靳少波，沈延青

（黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810008）

黃河上游是全國(guó)最早形成梯級(jí)電站格局并開(kāi)展聯(lián)合調(diào)度的河段，1968年汛后劉家峽水庫(kù)蓄水，黃河上游第一座具有不完全年調(diào)節(jié)性能的大型水庫(kù)投運(yùn)，對(duì)已建成的鹽鍋峽、青銅峽及黃河上中游水量調(diào)節(jié)有重大影響，為此國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立由甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、西北電管局、黃委會(huì)組成的黃河上中游水調(diào)委員會(huì)，下設(shè)水調(diào)辦公室，開(kāi)展梯級(jí)電站聯(lián)合調(diào)度工作。1986年10月龍羊峽水庫(kù)下閘蓄水，形成龍、劉兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用新格局，并增加青海省為黃河上中游水調(diào)委員會(huì)委員，明確黃委會(huì)為主任委員，西北電管局為副主任委員并兼水調(diào)辦公室的工作。

1 龍羊峽、劉家峽及梯級(jí)電站概況

1.1 龍羊峽簡(jiǎn)介

龍羊峽水電站是黃河上游的“龍頭”電站，位于青海共和、貴南縣交界處，控制流域面積131 400 km2，占全流域的18%。多年平均流量650 m3/s，控制水量占蘭州斷面的62%，占黃河入海水量的42%。工程以發(fā)電為主，兼防洪、灌溉、防凌、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益。

龍羊峽水庫(kù)按千年一遇洪水設(shè)計(jì)、可能最大洪水校核，校核洪水位2 607 m時(shí)總庫(kù)容為274億m3，正常蓄水位2 600 m，庫(kù)容247億m3，正常死水位為2 560 m，極限死水位為2 530 m，防洪限制水位為2 594 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容193.6億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。通過(guò)龍羊峽水庫(kù)調(diào)蓄，將洪峰流量控制在4 000～6 000 m3/s，可提高下游梯級(jí)水電站及蘭州市的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

龍羊峽工程由主壩（混凝土重力拱壩，最大壩高178 m）、兩岸重力墩、副壩、泄水建筑物及電站廠房等組成。其中泄水建筑物按表孔溢洪道、中孔、深孔、底孔泄水道4層布置，主廠房位于壩后，電站安裝4臺(tái)單機(jī)容量320 MW水輪發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘? 280 MW，保證出力589.8 MW，年發(fā)電量59.42億kW·h。

1.2 劉家峽水庫(kù)簡(jiǎn)介

劉家峽水電站位于甘肅永靖縣的黃河干流上，控制流域面積181 766 km2，占黃河全流域面積的1/4，多年平均流量866 m3/s。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、防凌、養(yǎng)殖等綜合效益。

劉家峽水庫(kù)按千年一遇洪水設(shè)計(jì)、萬(wàn)年一遇洪水校核，校核洪水位1 738 m以下總庫(kù)容64億m3，正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位均為1 735 m，庫(kù)容57億m3，死水位1 694 m，興利庫(kù)容41.5億m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

劉家峽工程由主壩（混凝土重力壩）、副壩（左右岸混凝土副壩、右岸黃土副壩）、泄水建筑物、壩后廠房和地下廠房等建筑物組成。其中泄水建筑物分左岸泄水道、右岸泄洪洞、排沙洞、岸邊溢洪道布置，電站安裝五臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 225 MW，保證出力400 MW，多年平均發(fā)電量57億kW·h。近年來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)組又進(jìn)行了增容改造，全廠總裝機(jī)容量達(dá)到1 350 MW。

1.3 梯級(jí)電站簡(jiǎn)介

黃河水能資源蘊(yùn)藏量為30 002 MW，可開(kāi)發(fā)水能資源為22 029 MW，其中黃河上游龍羊峽至青銅峽河段全長(zhǎng)918 km，落差1 324 m，規(guī)劃建設(shè)大中型水電站25座，總裝機(jī)容量17 010 MW，年發(fā)電量593億kW·h，水力資源十分豐富，開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越，是我國(guó)著名的水電“富礦”，除黑山峽河段外現(xiàn)大部分已開(kāi)發(fā)或正在開(kāi)發(fā)。

