丁慧峰

(山西省柏葉口水庫建設管理局，山西 太原 030002)

運行管理

文峪河流域水利工程聯(lián)合調(diào)度和管理初探

丁慧峰

(山西省柏葉口水庫建設管理局，山西 太原 030002)

近年來，我國在各大流域上大規(guī)模開展梯級水電站水庫群建設，進行水庫聯(lián)合調(diào)度和管理尤為重要，可以控制風險，獲取整體最優(yōu)收益，從而實現(xiàn)流域水資源的優(yōu)化配置。本文以文峪河流域上游柏葉口水庫、文峪河水庫及在建的龍門供水工程三處水利工程為基礎，詳細介紹了聯(lián)合調(diào)度具體措施，并提出了建設性建議，意在為后期流域內(nèi)水資源統(tǒng)一調(diào)度及管理提供參考。

文峪河流域；水利工程；聯(lián)合調(diào)度

1 流域現(xiàn)狀及特點

1.1 流域概況

文峪河為汾河的一級支流，發(fā)源于山西省呂梁市交城縣關帝山，流經(jīng)交城、文水、汾陽、孝義，于介休羅王莊匯入汾河，河道全長155km，流域面積4090km2，河道平均縱坡4.3‰。文峪河流域主要一級支流有中西河、葫蘆河、神堂河、三道川、西冶河、禹門河、陽城河、虢義河、孝河、曹溪河。流域內(nèi)森林覆蓋面積大，植被良好，清水基流長流不息，文峪河多年平均流量2m3/s。

1.2 徑流特性

文峪河流域徑流主要為大氣降水補給，河川徑流相對豐富，多年平均降水量是汾河流域平均值的1.20倍，徑流量年際變化較大。文峪河水庫1952—2006年多年平均徑流量15693萬m3，最大入庫徑流47498萬m3(1964年)，最小入庫徑流3567萬m3(1999年)，年最大與年最小徑流之比高達13.32；文峪河不僅徑流量豐枯差異很大，而且1980年以后30多年來徑流量下降趨勢明顯，尤其是1997—2001年年均只有5264萬m3，僅為平均值的1/3。各地區(qū)徑流差異巨大，上游林區(qū)的徑流量明顯比下游平川地區(qū)大，關帝山林區(qū)大部分在柏葉口，所以在洪水期含沙量較小，枯水期多為清水流量。

2 工程概況

2.1 工程地理位置

流域內(nèi)建有三處水利工程(見圖1)，沿文峪河自上游向下游，柏葉口水庫位于最上游，柏葉口水庫向下游19.50km為龍門供水工程取水口，龍門供水工程取水口向下游8.50km為文峪河水庫大壩。

圖1 工程位置示意圖

2.2 柏葉口水庫工程概況

柏葉口水庫控制流域面積875km2，水庫洪水標準為100年一遇設計、2000年一遇校核；水庫死庫容234萬m3，興利庫容8951萬m3，防洪庫容2166萬m3，調(diào)洪庫容2457萬m3，重復利用庫容1505萬m3；死水位1080.00m，正常蓄水位1133.00m，防洪限制水位1128.00m，防洪高水位1135.26m，設計洪水位1135.26m，校核洪水位1136.22m。柏葉口水庫與文峪河水庫聯(lián)合調(diào)度，向下游平川4縣(市)供水8737萬m3，其中，城市生活供水4400萬m3，農(nóng)業(yè)供水4337萬m3，利用水庫供水進行發(fā)電，裝機容量為3200kW，年發(fā)電量為978萬 kW·h。水庫總庫容1.01億m3。柏葉口水庫是一座以城市生活和工業(yè)供水、防洪為主，兼顧保證并且提高現(xiàn)有灌區(qū)灌溉率、發(fā)電等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。

2.3 龍門供水工程概況

龍門供水工程是柏葉口水庫向交城縣供水的配套工程，通過柏葉口和文峪河兩庫聯(lián)合調(diào)度向交城縣配水，通過龍門供水工程實現(xiàn)供給，龍門供水工程向交城縣城市生活和工業(yè)供水1100萬m3/年，供水保證率95%；向農(nóng)業(yè)供水700萬m3/年，供水保證率50%。龍門工程洪水標準為30年一遇設計、100年一遇校核，設計洪水位876.30m，校核洪水位876.10m，設計供水流量1.30m3/s。該工程從文峪河中游龍門口筑壩取水，輸水至交城縣大運高速和青銀高速公路立交橋南側(cè)400萬m3蓄水池處，線路全長32.43km，取水口設在西社鎮(zhèn)沙溝村上游的龍門口，工程計劃于2017年6月底完工。

