梯級(jí)水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度與經(jīng)濟(jì)效益

龔紹勇(國(guó)電貴州電力有限公司 紅楓水力發(fā)電廠，貴州 清鎮(zhèn) 551417)

梯級(jí)水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度與經(jīng)濟(jì)效益

龔紹勇(國(guó)電貴州電力有限公司 紅楓水力發(fā)電廠，貴州 清鎮(zhèn) 551417)

為充分利用水資源，全面提高梯級(jí)水庫(kù)的綜合效益，依托洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性，以貓?zhí)恿饔蚣t楓梯級(jí)水庫(kù)為例，詳細(xì)闡述了提高梯級(jí)調(diào)度效益的措施，以充分發(fā)揮水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的作用，努力提高洪水預(yù)報(bào)和水庫(kù)調(diào)度的質(zhì)量。在確保水庫(kù)安全運(yùn)行并解決防洪與發(fā)電矛盾的同時(shí)，最大限度地?cái)r蓄尾洪，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益?？晒┢渌畮?kù)的洪水預(yù)報(bào)調(diào)度工作借鑒。

梯級(jí)水庫(kù);洪水預(yù)報(bào);預(yù)報(bào)調(diào)度;經(jīng)濟(jì)效益

1 洪水預(yù)報(bào)的優(yōu)勢(shì)及必要性

目前，為提高電站發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益和水量利用率，在確保水庫(kù)安全運(yùn)行的前提下，水利工作者嘗試若干水庫(kù)調(diào)度方式，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。這些都應(yīng)歸功于洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性，其預(yù)報(bào)方案發(fā)揮著重要作用。

首先，及時(shí)、準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)對(duì)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(yù)報(bào)能提供梯級(jí)水電站的最佳調(diào)度方式，最大限度地提高水電站的安全程度和經(jīng)濟(jì)效益，在梯級(jí)水電站的水庫(kù)調(diào)度中尤為重要。因此，歷來(lái)受到政府、水利和水電部門的高度重視，為人民的生命財(cái)產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。本文著重介紹紅楓梯級(jí)水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)、水庫(kù)調(diào)度在貓?zhí)恿饔虻某晒?yīng)用和取得的經(jīng)濟(jì)效益。

2 洪水預(yù)報(bào)調(diào)度措施與經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 貓?zhí)恿饔蚋艣r

貓?zhí)邮琴F州中部烏江南岸的一條支流,全長(zhǎng)180余公里，是貴州水電開發(fā)最早且最為完整的一條河流，全程共7級(jí)開發(fā)。紅楓水庫(kù)是貓?zhí)犹菁?jí)的龍頭水庫(kù)，流域面積為1 596m2，正常蓄水位為1 240m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容為5.9億m3，防洪限制水位為1 236m，防洪標(biāo)準(zhǔn)是百年設(shè)計(jì)、萬(wàn)年校核，水庫(kù)具有不完全多年調(diào)節(jié)性能。二級(jí)百花水庫(kù)具有年調(diào)節(jié)性能，庫(kù)區(qū)與紅楓尾水相接，區(qū)間面積僅300m2。三級(jí)修文電站以下各站，皆屬日調(diào)節(jié)電站，幾乎無(wú)調(diào)節(jié)庫(kù)容，靠紅楓、百花兩大水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，汛期紅楓、百花兩大水庫(kù)為下游電站錯(cuò)峰、削峰，保證下游水庫(kù)大壩防洪安全。

2.2 提高梯級(jí)調(diào)度效益的措施

2.2.1 紅楓、百花水庫(kù)的水位控制運(yùn)行

貓?zhí)犹菁?jí)電站緊密相聯(lián)，下游電站的庫(kù)水接于上游電站的尾水，上游電站的出庫(kù)即為下游電站的入庫(kù)。只有運(yùn)用梯級(jí)電站的聯(lián)合調(diào)度，才能充分利用水力資源，以水定電，準(zhǔn)確、合理地安排梯級(jí)電站的出力計(jì)劃，減少不必要的棄水損失。通過(guò)合理控制梯級(jí)各電站的水庫(kù)水位運(yùn)行，使梯級(jí)電站的發(fā)電效益達(dá)到最大化。

貓?zhí)恿饔蜓雌跒?～10月，集水面積雖不大，但因地形復(fù)雜，加之大氣環(huán)流的影響，暴雨常呈條狀分布，且因暴雨集中地地區(qū)不同，使洪水來(lái)源組合較為復(fù)雜，常出現(xiàn)復(fù)式洪峰。一次洪水歷時(shí)一般5～7d，漲水歷時(shí)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(jīng)對(duì)紅楓水庫(kù)1960～2014年54a實(shí)測(cè)入庫(kù)水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，紅楓水庫(kù)來(lái)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(lái)水量又占汛期的59.9%，是全年的50%以上。

針對(duì)該流域降雨、洪水集中的特性，對(duì)近年來(lái)紅楓水庫(kù)的汛前水位進(jìn)行分析。在統(tǒng)計(jì)的54a中，6月棄水年有11次，占統(tǒng)計(jì)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(kù)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(dāng)來(lái)水量過(guò)于集中，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其調(diào)洪庫(kù)容的情況下，則必須產(chǎn)生棄水。為減少紅楓汛期棄水的概率，又能使機(jī)組處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)梯級(jí)各站水能利用效率計(jì)算，紅楓電站汛前水位應(yīng)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(biāo)。