黑山峽河段一級(jí)開(kāi)發(fā)的大柳樹(shù)水電站位于寧夏中衛(wèi)縣境內(nèi)，壩址控制流域面積250 650 km2，多年平均流量1 050 m3/s。水庫(kù)正常蓄水位1 380 m，總庫(kù)容110億m3。電站裝機(jī)容量1 920 MW，年設(shè)計(jì)發(fā)電量為82.2億kW·h。是黃河龍青段具有年以上調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)之一。

拉西瓦水電站是黃河上最大的水電站，百萬(wàn)千瓦以上電站還有李家峽、公伯峽、積石峽水電站，但調(diào)節(jié)能力小，現(xiàn)階段仍是龍劉聯(lián)合調(diào)度的格局。

2 龍羊峽水庫(kù)在聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中有作用

2.1 龍羊峽水庫(kù)有巨大調(diào)節(jié)作用

1）龍羊峽具有多年調(diào)節(jié)能力，可蓄豐補(bǔ)枯，改變徑流的年際間分配[1]。

2）削減洪峰流量，控制最大下泄流量6 000 m3/s，提高下游河道及梯級(jí)電站的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3）利用汛限水位以下庫(kù)容存蓄洪水，減輕下游在建電站度汛壓力，并簡(jiǎn)化下游電站泄洪設(shè)施。

4）提高枯水年和每年供水期的徑流量，使之基本滿足各綜合用水部門(mén)的要求。

5）與其他大型水電站一起擔(dān)負(fù)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和事故備用任務(wù)。

6）提高下游電站的保證出力，使各電站保持較高水位運(yùn)行，耗水率降低。

7）增加灌溉用水量，擴(kuò)大灌溉面積，并提高灌溉用水保證率。

2.2 優(yōu)化調(diào)度原則及面臨的矛盾

梯級(jí)電站聯(lián)合調(diào)度，遵循總體綜合效益最大的原則，充分發(fā)揮龍羊峽水庫(kù)的多年調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)各方面共贏。但組成梯級(jí)的單一電站獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)梯級(jí)綜合效益不一定最優(yōu)，反之梯級(jí)綜合效益最優(yōu)時(shí)個(gè)別電站效益可能會(huì)受到影響，黃河上游綜合任務(wù)多，電力體制改革后各電站分屬不同業(yè)主，理論上的最優(yōu)難以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況探討合理的運(yùn)行方式。

總結(jié)多年水庫(kù)運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，不同時(shí)期水庫(kù)調(diào)度面臨不同的矛盾，龍羊峽水庫(kù)投運(yùn)后，緩解了部分矛盾，但也帶來(lái)一些新的問(wèn)題。表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1 預(yù)報(bào)與來(lái)水的矛盾

現(xiàn)階段長(zhǎng)期預(yù)報(bào)水平較低，只能預(yù)報(bào)一般趨勢(shì)及平均情況，而對(duì)特殊年份，如特豐、枯水年的來(lái)水形勢(shì)很難預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，使預(yù)報(bào)失去了對(duì)調(diào)度工作的指導(dǎo)作用，調(diào)度困難增大。如1989年4月召開(kāi)的黃河上游水文氣象預(yù)報(bào)會(huì)上，與會(huì)代表一致認(rèn)為該年來(lái)水是平偏枯年份，而實(shí)際上全年來(lái)水量和汛期來(lái)水都居實(shí)測(cè)資料第一位，屬特豐水年份。再如2005年后大部分專家認(rèn)為黃河上游已走出枯水段，事實(shí)上2006—2008年連續(xù)3年枯水。解決問(wèn)題的關(guān)鍵是未雨綢繆，既要做好防大汛的準(zhǔn)備，又要在龍羊峽水庫(kù)蓄足必要的水量。

2.2.2 黃河資源性缺水與日益增長(zhǎng)的用水需求的矛盾

黃河屬于資源性缺水河流，近年來(lái)由于環(huán)境變化，年度來(lái)水總量有減少趨勢(shì)，龍羊峽水庫(kù)1988年至2012年，即發(fā)電以來(lái)25年平均入庫(kù)水量?jī)H184.58億m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，用水用電持續(xù)增長(zhǎng)。由于連續(xù)干旱缺水使得2003年汛前龍羊峽水庫(kù)逼近極限死水位，黃河上游經(jīng)歷最為困難的時(shí)期。

