、合理性、優良性，采用更能充分發揮流域內下游梯級小水庫群整體運行效益方法，聯合下游電站編制梯級電站水庫群的蓄能調度圖。

（3）考慮到實際生產中水庫聯合調度復雜性、不確定性等特點，開發具有能利用實時信息自動修正計算機軟件系統，研究開發出水庫優化調度模型，模型簡單、求解迅速便捷、利于決策者和調度人員參與、能快速根據實際情況給出較準確的模擬求解方法。

（4）引進國內外新理論和新技術，研究水庫群聯合調度新模型及新算法。

（5）利用先進可視化計算機應用系統，開發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度應用軟件，引進先進人工智能技術，建立起強大水庫調度決策支持系統及智能決策支持系統。

4.結語

水庫聯合調度是水資源領域較為復雜應用系統之一，從大通河流域梯級水電站水資源現狀分析發現，存在利用率低、浪費大問題。因此充分發揮上游大型水庫作用，積極開展水庫聯合調度對提高梯級電站的技術、經濟管理水平，充分挖掘釋放電站潛能，對實現大通河流域梯級水電滾動開發，實行水資源優化配制，改善水能利用率，促進大通河流域現階段水電發展等具有深遠意義。