基于四水源聯(lián)合調(diào)度的引漢濟渭工程運行方式研究

彭穗萍，劉 斌

（陜西省水利電力勘測設計研究院，710001，西安）

引漢濟渭工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成。工程總體布局為：在漢江上修建黃金峽水利樞紐，子午河上修建三河口水利樞紐，由黃金峽壩后泵站自庫區(qū)提水，入黃三段和越嶺段隧洞輸水至黑河金盆水庫下游的黃池溝。當黃金峽泵站抽水流量小于受水區(qū)需水要求時，由三河口水利樞紐壩后電站發(fā)電后，通過連接洞補充供水至越嶺段隧洞；當黃金峽泵站抽水流量大于受水區(qū)需水要求時，富余的水量通過連接洞由三河口泵站抽水入三河口水庫存蓄，形成“二庫二泵站二電站一洞二段”的調(diào)水工程格局。

一、水源聯(lián)合調(diào)度條件

1.自流供水

引漢濟渭調(diào)水工程秦嶺隧洞長達98.3 km，在受水區(qū)配水系統(tǒng)工程節(jié)點黃池溝將調(diào)水區(qū)與受水區(qū)連為一體，相互補償，有條件實現(xiàn)水源的聯(lián)合調(diào)度。

調(diào)水區(qū)黃金峽泵站從黃金峽水庫抽水，進入黃三段、越嶺段隧洞，可自流進入關中受水區(qū)黃池溝，與受水區(qū)供水系統(tǒng)節(jié)點高程510 m銜接。受水區(qū)地理位置西高東低，供水從西往東流，可覆蓋受水區(qū)大部分受水對象，可實現(xiàn)自流供水。

2.受水對象黃池溝節(jié)點缺水

近期水平年調(diào)水10億m3的受水對象為：滿足西安、寶雞、咸陽、渭南、楊凌5個重點城市和11個縣城需水，需水總量為19.26億m3，缺水折黃池溝節(jié)點為9.51億m3。

3.調(diào)水工程允許可調(diào)水量

以基本不影響南水北調(diào)中線一期工程調(diào)水95億m3水量與漢江中下游用水為條件，經(jīng)審查確定：子午河入漢江河口斷面2020年水平年，多年平均允許可調(diào)水量為10.56億m3。

二、四水源聯(lián)合調(diào)度原則

1.水源概化處理

對受水區(qū)域內(nèi)各水源供水情況進行分類；對不同水庫工程進行節(jié)點概化處理，改變現(xiàn)有黑河金盆水庫的運行方式，形成受水區(qū)黑河金盆水庫與地下水與調(diào)水區(qū)二水源，在黃池溝節(jié)點四水源等流量調(diào)度的運行模式。

2.調(diào)度原則

系統(tǒng)工程的調(diào)度總原則為：在滿足黃金峽水庫、三河口水庫上下游用水與工程防洪條件下，按受水區(qū)水進行調(diào)度；受水區(qū)調(diào)水應綜合考慮當?shù)氐牡乇硭?、地下水與引漢濟渭調(diào)水聯(lián)合運用及豐枯互補的作用。

3.引漢水與當?shù)厮绰?lián)合運用

①調(diào)水區(qū)黃金峽水庫、三河口水庫根據(jù)壩址來水，在滿足工程斷面上下游用水后，在允許可調(diào)水量情況下按受水區(qū)需要調(diào)水。②受水區(qū)黑河金盆水庫作為補償調(diào)節(jié)水庫，位置較高，引漢濟渭調(diào)水不能充蓄黑河水庫，黑河水庫可以調(diào)蓄其壩址徑流，對用水要求起補償作用。③黃金峽水庫通過年調(diào)節(jié)解決年內(nèi)供水不均狀況；三河口水庫進行多年調(diào)節(jié)，提高枯水年供水量；黑河水庫解決年際用水不均；地下水考慮年內(nèi)旬用水不均。④受水區(qū)需水要求，依次由引漢濟渭調(diào)水、黑河水庫供水、地下水供水。黑河水庫最大供水不超過現(xiàn)狀設計流量，地下水供水以多年平均允許開采量作為控制。

三、運行規(guī)則研究

1.三河口水庫運行規(guī)則

①為了充分利用支流可調(diào)水，合理開啟三河口泵站，減少棄水，節(jié)約能耗；②近期水平年三河口水庫利用558～643 m間的6.62億m3庫容進行多年調(diào)節(jié)，利用544～558 m之間的庫容來提高特枯年份供水量。

2.黃金峽水庫運行規(guī)則

①合理使用黃金峽泵站，充分利用允許可調(diào)水量，研究可被受水區(qū)利用的水量，以減少允許可調(diào)水量的浪費；②黃金峽水庫為不完全年調(diào)節(jié)，近期水平年在440～450 m間的0.81億m3調(diào)節(jié)庫容，對年內(nèi)不均勻供水狀況進行改善。

3.黑河金盆水庫運行規(guī)則

①黑河水庫為已建工程，將其供水任務納入受水區(qū)需水過程中，保證原有農(nóng)業(yè)供水任務不變情況下，優(yōu)化其運行方式；②黑河金盆水庫對年際供水的不均狀況進行調(diào)節(jié)。

