西江枯季水量调度分析

吴立愿，兰电洋

（广西壮族自治区水文中心，南宁 530023）

受枯季连续来水偏枯、河道下切等因素综合影响，珠江河口咸潮上溯加剧，珠海、澳门等珠江三角洲地区的供水安全受到严重威胁。党中央、国务院领导高度重视，多次批示要求确保珠海、澳门等珠江三角洲地区的供水安全[1]。2006年9月～2007年2月期间，对珠江的天生桥一级、龙滩、岩滩、百色和飞来峡5座骨干水库实施调度，以保障澳门、珠海等珠江三角洲地区的供水安全[2]，自此开启了珠江枯季水量调度的序幕，其中属于西江流域上的骨干水库工程为天生桥一级水电站、龙滩水电站、百色水利枢纽。

1 骨干水库概况

（1）天生桥一级。天生桥一级水电站为西电东送的重点工程，也是红水河梯级电站的第一级，位于珠江流域西江水系上游南盘江干流上，坝址位于贵州省黔西南州安龙县境内。1998年8月正式蓄水，工程以发电为主，水库总库容102.6 亿m3，死库容25.99亿m3，为不完全多年调节水库。

（2）龙滩水电站。龙滩水电站位于珠江流域西江水系红水河上游，坝址位于广西河池市天峨县境内。上游为平班水电站，下游为岩滩水电站。2006年9月正式开始下闸蓄水，工程兼顾发电、防洪、航运，前、后期总库容分别为162.1亿m3与272.7亿m3，调节库容分别为111.5亿m3与205.3亿m3，前期为年调节水库，后期则跨入多年调节，死库容50.61 亿m3，电站具有较好的调节性能。

（3）百色水利枢纽。百色水利枢纽位于广西百色市的珠江流域西江水系郁江上游右江河段上，坝址在百色市上游22 km处，是一座以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用的大型水利枢纽[3]。2005年 8月开始下闸蓄水，水库总库容 56 亿m3，死库容21.8亿m3，调节库容26.2亿m3，属不完全多年调节水库。

2 枯季调水量

2.1 有效蓄水量

水库的有效蓄水量即为某座水库可调水量，为某水库某时刻死水位以上的库容，计算公式如下：

式中：W有效为水库的有效蓄水量，亿m3；W为水库的蓄水量，亿m3；W死库容为水库的死库容，亿m3。

2.2 枯季调水量

水库调度[4]主要是指运用水库（水电站）的调蓄能力，按上游来水、水库蓄水实况及水文预测预报结果，有计划地对出入库流量过程进行调蓄，对水库进行合理蓄泄。基于水量平衡考虑，可得枯季调水量计算公式如下：

式中：ΔW为水库的蓄水量增量，亿 m3；Wi初为第i座水库的调度初期蓄水量，亿m3；Wi末为第i座水库的调度末期蓄水量，亿m3。

同理，下游西江梧州水文站时段平均流量计算公式如下：

2.3 2006-2018年枯季调度情况

收集3 座骨干水库2006-2019年汛末、次年汛初的水库蓄水量，由于龙滩水电站于2006年9月下闸蓄水，为保证资料的一致性及延续性，2006年汛末（10月1日）的蓄水情况不参与对比分析。

图1 3座骨干水库2007-2018年枯季蓄水情况对比图

利用公式（2）、（3）计算，2006年枯季（2006年10月 1日～2007年 4月 1日）天生桥一级共调水量13.2 亿m3，相当于平均增加西江干流流量84 m3/s；百色水利枢纽共调水量21.6亿m3，相当于平均增加西江干流流量117 m3/s。

2007年枯季（2007年 10月 1日～2008年 4月 1日）3 座骨干水库共调水量52.98 亿m3，相当于平均增加西江干流流量337 m3/s，2007-2018年枯季调度情况见表1。

3 调度效果

3.1 西江来水量

西江控制站梧州水文站的枯季流量是判断西江调度效果最直观的依据（Q＞1800 m3/s），2006-2018年估季流量变化过程图见图2。从表1 及图2可以看出，自实施调度以来，西江控制站梧州水文站的枯季月平均流量大多数年份均高于1800 m3/s，调度效果明显。

表1 2007-2018年枯季调度表

从表1 可以看出有两个特殊年份，一是2009-2010年枯季西江梧州水文站平均低于1800 m3/s；二是2011-2012年枯季的调水量为负值，从图2 中亦可知，2009-2010年枯季、2011-2012年枯季有部分时段的流量低于1800 m3/s。下面将重点对2009-2010年、2011-2012年的枯季调度形势进行分析。

