水库调度中存在的问题及解决对策

水库调度中存在的问题及解决对策

石秀珍

石秀珍

惠州市龙门县天堂山水库管理局广东龙门516800

摘要:水库既担任防洪的责任，也承担着兴利任务，一定程度这两个方面是一对尖锐的矛盾，尤其是在水库调度上。本文结合实例，指出了当前水库调度上采用“静态控制法”的弊端，并提出了切实可行的解决对策，并对动态控制在水库调度上的应用进行介绍，为水库优化调度开辟了新的途径。

关键词:水库；调度；汛期水位；问题；对策；动态控制

Reservoirschedulingtheproblemsandsolutions

ShiXiuZhen

Huizhoulongmencountyheavenmountainreservoiradministrationofguangdonglongmen516800

Pickto:reservoirastheresponsibilityofthefloodcontrolalready,alsobearthebenefitassignment,acertaindegreeofthesetwoaspectsisapairofsharpcontradictions,especiallyonthereservoirscheduling.Combinedwithexamples,andpointsoutthatthecurrentreservoirschedulingonthedisadvantagesofusing"staticcontrol",andputsforwardsomefeasiblecountermeasures,andtheapplicationofthedynamiccontrolonthereservoirschedulingispresented,andopensanewrouteforthereservoiroptimaloperation.

Keywords:reservoir;Scheduling;Floodwaterlevel;Problem;Countermeasures;Dynamiccontrol

水库是最为重要的水利基础设施，既要承担防洪任务，又要承担兴利的任务，这是一对尖锐的矛盾。矛盾的焦点就是在汛期水库运行时采用怎样的汛限水位。如果采用的汛限水位高，就有利于兴利而不利于防洪，反之采用的汛限水位低则利于防洪而不利于兴利。当前，很多水库仍采用“静态控制法”，进行水库调度，不仅不能保证防洪要求，也造成了水力资源的巨大浪费。为了有效解决这一问题，近年来，国内已进行了不少的研究和实践。

1水库概况

某水利枢纽工程是所在流域干流规划中最大的控制性工程，也是该流域的重点建设项目。该水利工程具有发电、防洪、养殖等功能，水库具有不完全多年调节性能。

2水库调度上存在的问题

随着社会对电力需求的增加，水电作为一种清洁能源，其需求就更大了。同时对水库防洪安全与供水供电保障提出了更高要求，水库防洪和兴利的矛盾也日益突出。

目前，水库仍采用“静态控制法”，即严格按照设计的汛限水位进行控制，不管实时降雨及洪水预报结果，只要水库超过汛限水位，洪水过后就必须降到汛限水位，这样就可能造成汛前、汛期大量弃水，如果汛期来水减少，就可能导致汛后无水可蓄，造成水资源的浪费。

3解决对策

3.1工程所在流域洪水特点

根据工程所在河流水文站降水量统计资料，流域年内降水主要集中在4-9月，占全年降水量的90%，5-8月约占全年降水量的60%。各主要河流洪水成因主要受热量条件和降水量的控制，通常洪水过程具有明显的日变化，且一日一峰的变化过程与气温和高空温度的变化基本相应。洪水过程的历时较长，洪量相对较大，一般洪水上升过程阶段为3-6d，下降阶段为2-4d，洪水过程呈一日一峰的锯齿形，从起到落5-10d。

3.2汛限水位动态控制依据

在水库历年的实时调度中，按照全汛期单一值法，汛限水位采用“静态法”控制，只要库水位超过汛限水位便要弃水，致使一些年份汛期大量弃水，后期蓄至目标水位较困难，造成洪水资源浪费较大。根据水库自身情况，采用了“汛期分期运用不同值”方法及“预蓄预泄”法。

根据水库所在流域洪水特点，汛期洪水成因主要受热量条件和降水量的控制，根据来水情况和洪水资料，考虑洪水年际之间和年内洪水统计特性变化规律，可将汛限水位分为三期：一期为6月1-30日，二期为7月1-31日，三期为8月1-31日。

通过水库近6年的运行表明，汛期平均弃水量占来水量的34%，尤其在主汛期连续弃水时间较长，来水偏丰年，月弃水时间达到了20d，水量利用率较低，造成水资源极大的浪费，此情况下用动态控制方法不仅可减少上下游防洪灾害，还可以减少汛期弃水量，增加发电效益，更可保障汛后库水位蓄至蓄水目标。