4.地下水運行規(guī)則

①受水區(qū)域地下水層為水量穩(wěn)定的地下水庫，為保證地下水合理有效開采，近期水平年年開采量最大不超過允許開采能力的85%；②地下水供水主要解決受水區(qū)域年內(nèi)供水不均勻狀況。

5.四水源調(diào)度線研究

三河口水庫調(diào)度線設置為：

①防棄水線：充分利用所在流域的水量，減少用泵過多抽水而導致棄水；②控制供水調(diào)度線：主要以引漢濟渭工程調(diào)水區(qū)供水為主；③四水源聯(lián)調(diào)保證供水線：該線以下與正常死水位之間為供水破壞區(qū)；④特枯年應急供水線：設置特枯年運行死水位，以應急備用水量。

黑河金盆水庫調(diào)度線設置為：

圖1 三河口水庫興利調(diào)度圖

①防棄水線：為加大供水運行減少棄水，充分利用受水區(qū)水量；②農(nóng)業(yè)保證線：為滿足農(nóng)業(yè)供水要求，而設置農(nóng)業(yè)供水保證線；③工業(yè)保證線：保證調(diào)水水源供水，降低黑河供水，增加地下水供水。

四、運行方式與效果評價

1.不同調(diào)度線水位確定

根據(jù)四水源聯(lián)合調(diào)度規(guī)則和調(diào)度線設置情況，通過試算，得出推薦運行方式的三河口水庫、黑河金盆水庫不同調(diào)度線的各月水位運行值。

2.興利調(diào)度圖

興利調(diào)度以水庫各自不同調(diào)度線為基礎，以水庫死水位、汛期與非汛期水位為控制，經(jīng)反復運行，優(yōu)化調(diào)度，在滿足近期水平年調(diào)水任務情況下，根據(jù)各自水源工程不同調(diào)度線的各月水位運行值，繪制的三河口水庫興利調(diào)度圖見圖1，黑河金盆水庫興利調(diào)度圖見圖2。

3.聯(lián)合調(diào)度圖運用判別條件

以三河口水庫為中心的近期水平年運行判別條件為：

圖2 黑河金盆水庫興利調(diào)度圖

①水庫水位在防棄水線之上，以三河口供水為主，黃金峽作為補充，三河口泵站停機以節(jié)省能耗，四水源聯(lián)調(diào)滿足需水要求，越嶺段按50m3/s供水；②水庫水位在防棄水線～控制供水線之間，以黃金峽供水為主，余水利用三河口泵站抽至水庫進行調(diào)蓄，聯(lián)合供水滿足需水要求，越嶺段按50 m3/s供水；③水位在控制線～聯(lián)調(diào)線之間，黃金峽優(yōu)先供水，多余水量利用三河口泵站抽至水庫進行調(diào)蓄，聯(lián)合供水滿足需水要求，越嶺段按21.2 m3/s供水；④水位在聯(lián)調(diào)線～正常死水位之間，黃金峽優(yōu)先供水、多余水量利用三河口泵站抽至水庫進行調(diào)蓄，聯(lián)合供水滿足需水要求，越嶺段按最小12.8 m3/s供水；⑤遭遇特枯年的運行水位，544.0m為特枯年運行水位，遭遇特枯年，動用544.0～558.0 m之間的庫容，此時，越嶺段隧洞流量最大按9.8 m3/s供水。

根據(jù)聯(lián)合調(diào)度方式，近期水平年黑河金盆水庫的調(diào)度運用為：①水庫水位在防棄水線之上，黑河水庫供水最大按15 m3/s進行控制供水；②水庫水位在防棄水線～農(nóng)灌供水線之間，按0.72的供水系數(shù)進行供水；③水庫水位在農(nóng)灌線～工業(yè)線之間，工業(yè)用水滿足，供水系數(shù)取0.72；④時段水位在工業(yè)供水線以下，供水不滿足要求，供水系數(shù)取0.65。

4.調(diào)度方式運用效果

①工程調(diào)水量和供水保證率：引漢濟渭調(diào)水工程近期水平年調(diào)水10.0億m3；黑河金盆水庫供城市生活用水2.36億m3；地下水供水4.12億m3；四水源聯(lián)合供水保證率為95.04%，黑河水庫的農(nóng)業(yè)供水保證率50.88%，滿足設計要求；②地下水開采量：多年平均開采量4.12億m3，最大年開采量為8.08億m3，最小年開采量為0.31億m3，滿足受水區(qū)地下水開采原則；③供水安全度：聯(lián)合供水最小旬時段供水度為70.21%，年最小供水度為80.9%，滿足供水要求。

5.運用評價

①提高供水保證率。聯(lián)合調(diào)度改變了黑河水庫的運行方式，供水保證率由87.3%提高到95.0%，滿足工程調(diào)水任務要求。②明確特枯年調(diào)度方式。設置了特枯年預警水位，預留應急備用水量，聯(lián)合調(diào)度，供水安全度較好，供水可靠度高。