龐 文 革

(新疆維吾爾自治區(qū)烏魯瓦提水利樞紐管理局，新疆 烏魯瓦提　848000)

新疆烏魯瓦提水庫(kù)調(diào)度方案探討

龐 文 革

(新疆維吾爾自治區(qū)烏魯瓦提水利樞紐管理局，新疆 烏魯瓦提848000)

摘要：烏魯瓦提水利樞紐工程通過(guò)科學(xué)合理的調(diào)度，攔蓄洪水和按規(guī)定控制下泄流量，盡量減輕或避免下游洪水災(zāi)害，滿(mǎn)足電站冬季發(fā)電及次年春灌要求，擴(kuò)大了灌溉面積69萬(wàn)畝，改善灌溉面積113萬(wàn)畝；電站裝機(jī)容量60 MW，保證出力16.5 MW，多年平均發(fā)電量1.97億kWh，還可使下游喀拉喀爾及排孜瓦提兩個(gè)徑流式電站增加有效電量0.45億kWh。

關(guān)鍵詞：烏魯瓦提；水庫(kù)調(diào)度；問(wèn)題；計(jì)算方法；調(diào)度方案

烏魯瓦提水利樞紐工程是和田河支流喀拉喀什河中游的控制性工程，具有灌溉、防洪、發(fā)電、改善生態(tài)等綜合效益。水庫(kù)攔河大壩為砼面板礫石碓石壩，主壩最大壩高133 m，距下游喀拉喀什河總引水樞紐63 km，水庫(kù)總庫(kù)容3.336×108m3。

1水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方案

1.1徑流

在初設(shè)中采用的1957～1988年的基礎(chǔ)上加入1989～2000年資料，使系列延長(zhǎng)到1957～2000年，共44年實(shí)測(cè)系列。根據(jù)烏魯瓦提水文站44年的資料分析，多年平均徑流量21.38億m3，與原初設(shè)的21.9億m3相比，減少約2.3%，變化不大。

1.2庫(kù)容特性

水庫(kù)兩岸高山夾持，河道狹窄，受地形制約，水庫(kù)水面較小，為典型的河道型水庫(kù)，水庫(kù)壅水高度108 m時(shí)相應(yīng)庫(kù)容僅3.231億m3，平均每壅高lm水位取得約300萬(wàn)m3庫(kù)容。烏魯瓦提水庫(kù)的這一特征，直接影響到水庫(kù)的灌溉，發(fā)電運(yùn)行調(diào)度方式，尤其是汛期發(fā)電調(diào)度與排沙的矛盾。

1.3水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用參數(shù)

烏魯瓦提水庫(kù)是一具有綜合利用任務(wù)的水庫(kù)，水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用的主要參數(shù)及指標(biāo)見(jiàn)表1。2水庫(kù)綜合調(diào)度圖的確定

烏魯瓦提水利樞紐工程具有灌溉、發(fā)電、改善生態(tài)、防洪等綜合利用效益，水庫(kù)泥沙問(wèn)題比較嚴(yán)重，因而水庫(kù)調(diào)度中考慮的因素也較多，水庫(kù)基本調(diào)度圖的構(gòu)成也較復(fù)雜，尤其是6、7、8月份的水庫(kù)調(diào)度矛盾較突出。一方面，為了使水庫(kù)的有效庫(kù)容得以長(zhǎng)期保持，減少泥沙淤積對(duì)有效庫(kù)容的影響，通過(guò)水庫(kù)泥沙淤積計(jì)算后要求水庫(kù)6、7月份盡可能在死水位附近運(yùn)行；另一方面在汛期除按規(guī)定的保證率滿(mǎn)足各部門(mén)用水要求外，還希望水庫(kù)盡早抬高水位，取得較好的能量效益并要求在汛末達(dá)到一定的滿(mǎn)蓄率，以保證滿(mǎn)足供水期各部門(mén)用水要求和電力系統(tǒng)的要求。從泥沙淤積計(jì)算的角度出發(fā)，希望水庫(kù)蓄水時(shí)間盡可能推遲以錯(cuò)過(guò)泥沙較多的時(shí)段，若過(guò)早蓄水(7月初開(kāi)始蓄水)，水庫(kù)可以保證很高的滿(mǎn)蓄率(與發(fā)電同保證率)，也可以盡早增大發(fā)電水頭，取得較好的能量效益，但勢(shì)必使7、8月份的泥沙大量淤積在水庫(kù)中，使有效庫(kù)容的淤損速度加快；若蓄水時(shí)間推遲到8月下、中旬，對(duì)排沙和減少水庫(kù)淤積十分有利，也可較容易的使水庫(kù)有效庫(kù)容得以長(zhǎng)期保持，但水庫(kù)蓄滿(mǎn)的機(jī)率將大大降低。為協(xié)調(diào)這種矛盾，就需找出較適合的蓄水時(shí)間，制定出一種與此相適合的水庫(kù)運(yùn)行方式，并仔細(xì)分析和研究7、8月份下游綜合用水的組成和滿(mǎn)足方式。