2.4 文峪河水庫工程概況

文峪河水庫設計洪水標準為100年一遇設計、2000年一遇校核，下游河道防洪標準為25年一遇，允許安全泄量為150m3/s。水庫興利庫容0.48億m3，防洪庫容0.27億m3，調(diào)洪庫容0.49億 m3，重復利用庫容0.30億 m3；正常蓄水位836.60m，防洪限制水位832.00m，防洪高水位835.64m，設計洪水位835.95m，校核洪水位841.17m?？値烊轂?.17億m3。文峪河是一座以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的大(2)型水庫，擔負著呂梁市的交城、文水、汾陽、孝義和晉中市的平遙、介休等6縣(市)的247個村鎮(zhèn)、30余萬人口的防洪、灌溉任務。

3 文峪河流域聯(lián)合調(diào)度規(guī)則

3.1 綜合調(diào)度要求

文峪河流域水資源的科學開發(fā)與利用，需建立以防洪、興利、生態(tài)協(xié)調(diào)統(tǒng)一等多目標為一體的流域水利工程綜合調(diào)度運用方式。在保證工程安全和供水安全的前提下，合理分配水資源，極大地發(fā)揮每個工程的效益，只有通過聯(lián)合調(diào)度才能實現(xiàn)。三處水利工程按照聯(lián)合調(diào)度方案進行調(diào)度運行，根據(jù)當年實際來水情況進行分析計算，在每年汛后，制定下一年度的供水計劃并科學調(diào)度，能夠發(fā)揮水庫的調(diào)蓄功能，做到豐水年少棄水，平水年不棄水，枯水年水夠用。文峪河流域聯(lián)合調(diào)度關系見圖2。

圖2 文峪河流域聯(lián)合調(diào)度關系

3.2 聯(lián)合調(diào)度目標

聯(lián)合調(diào)度包括防洪、發(fā)電、供水、航運、生態(tài)等多個任務目標，是一個復雜的多維非線性系統(tǒng)，其中存在著大量的不確定性因素，主要有三方面。

3.2.1 提高防洪能力

利用文峪河流域內(nèi)降水在時間和空間上分布的差別，利用水庫群之間互補互相調(diào)節(jié)的功能，通過水庫群統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度進行攔洪蓄洪，以提高流域整體的防洪能力。

3.2.2 提高整體興利效益

發(fā)揮龍頭水庫的調(diào)節(jié)性能，通過各梯級水庫之間的合理蓄泄和徑流補償調(diào)節(jié)，提高水庫水資源的整體利用效率，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益和社會價值。

3.2.3 提高洪水資源利用程度

通過水庫群聯(lián)合調(diào)度，在保證安全的前提下，使未充分利用的水能資源在時間和空間上進行合理的再次調(diào)配，以滿足流域內(nèi)在各個階段中經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的用水需求，達到文峪河流域的聯(lián)合調(diào)度最優(yōu)化。

3.3 綜合利用調(diào)度原則

柏葉口水庫和文峪河水庫是以供水為主，兼有防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的水庫。綜合利用調(diào)度原則為：成立文峪河流域綜合調(diào)度管理機構，由該機構實施聯(lián)合調(diào)度方案；供水調(diào)度應服從水庫供水調(diào)度線；當有入庫洪水發(fā)生時，應按照水庫洪水調(diào)度運行方式，進行洪水調(diào)節(jié)，確保大壩安全；主要在汛期利用洪水排沙。

4 文峪河流域聯(lián)合調(diào)度具體措施

4.1 供水調(diào)度

文峪河水庫、龍門供水工程每月末向調(diào)度中心上報次月供水計劃；柏葉口水庫、文峪河水庫每月末向調(diào)度中心上報水庫水位及總蓄水庫容。

調(diào)度機構根據(jù)兩座水庫蓄水庫容及供水計劃，按照防破壞線發(fā)布供水指令。當柏葉口水庫與文峪河水庫總的蓄水庫容低于防破壞線對應庫容時，停止對農(nóng)業(yè)的夏澆和伏澆供水；當柏葉口水庫與文峪河水庫總的蓄水庫容高于防破壞線對應庫容時，即可對農(nóng)業(yè)夏澆和伏澆正常供水。

柏葉口水庫供水任務由文峪河水庫和柏葉口水庫聯(lián)合調(diào)度來實現(xiàn)。根據(jù)供水要求，汛期6—9月，柏葉口水庫按1128.00m運行，文峪河水庫按832.00m運行。文峪河水庫蓄水區(qū)先保證城市生活、生態(tài)、工業(yè)及灌溉用水，不足部分由上游柏葉口水庫補充；在非汛期，柏葉口水庫需要蓄水至正常蓄水位1133.00m，文峪河水庫需要達到正常蓄水位836.60m。為了達到最大經(jīng)濟和社會效益，在不增加棄水的條件下，利用文峪河水庫空出庫容進行反調(diào)節(jié)，使上游柏葉口水庫盡可能均勻放水，當柏葉口水庫水位達到1115.80m時，停止農(nóng)業(yè)供水，僅向城市生活、工業(yè)和生態(tài)需求供水。

