基于四水源联合调度的引汉济渭工程运行方式研究

2013-10-25彭穗萍

中国水利 2013年20期

彭穗萍，刘斌

（陕西省水利电力勘测设计研究院，710001，西安）

引汉济渭工程由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞三部分组成。工程总体布局为：在汉江上修建黄金峡水利枢纽，子午河上修建三河口水利枢纽，由黄金峡坝后泵站自库区提水，入黄三段和越岭段隧洞输水至黑河金盆水库下游的黄池沟。当黄金峡泵站抽水流量小于受水区需水要求时，由三河口水利枢纽坝后电站发电后，通过连接洞补充供水至越岭段隧洞；当黄金峡泵站抽水流量大于受水区需水要求时，富余的水量通过连接洞由三河口泵站抽水入三河口水库存蓄，形成“二库二泵站二电站一洞二段”的调水工程格局。

一、水源联合调度条件

1.自流供水

引汉济渭调水工程秦岭隧洞长达98.3 km，在受水区配水系统工程节点黄池沟将调水区与受水区连为一体，相互补偿，有条件实现水源的联合调度。

调水区黄金峡泵站从黄金峡水库抽水，进入黄三段、越岭段隧洞，可自流进入关中受水区黄池沟，与受水区供水系统节点高程510 m衔接。受水区地理位置西高东低，供水从西往东流，可覆盖受水区大部分受水对象，可实现自流供水。

2.受水对象黄池沟节点缺水

近期水平年调水10亿m3的受水对象为：满足西安、宝鸡、咸阳、渭南、杨凌5个重点城市和11个县城需水，需水总量为19.26亿m3，缺水折黄池沟节点为9.51亿m3。

3.调水工程允许可调水量

以基本不影响南水北调中线一期工程调水95亿m3水量与汉江中下游用水为条件，经审查确定：子午河入汉江河口断面2020年水平年，多年平均允许可调水量为10.56亿m3。

二、四水源联合调度原则

1.水源概化处理

对受水区域内各水源供水情况进行分类；对不同水库工程进行节点概化处理，改变现有黑河金盆水库的运行方式，形成受水区黑河金盆水库与地下水与调水区二水源，在黄池沟节点四水源等流量调度的运行模式。

2.调度原则

系统工程的调度总原则为：在满足黄金峡水库、三河口水库上下游用水与工程防洪条件下，按受水区水进行调度；受水区调水应综合考虑当地的地表水、地下水与引汉济渭调水联合运用及丰枯互补的作用。

3.引汉水与当地水源联合运用

①调水区黄金峡水库、三河口水库根据坝址来水，在满足工程断面上下游用水后，在允许可调水量情况下按受水区需要调水。②受水区黑河金盆水库作为补偿调节水库，位置较高，引汉济渭调水不能充蓄黑河水库，黑河水库可以调蓄其坝址径流，对用水要求起补偿作用。③黄金峡水库通过年调节解决年内供水不均状况；三河口水库进行多年调节，提高枯水年供水量；黑河水库解决年际用水不均；地下水考虑年内旬用水不均。④受水区需水要求，依次由引汉济渭调水、黑河水库供水、地下水供水。黑河水库最大供水不超过现状设计流量，地下水供水以多年平均允许开采量作为控制。

三、运行规则研究

1.三河口水库运行规则

①为了充分利用支流可调水，合理开启三河口泵站，减少弃水，节约能耗；②近期水平年三河口水库利用558～643 m间的6.62亿m3库容进行多年调节，利用544～558 m之间的库容来提高特枯年份供水量。

2.黄金峡水库运行规则

①合理使用黄金峡泵站，充分利用允许可调水量，研究可被受水区利用的水量，以减少允许可调水量的浪费；②黄金峡水库为不完全年调节，近期水平年在440～450 m间的0.81亿m3调节库容，对年内不均匀供水状况进行改善。

3.黑河金盆水库运行规则

①黑河水库为已建工程，将其供水任务纳入受水区需水过程中，保证原有农业供水任务不变情况下，优化其运行方式；②黑河金盆水库对年际供水的不均状况进行调节。

4.地下水运行规则

①受水区域地下水层为水量稳定的地下水库，为保证地下水合理有效开采，近期水平年年开采量最大不超过允许开采能力的85%；②地下水供水主要解决受水区域年内供水不均匀状况。

5.四水源调度线研究

三河口水库调度线设置为：

①防弃水线：充分利用所在流域的水量，减少用泵过多抽水而导致弃水；②控制供水调度线：主要以引汉济渭工程调水区供水为主；③四水源联调保证供水线：该线以下与正常死水位之间为供水破坏区；④特枯年应急供水线：设置特枯年运行死水位，以应急备用水量。

黑河金盆水库调度线设置为：

图1 三河口水库兴利调度图

①防弃水线：为加大供水运行减少弃水，充分利用受水区水量；②农业保证线：为满足农业供水要求，而设置农业供水保证线；③工业保证线：保证调水水源供水，降低黑河供水，增加地下水供水。

四、运行方式与效果评价

1.不同调度线水位确定

根据四水源联合调度规则和调度线设置情况，通过试算，得出推荐运行方式的三河口水库、黑河金盆水库不同调度线的各月水位运行值。

2.兴利调度图

兴利调度以水库各自不同调度线为基础，以水库死水位、汛期与非汛期水位为控制，经反复运行，优化调度，在满足近期水平年调水任务情况下，根据各自水源工程不同调度线的各月水位运行值，绘制的三河口水库兴利调度图见图1，黑河金盆水库兴利调度图见图2。

3.联合调度图运用判别条件

以三河口水库为中心的近期水平年运行判别条件为：

图2 黑河金盆水库兴利调度图

①水库水位在防弃水线之上，以三河口供水为主，黄金峡作为补充，三河口泵站停机以节省能耗，四水源联调满足需水要求，越岭段按50m3/s供水；②水库水位在防弃水线～控制供水线之间，以黄金峡供水为主，余水利用三河口泵站抽至水库进行调蓄，联合供水满足需水要求，越岭段按50 m3/s供水；③水位在控制线～联调线之间，黄金峡优先供水，多余水量利用三河口泵站抽至水库进行调蓄，联合供水满足需水要求，越岭段按21.2 m3/s供水；④水位在联调线～正常死水位之间，黄金峡优先供水、多余水量利用三河口泵站抽至水库进行调蓄，联合供水满足需水要求，越岭段按最小12.8 m3/s供水；⑤遭遇特枯年的运行水位，544.0m为特枯年运行水位，遭遇特枯年，动用544.0～558.0 m之间的库容，此时，越岭段隧洞流量最大按9.8 m3/s供水。

根据联合调度方式，近期水平年黑河金盆水库的调度运用为：①水库水位在防弃水线之上，黑河水库供水最大按15 m3/s进行控制供水；②水库水位在防弃水线～农灌供水线之间，按0.72的供水系数进行供水；③水库水位在农灌线～工业线之间，工业用水满足，供水系数取0.72；④时段水位在工业供水线以下，供水不满足要求，供水系数取0.65。

4.调度方式运用效果

①工程调水量和供水保证率：引汉济渭调水工程近期水平年调水10.0亿m3；黑河金盆水库供城市生活用水2.36亿m3；地下水供水4.12亿m3；四水源联合供水保证率为95.04%，黑河水库的农业供水保证率50.88%，满足设计要求；②地下水开采量：多年平均开采量4.12亿m3，最大年开采量为8.08亿m3，最小年开采量为0.31亿m3，满足受水区地下水开采原则；③供水安全度：联合供水最小旬时段供水度为70.21%，年最小供水度为80.9%，满足供水要求。