引汉济渭工程水源联合调度应用研究

朱兴华

（陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001)

1 工程概况及受水区概况

引汉济渭工程是从陕南地区水资源相对富裕的汉江流域，调水进入缺水严重的渭河关中地区，缓解渭河流域关中地区水资源短缺问题，改善渭河流域生态环境，为陕西省水资源配置提供条件。工程总体开发方案为：以陕南汉江干流及其支流子午河为水源，以干流的黄金峡水库及其支流的三河口水库为调蓄水库，以黄金峡泵站、三河口泵站、秦岭输水隧洞（黄三段、越岭段)为调水工程，共同完成调水至关中受水区的工程开发任务。

经过对关中地区水资源、水资源开发利用情况、节约用水和水资源供需形势分析，关中地区缺水区主要集中在渭河两岸宝鸡峡至潼关的 4个水资源分区，缺水量占整个关中地区缺水量的92.7%。根据缺水形势和分布，考虑到工程的可行性和经济合理性，引汉济渭工程受水区确定为渭河沿岸的4个水资源分区，即关中地区宝鸡峡到咸阳、咸阳到潼关，渭河南北两岸的四个水资源分区。从缺水结构分析，四个水资源分区的城镇生活、生产和河道外生态缺水占其缺水量的95.4%，确定引汉济渭工程受水区范围为，关中地区渭河两岸的城市群工业和城镇、农村生活供水。

2 引汉济渭工程调度原则及运用目标

引汉济渭工程涉及两个水源地，调水区水源地和受水区水源地。调水区水源地包括黄金峡水库和三河口水库；受水区水源地包括黑河水库和地下水。调水区水源地供水主要以三河口水库为中心，实现三河口水库和黄金峡水库的联合调度。调度目标为尽量充分利用汉江可调水量，通过多年调节，减少年际供水差别，提高枯水年调水量。受水区水源地主要以黑河金盆水库调度线实现黑河水库和地下水供水的联合运用，根据需水量与汉江来水及当地地表水供水，进行补偿调节解决缺水问题。黑河金盆水库主要解决年际不均匀的缺水过程，地下水主要解决年内不均匀的缺水过程。

3 工程规模及调水限制条件

（1)在满足汉江中、下游河道内、外用水及南水北调中线一期工程用水的原则下，以引汉济渭工程多年平均允许可调水量10.56亿m3的过程线为前提；

（2)根据黑河水库管径设计流量，黑河水库最大供水能力15m3/s；

（3)黄金峡泵站流量不超过设计流量70m3/s；

（4)秦岭隧洞越岭段流量不超过设计流量70m3/s；

（5)受水区受水对象地下水开采量最大不超过开采能力的85%，旬最大利用地下水量不超过 2643万 m3；

（6)秦岭隧洞出口流量与黑河供水流量、受水区地下水，在黄池沟节点满足供水区需水要求；

（7)满足工程近期调水量要求，达到供水历时设计保证率，保证率以外历时控制供水的破坏深度。

4 工程系统内各水库调度运用

4.1 调水区水库的调度运用

4.1.1 三河口水库运行条件

（1)合理使用三河口泵站，充分利用本流域水量，减少弃水；

（2)在死水位558 m至正常蓄水位643m（调节库容为6.798亿m3)之间进行多年调节，并且利用544～558m（死水位)间预留库容作为受水区连续枯水年的备用水源，以提高连续枯水年份供水量。

4.1.2 黄金峡水库运行条件

在死水位440m至正常蓄水位450m（调节库容为 0.81亿m3)之间进行年调节，改善年内供水不均匀状况。

4.1.3 调度线拟定

根据引汉济渭工程调节计算结果，在未设置调度线情况下，通过三库四水源联合调度得出的长系列供水过程，拟定以三河口水库为调度中心的调度方式。

（1)防弃水线。选择54年系列中出现弃水的年份，每年对应的各月初水位值的外包线定为防弃水线，以达到充分利用三河口水库所在流域的水量，减少因使用二级泵站过多抽水而导致三河口弃水。

（2)控制供水调度线。控制供水调度线与防弃水线之间区域主要以引汉济渭工程调水区供水为主，根据秦岭输水隧洞（越岭段)工程规模和三河口水库、黄金峡水库供水能力确定供水水量，达到供水要求。

（3)四库联调保证供水线。选择54年系列中满足四库供水后受水区保证率的年份，每年对应的各月初水位值的外包线定为四库联调供水保证线，四库联调供水保证线以下为四库联调供水破坏时段。

4.2 受水区的调度运用

4.2.1 黑河水库运行条件

（1)黑河为已建成工程，原有黑河工程工业需水过程纳入本次受水区需水过程中，保证原有黑河农业供水要求。

（2)黑河作为引汉济渭调水区水源地供水过程后的补偿性调节水库，解决年际间的供水任务。

4.2.2 地下水运行条件

（1)根据受水区对地下水利用原则，地下水旬利用最大不超过2643万m3，年最大供水不超过9.51亿m3。为保证地下水的连续有效开采，减少地下水的开采程度，限制受水区受水对象地下水开采量最大不超过开采能力的85%，即8.09亿m3。