表1　烏魯瓦提水庫(kù)主要參數(shù)及指標(biāo)表

2.1水庫(kù)調(diào)度計(jì)算考慮特殊處理的問(wèn)題

2.1.1計(jì)算時(shí)段

烏魯瓦提水庫(kù)屬于不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)，一般按月為一個(gè)計(jì)算時(shí)段，但由于徑流年內(nèi)變化較大，汛期月內(nèi)來(lái)水也很不均衡，加之汛期水庫(kù)運(yùn)用和調(diào)度矛盾突出，為了充分反映徑流月內(nèi)變化的影響，提高計(jì)算精度，汛期7、8兩月以旬為計(jì)算時(shí)段，供水期以月為計(jì)算時(shí)段。

2.1.2汛期下游綜合用水的滿(mǎn)足方式

烏魯瓦提水庫(kù)調(diào)度最突出的矛盾是汛期在按規(guī)定的保證率滿(mǎn)足各部門(mén)用水要求的前提下，使水庫(kù)汛末達(dá)到一定的滿(mǎn)蓄率。要做到這一點(diǎn)必須仔細(xì)研究汛期綜合用水的組成和滿(mǎn)足方式，使綜合利用各部門(mén)的要求盡可能協(xié)調(diào)起來(lái)。

2.1.3調(diào)度計(jì)算中典型年的選擇

由于徑流年際年內(nèi)變化都較大，汛期月內(nèi)分配也不均衡，調(diào)度線(xiàn)的計(jì)算采用了按年水量排隊(duì)選年；按供、蓄水期出力排隊(duì)的方法進(jìn)行選年比較。通過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)徑流年際年內(nèi)均較大的河流，采用不同方法選擇的計(jì)算典型年其結(jié)果的差異是較明顯的。在烏魯瓦提水庫(kù)調(diào)度計(jì)算中，汛期調(diào)度線(xiàn)計(jì)算按7、8月水量排隊(duì)選年，供水期分別按其平均出力和水量排隊(duì)選年。

2.2調(diào)度線(xiàn)的計(jì)算方法

2.2.1供水期調(diào)度線(xiàn)的計(jì)算

根據(jù)前述計(jì)算典型年的選擇方法， 先按相應(yīng)于水電站設(shè)計(jì)保證率 (P電設(shè)) 選取若干典型年，經(jīng)修正后， 按相應(yīng)于P電設(shè)的水電站保證出力(N電保=16.5 MW)并考慮滿(mǎn)足折減后的灌溉用水要求，自供水段末(5月末)逆時(shí)序逐月計(jì)算，求得不同典型年的水庫(kù)蓄水指示線(xiàn)，取下包線(xiàn)適當(dāng)修正后作為供水期電站正常發(fā)電的下基本調(diào)度線(xiàn)；取上包線(xiàn)經(jīng)修正后作為供水期綜合需水的上基本調(diào)度線(xiàn)。

同樣，選取相應(yīng)于灌溉設(shè)計(jì)保證率P灌設(shè)的若干典型年經(jīng)修正后按與P灌設(shè)相應(yīng)的水電站保證出力(N灌保=17.7 MW)并滿(mǎn)足正常灌溉用水要求，自供水段末逆時(shí)序逐月計(jì)算，求得不同典型年的水庫(kù)蓄水指示線(xiàn)，取下包線(xiàn)經(jīng)修正后作為供水期綜合需水的下基本調(diào)度線(xiàn)；取上包線(xiàn)并經(jīng)修正后作為供水期正常灌溉的上基本調(diào)度線(xiàn)。

2.2.2蓄水期調(diào)度線(xiàn)的計(jì)算

基本方法與供水期計(jì)算相同，但汛期7、8月計(jì)算時(shí)段以旬計(jì)。 相應(yīng)于P電設(shè)的蓄水期平均出力為42.5 MW，相應(yīng)于P灌設(shè)的蓄水期平均出力為51.1 MW。

為保證水庫(kù)汛末蓄滿(mǎn)，8月份下游用水要求可在一定范圍內(nèi)變化，即以滿(mǎn)足灌溉用水要求為基本條件，盡快蓄水，對(duì)生態(tài)用水要求本著大水多放，小水少放的原則，放水時(shí)間是嚴(yán)格地按要求供給，追求7、8兩月總水量上滿(mǎn)足要求，而供水時(shí)間則可按上述原則靈活掌握。

將供、蓄水期各基本調(diào)度線(xiàn)組合在一起，并將有關(guān)洪水調(diào)節(jié)的特征水位考慮進(jìn)去，便構(gòu)成了烏魯瓦提水庫(kù)的年基本綜合調(diào)度圖。

