文峪河流域水利工程联合调度和管理初探

丁慧峰

(山西省柏叶口水库建设管理局，山西 太原 030002)

运行管理

文峪河流域水利工程联合调度和管理初探

丁慧峰

(山西省柏叶口水库建设管理局，山西 太原 030002)

近年来，我国在各大流域上大规模开展梯级水电站水库群建设，进行水库联合调度和管理尤为重要，可以控制风险，获取整体最优收益，从而实现流域水资源的优化配置。本文以文峪河流域上游柏叶口水库、文峪河水库及在建的龙门供水工程三处水利工程为基础，详细介绍了联合调度具体措施，并提出了建设性建议，意在为后期流域内水资源统一调度及管理提供参考。

文峪河流域；水利工程；联合调度

1 流域现状及特点

1.1 流域概况

文峪河为汾河的一级支流，发源于山西省吕梁市交城县关帝山，流经交城、文水、汾阳、孝义，于介休罗王庄汇入汾河，河道全长155km，流域面积4090km2，河道平均纵坡4.3‰。文峪河流域主要一级支流有中西河、葫芦河、神堂河、三道川、西冶河、禹门河、阳城河、虢义河、孝河、曹溪河。流域内森林覆盖面积大，植被良好，清水基流长流不息，文峪河多年平均流量2m3/s。

1.2 径流特性

文峪河流域径流主要为大气降水补给，河川径流相对丰富，多年平均降水量是汾河流域平均值的1.20倍，径流量年际变化较大。文峪河水库1952—2006年多年平均径流量15693万m3，最大入库径流47498万m3(1964年)，最小入库径流3567万m3(1999年)，年最大与年最小径流之比高达13.32；文峪河不仅径流量丰枯差异很大，而且1980年以后30多年来径流量下降趋势明显，尤其是1997—2001年年均只有5264万m3，仅为平均值的1/3。各地区径流差异巨大，上游林区的径流量明显比下游平川地区大，关帝山林区大部分在柏叶口，所以在洪水期含沙量较小，枯水期多为清水流量。

2 工程概况

2.1 工程地理位置

流域内建有三处水利工程(见图1)，沿文峪河自上游向下游，柏叶口水库位于最上游，柏叶口水库向下游19.50km为龙门供水工程取水口，龙门供水工程取水口向下游8.50km为文峪河水库大坝。

图1 工程位置示意图

2.2 柏叶口水库工程概况

柏叶口水库控制流域面积875km2，水库洪水标准为100年一遇设计、2000年一遇校核；水库死库容234万m3，兴利库容8951万m3，防洪库容2166万m3，调洪库容2457万m3，重复利用库容1505万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，设计洪水位1135.26m，校核洪水位1136.22m。柏叶口水库与文峪河水库联合调度，向下游平川4县(市)供水8737万m3，其中，城市生活供水4400万m3，农业供水4337万m3，利用水库供水进行发电，装机容量为3200kW，年发电量为978万 kW·h。水库总库容1.01亿m3。柏叶口水库是一座以城市生活和工业供水、防洪为主，兼顾保证并且提高现有灌区灌溉率、发电等综合利用的大(2)型水利枢纽工程。

2.3 龙门供水工程概况

龙门供水工程是柏叶口水库向交城县供水的配套工程，通过柏叶口和文峪河两库联合调度向交城县配水，通过龙门供水工程实现供给，龙门供水工程向交城县城市生活和工业供水1100万m3/年，供水保证率95%；向农业供水700万m3/年，供水保证率50%。龙门工程洪水标准为30年一遇设计、100年一遇校核，设计洪水位876.30m，校核洪水位876.10m，设计供水流量1.30m3/s。该工程从文峪河中游龙门口筑坝取水，输水至交城县大运高速和青银高速公路立交桥南侧400万m3蓄水池处，线路全长32.43km，取水口设在西社镇沙沟村上游的龙门口，工程计划于2017年6月底完工。

2.4 文峪河水库工程概况

文峪河水库设计洪水标准为100年一遇设计、2000年一遇校核，下游河道防洪标准为25年一遇，允许安全泄量为150m3/s。水库兴利库容0.48亿m3，防洪库容0.27亿m3，调洪库容0.49亿 m3，重复利用库容0.30亿 m3；正常蓄水位836.60m，防洪限制水位832.00m，防洪高水位835.64m，设计洪水位835.95m，校核洪水位841.17m。总库容为1.17亿m3。文峪河是一座以防洪为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的大(2)型水库，担负着吕梁市的交城、文水、汾阳、孝义和晋中市的平遥、介休等6县(市)的247个村镇、30余万人口的防洪、灌溉任务。

3 文峪河流域联合调度规则

3.1 综合调度要求

文峪河流域水资源的科学开发与利用，需建立以防洪、兴利、生态协调统一等多目标为一体的流域水利工程综合调度运用方式。在保证工程安全和供水安全的前提下，合理分配水资源，极大地发挥每个工程的效益，只有通过联合调度才能实现。三处水利工程按照联合调度方案进行调度运行，根据当年实际来水情况进行分析计算，在每年汛后，制定下一年度的供水计划并科学调度，能够发挥水库的调蓄功能，做到丰水年少弃水，平水年不弃水，枯水年水够用。文峪河流域联合调度关系见图2。