解決的根本點(diǎn)是上南水北調(diào)西線工程，現(xiàn)階段，充分利用洪水資源逾現(xiàn)重要，在來(lái)水略偏少的年份也應(yīng)存蓄一定的水量。按豐增枯減原則調(diào)度，枯水年應(yīng)適當(dāng)減少水庫(kù)出庫(kù)流量，下游灌區(qū)做好節(jié)水灌溉，同時(shí)在黃河上游降雨產(chǎn)流高值的河曲地區(qū)開(kāi)展人工增雨工作[2]。

2.2.3 水電大發(fā)時(shí)電量消納的矛盾

龍羊峽水庫(kù)的巨大調(diào)節(jié)能力可以使大部分年份不棄水，當(dāng)梯級(jí)水庫(kù)蓄水較多，特別是龍羊峽水庫(kù)達(dá)到汛限水位后，如來(lái)水繼續(xù)增大，就面臨棄水風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)水電大發(fā)，電量消納困難。

2.2.4 防凌限制季節(jié)性缺電的矛盾

水庫(kù)運(yùn)用的基本原則是蓄豐補(bǔ)枯，由于每年11月至翌年3月防凌控制期間，劉家峽水庫(kù)出庫(kù)減少，龍羊峽水庫(kù)出庫(kù)相應(yīng)減少，影響黃河上游梯級(jí)電站發(fā)電量，造成青海季節(jié)性缺電。特別是2008年黃河遭遇四十年來(lái)最嚴(yán)重的凌汛，在3月開(kāi)河期間劉家峽出庫(kù)大幅減少，青海電網(wǎng)嚴(yán)重缺電，同時(shí)青海沿黃農(nóng)灌站引不上水，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

盡快上大柳樹(shù)高壩是解決問(wèn)題的根本。現(xiàn)階段可采用在保證防凌安全的前提下適當(dāng)增加防凌期劉家峽出庫(kù)流量和增加劉家峽水庫(kù)防凌庫(kù)容等措施緩解矛盾。

2.2.5 調(diào)水調(diào)沙

由于黃河是一條多沙河流，泥沙在下游河道淤積，形成地上懸河。所謂“調(diào)水調(diào)沙”就是通過(guò)調(diào)控水庫(kù)，形成人工洪峰，把淤積在黃河河道和水庫(kù)中的泥沙盡量多地送入大海，沖刷河床，減緩泥沙的淤積。自2002年以來(lái)，黃委會(huì)已進(jìn)行了十多次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)[3]，取得了一定成績(jī)，但調(diào)水調(diào)沙需從上游水庫(kù)補(bǔ)充清水，枯水年份勢(shì)必影響水庫(kù)的正常運(yùn)行，調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)應(yīng)在來(lái)水形勢(shì)明確時(shí)再?zèng)Q定是否做，避免在連續(xù)枯水年或特枯年進(jìn)行。

2.2.6 效益補(bǔ)償問(wèn)題

應(yīng)制定梯級(jí)間電站效益補(bǔ)償機(jī)制，由受益方向貢獻(xiàn)方補(bǔ)償。確定龍羊峽向下游補(bǔ)水的基本值，對(duì)超額補(bǔ)水部分由下游受益方給與補(bǔ)償。劉家峽水庫(kù)預(yù)留更大的防凌庫(kù)容，短時(shí)期水位降低，亦可考慮由青海電網(wǎng)給予補(bǔ)償。

3 梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度的合理運(yùn)行方式探討

以龍、劉兩個(gè)水庫(kù)為中心的梯級(jí)水電站，在聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用中，如何做到合理，根據(jù)這20多年的經(jīng)驗(yàn)，按防洪、冬灌、枯水、防凌、春灌5個(gè)時(shí)期分述[5]。