2.2.2 提高洪水預(yù)報(bào)的精度

紅楓電站運(yùn)行54a來(lái)，為貴州經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出過(guò)重大貢獻(xiàn)。然而20世紀(jì)90年代以前，還沒有完全涉及洪水預(yù)報(bào)及預(yù)報(bào)模型，水庫(kù)調(diào)度是以水庫(kù)的汛限水位作為控制，僅利用了洪水的設(shè)計(jì)信息，導(dǎo)致紅楓水庫(kù)在汛期不敢蓄水、汛后無(wú)水可蓄的局面，浪費(fèi)了水資源。經(jīng)對(duì)1961～1989年的資料統(tǒng)計(jì)，紅楓平均庫(kù)水位僅1 233.24m。在主汛期(7月),該水庫(kù)的平均庫(kù)水位僅1 234.82m，低于防限水位(1 236.00m)1m以上，最高僅有2a達(dá)到1 238.5m。對(duì)整個(gè)梯級(jí)電站來(lái)說(shuō)，龍頭電站的水量損失就等于喪失了整個(gè)流域徑流調(diào)節(jié)的基本功能，經(jīng)濟(jì)效益損失不可估量。

隨著水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建立和洪水預(yù)報(bào)技術(shù)的提高，提出了水庫(kù)汛限水位動(dòng)態(tài)控制的新理念及其綜合推理模式，以及最優(yōu)梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度方案的篩選模式。雖取得了較好的效果，但就洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)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(fù)雜，尤其是近年來(lái)隨著貴陽(yáng)市及周邊地區(qū)取水量的增加及流域內(nèi)植被和大量土地功能的改變，進(jìn)一步改變了流域內(nèi)的水力和產(chǎn)匯流條件，增加了洪水預(yù)報(bào)的難度，是否可以發(fā)揮梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度的效果還是未知數(shù)。

為解決以上難題，發(fā)揮梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度、增創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益，就必須提高龍頭水庫(kù)的洪水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，并盡量延長(zhǎng)預(yù)報(bào)時(shí)段。同時(shí)利用紅楓龍頭水庫(kù)大庫(kù)容的調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)，竭力為下游電站攔截洪水，以增加區(qū)間水量的利用率。為此，根據(jù)政府部門提供的城鄉(xiāng)建設(shè)數(shù)據(jù)，嘗試加大洪水預(yù)報(bào)方案中直接產(chǎn)流部分的面積，將3層蒸散發(fā)計(jì)算改為2層計(jì)算，并修改了單位線，同時(shí)制定出梯級(jí)洪水的調(diào)度原則和方案，成效顯著。2008～2014年間，共預(yù)報(bào)20場(chǎng)較大的洪水過(guò)程，洪水洪峰預(yù)報(bào)的平均精度達(dá)90%以上，方案確定性平均系數(shù)為0.91。在此基礎(chǔ)上，采取攔截尾洪、為下游電站錯(cuò)峰調(diào)蓄等調(diào)度措施，結(jié)合中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，在運(yùn)用嚴(yán)格安全措施的前提下，紅楓、百花兩座水庫(kù)運(yùn)用短期超蓄、多開少放等方式，使洪水在梯級(jí)電站中得到充分利用。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2008,2010,2012年和2014年汛期均運(yùn)用了上述洪水預(yù)報(bào)調(diào)度方式，使紅楓、百花兩大調(diào)蓄水庫(kù)增發(fā)電量達(dá)11.9億kW·h，占這4a總發(fā)電量的37%以上，較好地解決了防洪與發(fā)電的矛盾，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 語(yǔ)

運(yùn)用貓?zhí)犹菁?jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，使流域的水力資源得到充分合理利用，全面發(fā)揮梯級(jí)樞紐的綜合效益。在防洪方面，充分利用龍頭水庫(kù)的防洪、調(diào)洪庫(kù)容，對(duì)梯級(jí)水庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)、錯(cuò)峰調(diào)度，減少洪水災(zāi)害；在發(fā)電方面，通過(guò)提高洪水預(yù)報(bào)的精度，梯級(jí)水庫(kù)間相互補(bǔ)償和調(diào)節(jié)，獲得了整個(gè)梯級(jí)電站最大的發(fā)電效益；在設(shè)備方面，合理安排發(fā)電設(shè)備檢修計(jì)劃，降低檢修成本，提高了企業(yè)的管理水平。

隨著水庫(kù)調(diào)度水平的日漸成熟，會(huì)產(chǎn)生更大效益。因此，必須繼續(xù)做好洪水預(yù)報(bào)、水庫(kù)調(diào)度工作，進(jìn)一步論證分期防洪限制水位的設(shè)定和利用，減少棄水，并結(jié)合中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，制定中長(zhǎng)期水庫(kù)調(diào)度方案，提高梯級(jí)水庫(kù)的水能利用率。

(編輯：唐湘茜)

2015-04-09

龔紹勇，男，國(guó)電貴州電力有限公司紅楓水力發(fā)電廠，工程師.

洪水預(yù)報(bào)

1006-0081(2015)04-0027-02

P338.6

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