（2)地下水主要解决年内缺水的供水任务。

4.2.3 调度线的拟定

由于黑河水库有两种供水任务的要求，所以在兴利调度时，既要满足城市供水保证率及其正常供水，又要满足灌溉保证率和灌溉用水，并尽量减少弃水。

（1)防弃水线。选择54年系列中出现弃水的年份，每年对应的各月末水位值的外包线初定为防弃水线。防弃水线之上加大黑河水库的工业供水水量至满流量运行，减少弃水。

（2)农业供水保证线。选择54年系列中满足农业供水需水要求的年份，每年对应的各月末水位值的外包线定为农业供水保证线。灌溉保证线之上为满足工业和农业供水任务，同时降低黑河工业供水水量。

（3)工业供水保证线。选择54年系列中工业供水满足需水要求的年份，每年对应的各月末水位值的外包线初定为工业供水保证线。工业供水保证线之上保证整体引汉济渭供水水量，但降低黑河供水水量，增加地下水的供水水量。

5 工程系统内水库调度线成果及应用

5.1 工程系统内水库调度线成果

三河口水库以 544.0m作为运行死水位，引汉济渭工程特枯时段运行时供水度低。为增加引汉济渭工程枯水时段以及枯水年的供水度，有必要在特枯时段预留部分库容，提高特枯时段的供水度及在正常运行年份抬高死水位运行，需设置正常运行死水位558.0m方案。

三河口水库抬高正常运行水位至558.0m，特枯时段利用三河口水库544.0～558.0m（库容约为 1774.0万m3)之间的极限库容作为水库备用水源，提供特枯时段工程供水应急水量，保证特枯年工程供水度能达到85%的要求。

根据调度原则和调度线拟定方法，编制试算调度线运用试算程序，总结三河口防弃水线、控制供水调度线和联调供水保证线，黑河金盆水库防弃水线、农业灌溉保证线和工业供水保证线之间的关系，试算确定三河口水库调度线水位及运用相应流量见表1，黑河水库调度线各月水位及运用相应供水系数见表2。

表1 三河口水库调度线各月水位值 单位：m

表2 黑河金盆水库调度线各月水位值 单位：m

5.2 工程系统水库调度线应用

5.2.1 三河口水库调度线应用

（1)时段水库水位在防弃水线之上，三河口水库优先供水，黄金峡水库作为补充，保持三河口泵站停机状态以节省泵站抽水电量。与黑河金盆水库以及地下水联合调节后工业供水满足受水区需水要求，且秦岭输水隧洞（越岭段)按不小于50m3/s流量供水；

（2)时段水库水位在防弃水线与控制供水调度线之间，黄金峡、三河口水库同时供水。其中黄金峡优先供水，黄金峡水库多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水库进行调蓄，与黑河金盆水库以及地下水联合调节后工业供水满足受水区需水要求，越岭输水隧洞（越岭段)流量按最大50m3/s供水；

（3)时段水库水位在控制供水调度线与联调供水保证线之间，黄金峡优先供水，三河口水库补充供水。黄金峡水库多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水库进行调蓄，与黑河金盆水库以及地下水联合调节后工业供水满足受水区需水要求，秦岭输水隧洞（越岭段)流量按最大21m3/s供水；

（4)时段水库水位在联调供水保证线至三河口水库死水位之间，黄金峡优先供水，三河口水库补充供水。黄金峡水库多余水量利用三河口泵站抽水至三河口水库进行调蓄，与黑河金盆水库以及地下水联合调节后工业供水不满足受水区需水要求，考虑供水破坏深度要求，秦岭输水隧洞（越岭段)流量按12.45m3/s供水；

（5)时段供水不足正常运行最小流量12.45m3/s运行时，动用三河口水库内预留544.0～558.0m之间 1774.0万 m3库容运行。动用此部分库容时，秦岭输水隧洞（越岭段)流量最大按11.5m3/s供水。

5.2.2 黑河金盆水库调度线说明

（1)时段水库水位在防弃水线之上，金盆水库供水流量最大按15 m3/s控制时，供水系数取1；

（2)时段水库水位在防弃水线至农灌供水线之间，工业和农业供水满足需水要求，金盆水库供水量的总缺水供水系数取0.725；

（3)时段水库水位在农灌供水线至工业供水线之间，工业供水满足需水要求，但农业供水不满足需水要求，金盆水库供水量的总缺水供水系数取0.725；

（4)时段水库水位在工业供水线以下，工业和农业供水均不满足需水要求，金盆水库供水量的总缺水供水系数取0.6。

6 引汉济渭系统工程调度成果分析

（1)供水量和保证率。引汉济渭工程调水区供水 9.924亿 m3，受水区黑河城市供水量 2.370亿m3，地下水供水4.122亿m3，引汉济渭工程工业供水保证率为95.06%，满足引汉济渭工程工业用户供水设计水平。黑河农业保证率50.91%，满足原黑河水库农业用户供水设计水平；

（2)地下水开采量。地下水多年平均开采量符合要求，最大年开采量为8.084亿m3，地下水最小年开采量为0.449亿m3；

（3)破坏深度。最小旬时段供水度为70.93%，年最小供水度为 80.01%，旬时段最小供水度和年最小供水度均符合引汉济渭工程调水10亿m3规模受水区的供水要求。

1 张静,黄国和,刘烨等.不确定条件下的多水源联合供水调度模型[J].水利学报,2009(2)：160－165.

2 王旭,庞金城，雷晓辉等.水库调度图优化方法研究评述[J].南水北调与水利科技,2010(5)：71－75.

3 任德记.水库群优化调度最优决策规律的研究[J].水力发电,2002(1)：52－54..