4汛限水位动态控制条件及最适宜时间分析

水库“入库水量”的预报精度，影响汛限水位动态控制的范围，又能影响汛限水位达到动态控制下限的起始时间。当水库库水位处于汛限水位动态控制域内，泄流开始大于入库且具有控制能力，便具有汛限水位动态控制的充分必要条件。从防洪安全角度，基于汛限水位是水库遭遇设计洪水的起调水位及其调洪过程中水位变化特性，实施“汛限水位动态控制”的时间，不应该在“一边降雨一边涨洪”的库水位上升时期，基于大量调洪计算的统计规律，水库最高水位出现在峰后的某一时段，所以汛限水位动态控制的充分必要条件发生的最适宜时间一般在本次洪水的退水阶段，即本次洪水的库水位开始下降到下次暴雨洪水起涨前段时期。这一时期越长汛限水位动态控制的效益越大。

例如2010年6月1-25日，水库入库洪水最大3日、5日、7日、15日洪量，接近水库设计洪水10年一遇标准，是水库运行以来同期最大值。为保证水库运行及下游防洪安全，水库于6月17日(当时库水位低于汛限水位5.58m)开始逐步加大出库流量控制水库水位，6月26日7:00之后库水位开始下降，7月29日12:00开始涨水，汛限水位动态控制最适宜时间即6月26日7:00至7月29日12:00，期间库水位已降至合理汛限值，很好地应用了“预蓄预泄”法，为下一场洪水来临做好准备，不仅保障了防洪，还提高了洪水资源和水能资源的利用率。

5动态控制在水库调度中的实际应用

水库2005年落闸蓄水，挡水建筑物按500年一遇(P=0.2%)洪水标准设计，万年一遇(P=0.01%)洪水校核，下游防洪标准为百年一遇(P=1%)。

以前汛期采用的是“全汛期运用单一值”法，控制水库水位在汛限水位以下运行，以低水头大流量发电，避免弃水，汛末及时拦蓄洪尾，使水库水位接近正常蓄水位，保证供水期水库的正常运行。应用“汛限水位分期不同值”法及动态控制理论，对汛限水位进行调整，调整后为：6月1-30日库水位按汛限水位值Ⅰ控制，7月1-31日库水位按汛限水位值Ⅱ控制，8月1-31日库水位按汛限水位值Ⅲ控制。

汛期以理论计算发电量最大为原则，结合防洪和灌溉要求，充分考虑水情预报的精度和电网的实际情况以及水库的回蓄能力，按照以下动态调度规则运行：

(1)6月，遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位值Ⅰ3m，其余年份不得低于2m控制。

(2)7月，遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位值Ⅱ2m，其余年份不得低于1m控制。

(3)8月，遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位值Ⅲ1m，其余年份不得低于0.5m控制。

汛限水位分期与动态控制的应用，变被动防汛为主动迎汛，“适度承担风险，有效控制风险，主动规避风险”。水库采取“预蓄预泄”法，在汛限水位以下腾空库容，就可以在洪峰来临之时实现从容、安全调度。某水库主要依据运用了地方水文、气象部门的趋势预报和短期天气预报，进行预报调度，圆满完成了防洪任务及蓄水目标等。

汛期水位汛限水位分期与动态控制实例：2010年是某水库的一个丰水年，入库水量较多年平均明显偏丰，防汛形式严峻。本年遭遇洪峰流量达5年一遇标准以上的洪水共计3次，分别是“6.25”洪水、“7.30”洪水、“8.01”洪水。经科学计算，合理调度，安全度汛。水库2010年主要洪水过程调度特征值见表1。

表1某水库2010年洪水过程调度特征值

实际应用中预报有洪水时，当水位高于最佳消落水位时加大机组出力将水位降到理论蓄水位来计算发电量，用2010年汛期来水过程计算设计发电量和优化后的发电量见表2。

表2某水库设计发电量和优化发电量计算

从表2可以看出实行汛限水位动态控制后汛期可增发电量0.2亿kW•h。根据0.35元/kW•h的上网电价计算，汛期直接效益700万。

由于动态控制水位后可降低洪水的起调水位，水库水位每下降1m，增加防洪库容约5000万m3，提高了防洪标准，对上下游都极为有利。如2010年水库遭遇到20年一遇的洪水标准，由于提前将加大负荷发电，预腾库容，增大防洪库容8000万m3，此次洪水过程削峰率61.12%，确保了下游的防洪安全，1999年同量级的洪水对下游造成损失约2000万元。

6结语

随着国民经济和社会的快速发展，对水资源和电力资源的需求必然持续增长。因此，在保证水库防洪安全的前提下，提高水资源的利用效率就非常关键。实践证明，水库实施水库动态水位调度运行，既不会影响水库的防洪安全，还能提高发电效益，增加水库的调节库容，并较大幅度的削减洪峰，取得了良好的经济效益和社会效益，对水库调度的优化提供了新的途径，其经验也值得水库调度工作人员参考借鉴。

参考文献

[1]马永胜.安康水库汛限水位动态控制研究[D].西安理工大学.2009年

[2]贺守文;阙志夏;吴江.浅析水库调度中存在的几个问题[J].水利科技与经济.2000年第02期