贵州猫跳河流域梯级电站水库群的优化计算及调度建议

顷宏利(国电贵州电力有限公司 红枫水力发电厂，贵州 清镇 551417)

贵州猫跳河流域梯级电站水库群的优化计算及调度建议

顷宏利(国电贵州电力有限公司 红枫水力发电厂，贵州 清镇 551417)

为了合理地配置水资源，有效地协调好防洪、经济效益以及用水三者之间的矛盾，针对小流域梯级开发群的优化调度问题展开了研究探讨。对研究、分析过程中所采用的方法与措施、分析计算步骤、流域概况、梯级电站水库群的现有运行调度方式以及分析计算结果等作了介绍，并针对所探讨的问题，提出了相应的建议措施。

梯级水库;优化调度;小流域

用于研究水库优化调度的常规方法有线性规划模型、非线性规划模型、遗传算法规划模型、动态规划模型、多目标规划以及神经网络模型。贵州猫跳河流域梯级水库共有6级串联水库，除红枫、百花水库之外，其他水库库容都特别小，加之装机容量较小，在水库群联合调度过程中意义不大。红枫水库为不完全多年调节水库，百花水库为年调节水库。在调度过程中可以进行补偿调节，红枫水库已运行有55a，经过不断探索，在其优化调度方面进行过不同的尝试,目前应用分期洪水控制进行调度，效果显著。

1 流域概况

猫跳河是贵州中部乌江南岸的一条支流，流经安顺市、平坝、清镇、贵阳以及修文等县市，于沙坡附近注入乌江;河流全长180km，总落差549m，平均坡降3.04%，流域面积3 195km2。猫跳河梯级电站分6级开发，主要任务是发电，其中,1、2级电站兼有灌溉、工业供水等综合效益。1958年,第1级红枫电站动工，1960年发电，随后其下游的各级电站相继动工、投产。至1980年，全部工程竣工,总装机容量达300MW，原设计多年平均发电量为9.18亿kW·h。猫跳河流域属亚热带季风气候，全年温和多雨。据1978年的相关统计资料，红枫电站以上多年平均降水量为1 232mm，且年际之间变化稳定。

2 精确计算

红枫、百花水库距离城市较近，近年来,随着工农业的发展及城市化进度的加快，水库的功能逐步发生变化，企业发电用水与周边用水部门之间的矛盾日益加剧。为了解决好这一矛盾，首先需要找出周边用水部门的用水特性。经调查统计,周边共有41个用水部门，可以将其划分为三大类，即工业用水、灌溉用水和城市供水类。而经过实地考察，工业用水以及灌溉用水均是在流域内,循环损失较小;城市供水所产生的废水，在经过处理后直接排入到乌江。

2.1 取水量计算

选择近几年枯水期降水稀少、无发电的时间段，对其入库过程进行统计。

假定入库为零，即根据水量平衡方程

W取=W末-W初-E

(1)

然而,这样推求的结果偏小。

计算时，统计了近5a汛前4个月的入库资料，剔除了其中连续入库大于零的时间段的数值。通过计算,得出红枫水库的日取水量约为32.48万m3，年取水量约为1.2亿m3。

采用同样的方法来计算百花水库的取水量，结果表明，该水库的日取水量为8万m3，年取水量为0.29亿m3。

2.2 调度建议

为满足城市供水的要求，目前,红枫、百花2座水库正处于分期洪水控制中。在汛前，红枫水库的水位被控制在不低于1 236.00m，从1 234.00～1 236.00m的库容约为8 000万m3。但是,实际上,1 234.00m的有效库容的蓄水量为1.63亿m3，已经足够保证城市供水。这样既有利于大坝的防洪安全，又有利于企业的发电效益。

3 长期规划

3.1 资料收集

红枫水电站大坝控制流域面积为1 596m2，自水库运行以来,相继在上游建立了七眼桥、平寨、乐平、广顺、黄猫村、清鱼塘、麦翁以及红枫坝共8个雨量站，以便对流域的降水数据进行监控与收集。目前收集有1961～2014年的实测统计资料。

3.2 降水特征分析

3.2.1 年际变化特征

1961～2014年,猫跳河流域上游的年降水量分配见图1。从图1可以看出，降水的年际变化总体呈现下降趋势;而在丰、中、枯水的周期变化方面，在1985年之前表现得比较明显，近年来的周期规律性不强，而且大多数年份的降水量低于平均水平。

3.2.2 季节变化特征

猫跳河上游多年降水的年内分布见图2。从图2可知，降水主要集中在5～9月份，月降水量均超过100mm，该时段为流域的主汛期,占全年降水量的74.4%。其中6、7月的降水量最多，分别为237.5和197.5mm，占全年的37.5%，占汛期的50.4%。与建库初期相比,降水的季节变化方面基本没有发生变化。

3.2.3 降水频率分析

利用矩估计法,对猫跳河流域上游降水资料进行频率计算，并对保证率展开了分析。分析、计算结果表明，均值为1 132.4mm，Cv为0.21，Cs为负值。变差系数Cv是衡量数据系列相对离散程度的一个参数，变差系数越大,表明数据系列越离散；偏态系数Cs是考察数据对称程度的一个参数，为了进一步反映数据系列的离散程度，计算偏态系数Cs<0,就表明降水量大于均值(1 132.4mm)比小于均值的几率大，即降水量可能达到多年平均降水量的几率小于50%。猫跳河流域上游不同保证率下的年降水量见表1。

4 结 语

对于小流域来说，至关重要的是，水库运行方式的优化重点应在于合理地利用好每1m3的来水。本文从用水及来水2个方面，对猫跳河流域进行了分析。分析结果表明，合理地配置水资源,既能为发电企业创造效益，又能使用水部门的用水需求得到保障。总之,解决好防洪、经济以及用水三者之间的矛盾,是企业持续健康发展的必由之路。

(编辑：赵秋云)

2015-04-09

顷宏利，男，国电贵州电力有限公司红枫水力发电厂，工程师.

1006-0081(2015)04-0025-02

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