图2 文峪河流域联合调度关系

3.2 联合调度目标

联合调度包括防洪、发电、供水、航运、生态等多个任务目标，是一个复杂的多维非线性系统，其中存在着大量的不确定性因素，主要有三方面。

3.2.1 提高防洪能力

利用文峪河流域内降水在时间和空间上分布的差别，利用水库群之间互补互相调节的功能，通过水库群统一联合调度进行拦洪蓄洪，以提高流域整体的防洪能力。

3.2.2 提高整体兴利效益

发挥龙头水库的调节性能，通过各梯级水库之间的合理蓄泄和径流补偿调节，提高水库水资源的整体利用效率，创造出更多的经济效益和社会价值。

3.2.3 提高洪水资源利用程度

通过水库群联合调度，在保证安全的前提下，使未充分利用的水能资源在时间和空间上进行合理的再次调配，以满足流域内在各个阶段中经济效益和生态效益的用水需求，达到文峪河流域的联合调度最优化。

3.3 综合利用调度原则

柏叶口水库和文峪河水库是以供水为主，兼有防洪、养殖、旅游等综合效益的水库。综合利用调度原则为：成立文峪河流域综合调度管理机构，由该机构实施联合调度方案；供水调度应服从水库供水调度线；当有入库洪水发生时，应按照水库洪水调度运行方式，进行洪水调节，确保大坝安全；主要在汛期利用洪水排沙。

4 文峪河流域联合调度具体措施

4.1 供水调度

文峪河水库、龙门供水工程每月末向调度中心上报次月供水计划；柏叶口水库、文峪河水库每月末向调度中心上报水库水位及总蓄水库容。

调度机构根据两座水库蓄水库容及供水计划，按照防破坏线发布供水指令。当柏叶口水库与文峪河水库总的蓄水库容低于防破坏线对应库容时，停止对农业的夏浇和伏浇供水；当柏叶口水库与文峪河水库总的蓄水库容高于防破坏线对应库容时，即可对农业夏浇和伏浇正常供水。

柏叶口水库供水任务由文峪河水库和柏叶口水库联合调度来实现。根据供水要求，汛期6—9月，柏叶口水库按1128.00m运行，文峪河水库按832.00m运行。文峪河水库蓄水区先保证城市生活、生态、工业及灌溉用水，不足部分由上游柏叶口水库补充；在非汛期，柏叶口水库需要蓄水至正常蓄水位1133.00m，文峪河水库需要达到正常蓄水位836.60m。为了达到最大经济和社会效益，在不增加弃水的条件下，利用文峪河水库空出库容进行反调节，使上游柏叶口水库尽可能均匀放水，当柏叶口水库水位达到1115.80m时，停止农业供水，仅向城市生活、工业和生态需求供水。

龙门供水工程满足引水条件时以最大引水能力1.30m3/s引水，引入水量首先满足交城县需水要求，先满足生活、工业用水，最大限度满足农业供水；多余水量引至调蓄水池，尽可能先期蓄满调蓄水池。高含沙期(含沙量大于1.40kg/ m3)停止引水，冰期最小引水流量应达到0.20m3/s。当引入水量不满足需水要求时，由调蓄水池水量作为补充，保证生活、工业正常供水。

4.2 防洪调度

水库防洪调度服从山西省及吕梁市防汛抗旱指挥部门统一指挥，采用柏叶口水库与文峪河水库联合运用原则，主要保证下游河道防洪安全。在汛期来临前，柏叶口水库需要腾空防洪库容，以减轻下游文峪河水库防洪压力。

柏叶口水库防洪调度按两级运行，当水库水位未达到防洪高水位1135.26 m时，为减少文峪河水库防洪压力并保证区间耕地安全，水库下泄流量不超过100m3/s，由泄洪洞下泄；当水库水位超过防洪高水位时，全部泄洪设施开启进行敞泄。无论在何种情况下，入库洪峰流量应大于最大下泄流量。

文峪河水库的防洪调度采用现行调度方式，水库水位未超过防洪限制水位832.00m时，水库下泄流量不超过150m3/s，当水库水位超过防洪高水位835.64m时，所有泄洪设施均开启泄洪。

4.3 生态调度

为减轻水库对河流生态的负面影响，北方河流生态基流应不低于多年平均天然径流量的10%。考虑到柏叶口水库坝址处多年平均径流量为9196万m3，故柏叶口水库坝下生态基流按柏叶口水库多年平均天然径流量的10%计算为919.60万m3，考虑到龙门供水工程工业供水量为1100万m3，且龙门供水工程基本位于文峪河水库库尾，龙门供水工程工业供水量亦作为柏叶口水库至文峪河水库区间的生态基流量。综上确定柏叶口水库生态基流量为1100万m3，折合0.35m3/s。经两库联调，向文峪河水库下游河道提供生态基流0.51m3/s，保证了生态环境的稳定。

5 建 议

由于水资源短缺，各用水单位充满矛盾，需要通过各级管理部门进行协调统一，整个流域联合调度，根据实际情况进行分配。

建议成立文峪河流域综合调度管理机构，制定联合调度计划、下达水库调度指令、组织实施应急调度等，进行统一管理、统一调度，使效益最大化，协调各供水单位利益，实现利益共享；建议加强文峪河流域水情自动测报系统建设，利用信息化优势，将三处工程联合调度从目前的计划调度逐步过渡到动态实时调度状态。

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