2.3水庫(kù)綜合調(diào)度方案

2.3.1運(yùn)行方式

烏魯瓦提水庫(kù)較為合理的調(diào)度方案需經(jīng)過(guò)多方案分析比較后才能得出。計(jì)算中規(guī)定除特枯年(1965年6月～1966年5月)外，其余年份均從8月初開(kāi)始蓄水，確定的水庫(kù)運(yùn)行方式為：汛期6～7月結(jié)合下游綜合用水要求，水庫(kù)維持在死水位泄洪排沙運(yùn)行，8月初水庫(kù)開(kāi)始蓄水，汛末8～9月水庫(kù)蓄水至正常高水位。10月至翌年5月末，水庫(kù)進(jìn)入供水期，庫(kù)水位從正常高水位逐漸消落至死水位(1 924.0 m)。

2.3.2水庫(kù)綜合調(diào)度圖的確定

在基本調(diào)度圖的控制下進(jìn)行長(zhǎng)系列操作，據(jù)此結(jié)果分別進(jìn)行電力電量平衡計(jì)算，水庫(kù)泥沙淤積計(jì)算并對(duì)綜合用水滿(mǎn)足的程度及水庫(kù)汛末滿(mǎn)蓄率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。當(dāng)某一部門(mén)的用水要求不能滿(mǎn)足或達(dá)不到規(guī)定的保證率時(shí)，應(yīng)對(duì)相應(yīng)的調(diào)度線(xiàn)進(jìn)行修正，直到滿(mǎn)足要求為止。經(jīng)長(zhǎng)系列操作修正后便可得出確定的綜合調(diào)度圖，據(jù)此進(jìn)行最后一輪長(zhǎng)系列操作計(jì)算，得出各項(xiàng)水利動(dòng)能指標(biāo)。

2.3.3調(diào)度圖中各線(xiàn)和區(qū)的調(diào)度意義

烏魯瓦提水庫(kù)基本調(diào)度圖由四根線(xiàn)劃分成五個(gè)區(qū)構(gòu)成，各調(diào)度線(xiàn)名稱(chēng)簡(jiǎn)化如下：

Z1線(xiàn)——正常發(fā)電的下基本調(diào)度線(xiàn)。

Z2線(xiàn)——綜合需水的下基本調(diào)度線(xiàn)。

Z3線(xiàn)——綜合需水的上基本調(diào)度線(xiàn)

Z4線(xiàn)——正常灌溉的上基本調(diào)度線(xiàn)。

各區(qū)調(diào)度意義如下：

(1) Z1線(xiàn)以下區(qū)：灌溉用水破壞，水電站正常發(fā)電破壞，降低出力(低于保證出力圖)運(yùn)行；

(2)Z1線(xiàn)與Z2線(xiàn)之間：水電站按保證出力圖(即汛期42.5 MW，供水期16.5 MW)工作，灌溉用水按折減后值供給；

(3)Z2線(xiàn)與Z3線(xiàn)之間：水電站按保證出力圖工作，滿(mǎn)足正常的灌溉用水要求；

(4)Z3線(xiàn)與Z4線(xiàn)之間：水電站按相應(yīng)于灌溉保證率的保證出力圖(即汛期51.1 MW，供水期17.7 MW)工作，滿(mǎn)足正常灌溉用水要求；

(5)Z4線(xiàn)以上區(qū)：在滿(mǎn)足灌溉用水要求的前提下加大出力運(yùn)行，以Z4線(xiàn)為控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.4烏魯瓦提水庫(kù)調(diào)度圖及主要水利動(dòng)能指標(biāo)

按此調(diào)度圖進(jìn)行長(zhǎng)系列操作后各項(xiàng)指標(biāo)如下：

(1) 水庫(kù)滿(mǎn)蓄率95%以上(與發(fā)電同保證率)；

(2) 水庫(kù)蓄水運(yùn)行50年，扣除泥沙淤積侵占的有效庫(kù)容后水庫(kù)仍有約2.0億m3有效庫(kù)容可以繼續(xù)使用，滿(mǎn)足綜合利用對(duì)有效庫(kù)容的需要；

(3) 多年運(yùn)用灌溉保證率81%，大于規(guī)定的灌溉設(shè)計(jì)保證率(P=75%)；

(4) 水電站保證出力16.53 MW；

(5) 多年平均電能加權(quán)水頭83.0 m；

(6) 水電站裝機(jī)60 MW時(shí)多年平均發(fā)電量1.97億kWh。

通過(guò)上述各項(xiàng)指標(biāo)分析，烏魯瓦提水庫(kù)綜合調(diào)度圖較好的解決和協(xié)調(diào)了各部門(mén)之間的矛盾，滿(mǎn)足了各部門(mén)的要求，為科學(xué)管理和控制烏魯瓦提水庫(kù)的運(yùn)用提供了參考依據(jù)。