3.2 2009-2010年枯季调水形势

2009-2010年桂西北旱情严重，各江河来水严重偏枯，西江梧州水文站2009年9月份的平均流量仅为2960 m3/s，比历年同期偏少67%，百色水利枢纽2009年汛末蓄水量不足死库容，蓄水量仅为20.52 亿 m3。3 座骨干水库 2009年汛末蓄水量182.36亿m3，有效蓄水量83.96亿m3，至2010年汛前（4月1日）蓄水量减至116.05 亿m3，调度水量66.31亿m3，相当于平均增加西江枯季来水量420 m3/s，如无3座水库调度，经还原计算分析，西江梧州水文站2009年11月、12月、2010年3月、4月上中旬的平均流量将低于1200 m3/s，水库的调度效果明显。

2009年4月初广西的旱情仍在持续，直至2009年4月下旬旱情才有所缓解，故2010年汛前不可能将全部的有效蓄水量全部用于补水，必须预留一部分用于抗旱之用。

考虑2009-2010年的旱情持续时间，将调度期延伸至2010年4月下旬初，3 座骨干水库共调水71.8 亿 m3，按 2009年 10月～2010年 4月中旬的西江梧州水文站平均流量与保证流量1800 m3/s 的缺口推求（见表2），其调水量缺口为35.6亿m3，即调水总量至少应为 107.4 亿 m3，大于 3 座骨干水库 2019年汛末的有效蓄水量。

图2 梧州水文站2006-2018年枯季流量变化过程图

表2 西江2009-2010年枯季调度缺口计算表

3.3 2011-2012年枯季调水形势

2011年由于降雨时空分布不均，库区内降雨偏少，红水河上游、右江来水均偏少，3座水库2011年汛末蓄水量仅为112.08 亿m3，为3 座骨干水库蓄水最少的年份，有效库容仅为13.68亿m3，可调水量未能满足西江调水要求，致使2011-2012年枯季西江梧州水文站 2019年 12月～2010年 2月平均流量未能达到1800 m3/s，3个月平均实测流量分别为1350、1710、1690 m3/s。

4 2019-2020年枯季调度形势

4.1 水库蓄水形势

2019年8月以来，珠江委陆续组织实施了龙滩、岩滩、百色和长洲等骨干水库后汛期蓄水调度。2019年11月12日，天生桥（一级）、龙滩及百色水利枢纽3座流域骨干控制性水库总蓄水量为232.56亿m3，有效蓄水量 134.16 亿 m3，比 4月 1日增蓄 85.66亿m3，比9月1日增蓄近50亿m3。

4.2 西江前期来水分析

2019年 9月～11月上旬，广西主要江河总体来水大部偏少1～7 成，西江干流偏少4 成。西江梧州水文站10月平均流量为2590 m3/s，3座流域骨干控制性水库 11月初比 10月 1日增蓄 13.86 亿 m3，经还原计算，西江梧州水文站10月天然平均流量为3100 m3/s。西江梧州水文站11月上旬平均流量为2330 m3/s，3 座大型水库比 11月 1日减蓄 2.4 亿 m3，经还原计算，西江梧州水文站11月上旬天然平均流量为2050 m3/s。

4.3 需调水量分析

以西江梧州断面流量大于1800 m3/s 调水需要为目标导向，逆向推求2019-2020年调度的可能蓄水量，从3种情况进行分析。

（1）分析梧州水文站天然来水量与调水需求的水量缺口，根据水文要素演变规律及降雨数值预测，预计西江干流2019-2020年枯季江河天然来水量将偏少2～3 成，从梧州水文站天然来水的预测数据推求各月可能需调水量分析，要保证西江梧州断面流量大于1800 m3/s调水需要，枯季至少需调水量为15亿m3。

（2）外包法。考虑最不利的情况，采用上述3座水库（电站）未关闸蓄水前1950-1997年梧州水文站月最小平均流量，来推求枯季各月可能最大需调水量，要保证西江梧州断面流量大于1800 m3/s调水需要，枯季至少需调水量为86亿m3。

（3）典型年还原。分析还原2009-2010年枯季干旱年景各月的天然来水量，来推求枯季各月可能最大需调水量，要保证西江梧州断面流量大于1800 m3/s调水需要，枯季至少需调水量为82亿m3。

4.4 调度形势

当前的有效蓄水量（134.16亿m3）均大于以上3种情况计算的需调水量，预计天生桥一级、龙滩和百色3座水库（电站）的蓄水量，11月中旬之后将缓慢减少，当前的蓄水情况可满足2020年3月底前控制西江梧州断面流量大于1800 m3/s调水需要，当前的蓄水情况对今冬明春的流域调水形势比较有利。

5 结语

珠江枯水期水量调度历经十余年的发展，积累了很多成功的经验，2019年是新中国成立70周年，澳门回归20 周年，大藤峡工程大江截流的关键之年，也是防灾减灾体制改革元年，确保澳门、珠海等粤港澳大湾区供水安全意义重大。从以上分析可知，今年西江3 座骨干水库的蓄水情况对今冬明春的流域调水形势比较有利，但目前的分析仅基于“总量控制”的角度考虑，今后需对逐日、逐时等精细化调度分析进一步探索，以在保障供水安全的前提下，实现发电、航运、施工、生态等多方共赢。