龍門供水工程滿足引水條件時以最大引水能力1.30m3/s引水，引入水量首先滿足交城縣需水要求，先滿足生活、工業(yè)用水，最大限度滿足農(nóng)業(yè)供水；多余水量引至調(diào)蓄水池，盡可能先期蓄滿調(diào)蓄水池。高含沙期(含沙量大于1.40kg/ m3)停止引水，冰期最小引水流量應達到0.20m3/s。當引入水量不滿足需水要求時，由調(diào)蓄水池水量作為補充，保證生活、工業(yè)正常供水。

4.2 防洪調(diào)度

水庫防洪調(diào)度服從山西省及呂梁市防汛抗旱指揮部門統(tǒng)一指揮，采用柏葉口水庫與文峪河水庫聯(lián)合運用原則，主要保證下游河道防洪安全。在汛期來臨前，柏葉口水庫需要騰空防洪庫容，以減輕下游文峪河水庫防洪壓力。

柏葉口水庫防洪調(diào)度按兩級運行，當水庫水位未達到防洪高水位1135.26 m時，為減少文峪河水庫防洪壓力并保證區(qū)間耕地安全，水庫下泄流量不超過100m3/s，由泄洪洞下泄；當水庫水位超過防洪高水位時，全部泄洪設施開啟進行敞泄。無論在何種情況下，入庫洪峰流量應大于最大下泄流量。

文峪河水庫的防洪調(diào)度采用現(xiàn)行調(diào)度方式，水庫水位未超過防洪限制水位832.00m時，水庫下泄流量不超過150m3/s，當水庫水位超過防洪高水位835.64m時，所有泄洪設施均開啟泄洪。

4.3 生態(tài)調(diào)度

為減輕水庫對河流生態(tài)的負面影響，北方河流生態(tài)基流應不低于多年平均天然徑流量的10%?？紤]到柏葉口水庫壩址處多年平均徑流量為9196萬m3，故柏葉口水庫壩下生態(tài)基流按柏葉口水庫多年平均天然徑流量的10%計算為919.60萬m3，考慮到龍門供水工程工業(yè)供水量為1100萬m3，且龍門供水工程基本位于文峪河水庫庫尾，龍門供水工程工業(yè)供水量亦作為柏葉口水庫至文峪河水庫區(qū)間的生態(tài)基流量。綜上確定柏葉口水庫生態(tài)基流量為1100萬m3，折合0.35m3/s。經(jīng)兩庫聯(lián)調(diào)，向文峪河水庫下游河道提供生態(tài)基流0.51m3/s，保證了生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。

5 建 議

由于水資源短缺，各用水單位充滿矛盾，需要通過各級管理部門進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，整個流域聯(lián)合調(diào)度，根據(jù)實際情況進行分配。

建議成立文峪河流域綜合調(diào)度管理機構，制定聯(lián)合調(diào)度計劃、下達水庫調(diào)度指令、組織實施應急調(diào)度等，進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，使效益最大化，協(xié)調(diào)各供水單位利益，實現(xiàn)利益共享；建議加強文峪河流域水情自動測報系統(tǒng)建設，利用信息化優(yōu)勢，將三處工程聯(lián)合調(diào)度從目前的計劃調(diào)度逐步過渡到動態(tài)實時調(diào)度狀態(tài)。

Discussion on Combine Dispatching and Management of Water Conservancy Project in Wenyuhe Basin

DING Huifeng

(BaiyekouReservoirConstructionAdministrationinShanxiProvince,Taiyuan030002,China)

In recent years, there is a large-scale development of cascade hydropower station and reservoirs in the construction of the major river basin in China. It is very important to carry out the combined dispatching and management of the reservoir, which can control the risk and obtain the overall optimal income, so as to realize the optimal allocation of basin water resources. Based on the three water conservancy projects of Baiyekou Reservoir, Wenyuhe Reservoir and Longmen Water Supply Project under construction in Wenyuhe Basin, this paper introduces the concrete measures of combined dispatching and puts forward some constructive suggestions, which is intended to provide reference for the late basin water resources unified dispatching and management.

Wenyuhe Basin; water conservancy project; combined dispatching

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.05.014

TV697.1+1

A

1673-8241(2017)05- 0036- 04