3汛期水庫(kù)調(diào)度

3.1樞紐工程概況

截止2000年底，主、副壩各項(xiàng)施工全面完成，達(dá)到設(shè)計(jì)高程1 967 m，2001年9月底庫(kù)水位蓄至設(shè)計(jì)水位1 962 m，目前總庫(kù)容3.47億m3基本可全面投入使用。泄洪洞、沖沙洞工作閘井后缺陷處理，已與2002年2月初完成，具備過(guò)流條件：溢洪道2002年5月30日挑流坎改造完成，具備過(guò)流條件。

3.2調(diào)洪成果

初設(shè)階段確定的汛期限制水位為1 959.5 m，起調(diào)水位與汛期限制水位相同，調(diào)洪成果見(jiàn)表2。

表2　初設(shè)階段調(diào)洪成果表(正常蓄水位1 962.0 m)

本次對(duì)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行了復(fù)核，洪水系列在初步設(shè)計(jì)報(bào)告的基礎(chǔ)上，加入1991～2000年的實(shí)測(cè)洪水系列，技施階段對(duì)泄洪建筑物的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，具體見(jiàn)下：

3.2.1溢洪道

初步設(shè)計(jì)階段，溢洪道設(shè)計(jì)堰頂高程1 954 m，凈寬14 m，設(shè)計(jì)洪水位1 962.65 m時(shí)的泄量為692 m3/s，校核洪水位1 964.74 m時(shí)的泄量為936m3/s。技施設(shè)計(jì)階段溢洪道優(yōu)化設(shè)計(jì)后的堰頂高程為1 951.20 m，凈寬16 m，泄洪能力較初步設(shè)計(jì)階段有較大提高，校核洪水位1 963.29 m時(shí)的最大泄量為1 850 m3/s。

3.2.2泄洪排沙洞

泄洪排沙洞進(jìn)口底板高程1 885 m，工作閘孔口尺寸為6 m×6 m，初設(shè)階段校核洪水位時(shí)的泄量為950 m3/s；后經(jīng)水工模型試驗(yàn)，其校核洪水位時(shí)的最大泄量為1 130 m3/s，增大了19%。

3.2.3沖沙洞

初設(shè)階段沖沙洞布置在左岸發(fā)電洞進(jìn)口右側(cè)29.6 m處，進(jìn)口底板高程1 892.0 m，工作閘孔口尺寸2 m×2 m，校核洪水位時(shí)的泄量為130 m3/s。技施階段對(duì)沖沙洞進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將沖沙洞進(jìn)口移至發(fā)電洞左側(cè)17 m處，進(jìn)口底板高程1 894.00 m，較發(fā)電洞進(jìn)口底板高程1 905.00 m低11 m。沖沙洞與發(fā)電洞進(jìn)口共用一個(gè)引渠。沖沙洞最大設(shè)計(jì)泄量為123 m3/s，與初設(shè)時(shí)校核洪水位的泄量130 m3/s比較，差別不大。其復(fù)核調(diào)洪成果見(jiàn)表3。

表3　本次復(fù)核調(diào)洪成果表(正常蓄水位1 962.0 m)

優(yōu)化后的泄洪建筑物總的泄洪能力較初設(shè)階段的泄洪能力有所增加，最高洪水位較初設(shè)階段低，提高了工程的安全性。

4結(jié)語(yǔ)

烏魯瓦提水利樞紐工程在和田河向塔里木河干流的供水量保持10.57億m3的前提下，以解決灌區(qū)春灌用水為主，并結(jié)合發(fā)電和防洪等綜合利用要求，與灌區(qū)調(diào)節(jié)水庫(kù)、灌排渠系配套工程，渠道防滲和地下水開(kāi)發(fā)等工程措施配合，統(tǒng)籌調(diào)配

水資源。攔蓄洪水和按規(guī)定控制下泄流量，盡量減輕或避免下游洪水災(zāi)害，滿(mǎn)足電站冬季發(fā)電及次年春灌要求，擴(kuò)大了灌溉面積4 6000公頃，改善灌溉面積75 333.3公頃；電站裝機(jī)容量60 MW，保證出力16.5 MW，多年平均發(fā)電量1.97億kWh，還可使下游喀拉喀爾及排孜瓦提兩個(gè)徑流式電站增加有效電量0.45億kWh。

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收稿日期:2016-04-28

中圖分類(lèi)號(hào):TV697.1+1；TV551.1+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0117-03

作者簡(jiǎn)介:

龐文革(1967-)，男，漢族，甘肅天水人，工程師，從事水利水電研究工作.

(責(zé)任編輯：卓政昌)