3.1 防洪期（7至10月）運(yùn)行方式

是黃河上游主要來(lái)水期，水庫(kù)的主要任務(wù)是蓄水，龍羊峽水庫(kù)水位較汛限水位相差較多時(shí)在滿足基本用水要求情況下盡量多蓄水，水位達(dá)到汛限水位后按度汛方案運(yùn)行，視情況加大出庫(kù)。劉家峽水庫(kù)水位汛期不宜過(guò)高，8月份根據(jù)情況逐步抬升。

3.2 冬灌期（11月）運(yùn)行方式

汛后達(dá)到年內(nèi)高水位，寧蒙冬灌用水高峰時(shí)期開(kāi)始，期間可加大劉庫(kù)的出庫(kù)流量，降低水位預(yù)留防凌庫(kù)容，11月底前后在內(nèi)蒙封河時(shí)保持均勻的較大流量，以便形成較高冰蓋。同時(shí)龍庫(kù)應(yīng)適當(dāng)減少出庫(kù)。

3.3 枯水期（12至翌年2月）運(yùn)行方式

期間來(lái)水是全年最少的幾個(gè)月，龍羊峽按500至600 m3/s保持平穩(wěn)出庫(kù)，年末盡可能保持較高水位運(yùn)行[4]，以滿足青海電網(wǎng)冬季用電需要。

3.4 防凌期（3月，開(kāi)河期）運(yùn)行方式

在內(nèi)蒙開(kāi)河的關(guān)鍵時(shí)期。劉家峽出庫(kù)受到限制，可利用預(yù)留的防凌庫(kù)容加大龍羊峽出庫(kù)滿足電網(wǎng)用電，同時(shí)利用劉家峽到內(nèi)蒙的流達(dá)時(shí)間提前一周左右加大劉庫(kù)出庫(kù)流量。

3.5 春灌期（4至6月）運(yùn)行方式

龍、劉兩庫(kù)共同承擔(dān)下游灌溉任務(wù)，防凌結(jié)束時(shí)，劉家峽大多數(shù)年份都蓄至較高水位，從4月起劉庫(kù)出庫(kù)逐步增加到800 m3/s以上，5、6月份灌溉高峰期5臺(tái)機(jī)帶基荷運(yùn)行，降低水位迎接汛期的到來(lái)。龍羊峽根據(jù)水位和下游用水綜合確定運(yùn)行方式，當(dāng)來(lái)水大于600 m3/s時(shí)可考慮蓄水，水位保持在合適位置。

4 結(jié)語(yǔ)

在黃河上游梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用中，必須兼顧多方利益，根據(jù)當(dāng)時(shí)水情及時(shí)調(diào)整運(yùn)用方式，建立和諧的梯級(jí)電站上下游關(guān)系，在合理、靈活調(diào)度的前提下，達(dá)到減少棄水，充分利用水量，保持各電站高水位的優(yōu)化調(diào)度目的。

[1] 萬(wàn)景文，劉文彬，於鳳義. 龍羊峽水電站的巨大作用和效益[J]. 水力發(fā)電，1987（9）：10-13.WAN Jingwen，LIU Wenbin，YU Fengyi. The great effect and benefit of Longyangxia hydropower[J]. Water Power，1987（9）：10-13（in Chinese）.

[2] 靳少波. 黃河上游人工增雨試驗(yàn)及前景[J]. 青海科技，1998（2）: 44-45.JIN Shaobo. Artificial rainincreasing test and its prospect within the upper reaches of yellow river[J]. Qinghai Science and Technology，1998（2）: 44-45（in Chinese）.

[3] 黃河水利委員會(huì).黃河調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)[R].鄭州：黃河水利出版社，2010.

[4] 楊宗澤，王淑娟. 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)年末水位研究[J]. 西北水力發(fā)電，2004（3）: 30-32 YANG Zongze，WANG Shujuan. Study on the water level at the end of year for carryover storage reservoir[J]. Journal of Northwest Hydroelectric Power，2004（3）: 30-32（in Chinese）.

[5] 靳少波. 龍羊峽水庫(kù)運(yùn)行方式的探討[J]. 青海電力，1995（3）: 24-27.JIN Shaobo. On the operation mode of the Longyangxia reservoir[J]. Qinghai Electric Power，1985（3）: 24-27（in Chinese）.