周公宅水庫調(diào)度運(yùn)行的優(yōu)化研究

田發(fā)美　王攀

摘 要：寧波市周公宅水庫防洪庫容較小、汛期易產(chǎn)生大量棄水，根據(jù)要求，通過優(yōu)化水庫防洪調(diào)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(fā)電效益，在一定程度上實現(xiàn)了洪水資源化，較好解決發(fā)電與防洪間的矛盾。

關(guān)鍵詞：水庫調(diào)度運(yùn)行；預(yù)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(shè)計洪水流量2780m3/s，總庫容1.118億m3，防洪庫容0.229億m3，設(shè)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(fā)電死水位175.13m，供水死水位145.13m，電站裝機(jī)容量12.6MW，是一座供水、防洪結(jié)合發(fā)電的綜合利用大型水利工程。經(jīng)過水庫多年的調(diào)度運(yùn)行實踐，發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計的常規(guī)水庫調(diào)度方案不能有效滿足新時期水庫的調(diào)度運(yùn)用要求，為了更好的發(fā)揮水庫的防洪能力和興利效益，亟需對水庫原設(shè)計調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化。

2 現(xiàn)在水庫功能的轉(zhuǎn)變與設(shè)計條件的關(guān)系

2.1 供水原則——以需定供

周公宅水庫電站為年調(diào)節(jié)水庫，與下游皎口水庫形成梯級，通過聯(lián)合調(diào)度，可充分利用鄞江優(yōu)質(zhì)的水資源。實際水庫調(diào)度中，周公宅水庫通過發(fā)電向下游皎口水庫下泄水量，由下游水庫統(tǒng)一向?qū)幉ㄌ峁﹥?yōu)質(zhì)水約40萬噸每天。非汛期以供水為主，按照供水要求來發(fā)電放水，及時補(bǔ)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(dāng)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(diào)度工作更加細(xì)致、準(zhǔn)確。在確保水庫防洪安全的基礎(chǔ)上，最大化的發(fā)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(fā)展趨勢

水庫效益包括防洪、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖、發(fā)電等等，追求水庫綜合效益的最大化是水庫調(diào)度運(yùn)行的發(fā)展目標(biāo)，其中，興利效益的最大化是水庫總體效益最大化的關(guān)鍵，打破常規(guī)調(diào)度的束縛，根據(jù)實踐經(jīng)驗優(yōu)化水庫調(diào)度運(yùn)行，是滿足水庫興利效益最大化的關(guān)鍵。未來水庫綜合效益的發(fā)揮將越來越重要，這就對水庫的實際調(diào)度運(yùn)行提出了更高的要求。

3 新時期水庫調(diào)度圖的優(yōu)化轉(zhuǎn)變

3.1 常規(guī)調(diào)度圖的局限性

常規(guī)調(diào)度圖采用時歷法編制，根據(jù)水庫不同水文年逐月入庫徑流及城市供水量、發(fā)電用水量，進(jìn)行逆時序操作，分別得出寧波城市供水、發(fā)電用水保證線，它們與水庫死水位線、防洪限制線構(gòu)成水庫發(fā)電、供水調(diào)度圖。庫水位處在上基本調(diào)度線上時發(fā)加大出力反映了歷時法保守的一面；庫水位在下基本調(diào)度線上時發(fā)保證出力則反映了歷時法風(fēng)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(guī)律；因此利用有限的水文徑流資料繪制的水庫調(diào)度圖有其局限性，改進(jìn)優(yōu)化勢在必行。

3.2 常規(guī)調(diào)度圖的優(yōu)化改進(jìn)

用水庫調(diào)度圖指導(dǎo)水庫運(yùn)行時，水庫的放水策略是由時段初水庫蓄水位按調(diào)度圖指示值決定的；因此調(diào)度圖上各調(diào)度線在時段初的取值是影響水庫運(yùn)行策略的關(guān)鍵。對水庫發(fā)電、供水調(diào)度圖的優(yōu)化就是通過對汛期與非汛期時段初水庫蓄水位的尋優(yōu)實現(xiàn)的。

3.2.1 非汛期水庫調(diào)度圖的優(yōu)化

非汛期雨量相對較少，基本無大洪水發(fā)生，常規(guī)水庫調(diào)度圖根據(jù)發(fā)電調(diào)度原則，將水位分成三個區(qū)，分別為保證出力區(qū)，加大出力區(qū)和正常供水區(qū)，嚴(yán)格控制水位變化，實際水庫調(diào)度運(yùn)行則是根據(jù)下游防洪對象的需求進(jìn)行發(fā)電供水，故在汛期結(jié)束前，確保后期再無大的洪水發(fā)生時，采用預(yù)蓄法控制庫水位上調(diào)，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(diào)度圖的優(yōu)化

長期以來，常規(guī)調(diào)度圖在水庫調(diào)度運(yùn)行過程中對汛限水位管理十分嚴(yán)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(diào)度遵循多發(fā)峰電，少發(fā)或盡量不發(fā)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(fā)峰電來預(yù)泄水量，控制水位下調(diào)至汛限水位以下，在提高發(fā)電效益的同時，為主汛期預(yù)留防洪庫容，有效的指導(dǎo)水庫調(diào)度運(yùn)行。

3.3 實例

按上述優(yōu)化原則進(jìn)行分析，得周公宅水庫原調(diào)度圖和優(yōu)化調(diào)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(diào)度227.13m降低到優(yōu)化調(diào)度的221.13m；主汛期末水庫水位由原調(diào)度227.13m降低到優(yōu)化調(diào)度的231.13m；多年平均發(fā)電量由原調(diào)度為3587.3×104kw.h增加到3714.5×104kw.h；多年平均發(fā)電效益由原調(diào)度為1792.4萬元增加到2280.4萬元；年平均棄水量由原調(diào)度1250.1×104m3減少到980.7×104m3；供水保證率由原調(diào)度的95%增加到98%。

優(yōu)化后的發(fā)電、供水調(diào)度圖將原調(diào)度圖的加大出力區(qū)與保證出力區(qū)合并為一個區(qū)，取名為限發(fā)峰電區(qū)，另外對主汛前水位下調(diào)ΔZD，可多預(yù)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(yù)測未來無大的洪水時，采用預(yù)蓄法將水位在汛限水位的基礎(chǔ)上穩(wěn)步上調(diào)ΔZ，可多蓄水量800萬m3，為非汛期的用水提供了保障。

4 結(jié)束語

通過以上分析，汛前預(yù)泄調(diào)度、汛末預(yù)蓄調(diào)度法的應(yīng)用能夠滿足新時期水資源利用戰(zhàn)略對水庫運(yùn)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(yù)泄調(diào)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(fā)電效益；（2）汛末預(yù)蓄調(diào)度，增加水庫蓄水量，保障了非汛期水庫的供水、發(fā)電需求；（3）有助于合理調(diào)配全年水資源，按照效益最大化的制定發(fā)電、供水計劃，提高水資源的利用率。

上述調(diào)度方法有效應(yīng)用的關(guān)鍵是對流域未來水文規(guī)律的了解和預(yù)測，根據(jù)多年的水庫運(yùn)行經(jīng)驗，相信這種優(yōu)化調(diào)度方法將會越來越成熟，更好的指導(dǎo)水庫的實際調(diào)度運(yùn)用。

作者簡介：田發(fā)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(diào)度管理工程。