大通河流域梯级水库群联合调度几点思考

樊晓东 青海聚能钛业股份有限公司

1.流域概况及上游开发现况

1.1 流域概况

大通河发源于青海省海西洲祁连山脉天峻县托勒南山，干流全长560.7km，流域面积为15130km²，是黄河二级支流及湟水河最大一级支流。根据国务院批复《黄河流域水资源综合规划》，干流年均水资源总量为28.95亿m³，年均流量91.8m³/s。

1.2 规划开发现状

大通河流域水能资源条件相对较好，对滚动开发中小水电站条件相对有利，青海省水电设计院于1987年对流域内水电资源初步进行整体规划18座梯级水电站开发，增加到如今规划34座水电站开发。

纳子峡水电站是大通河流域水电规划的“龙头”水库，最大坝高121.5m，总库容7.83亿m3，总装机容量8.7万kw，属II等大（2）型水库，兼有蓄水、调水、防洪、灌溉、发电等作用。

石头峡水电站位于纳子峡下游十几公里处，最大坝高123.1m，总库容9.76亿m3，总装机容量9.76万kw，属II等大（2）型水库，是“引大济湟”跨流域调水“龙头”调节水库，兼有蓄水、调水、防洪、灌溉、发电、提升下游水电站年利用小时数和发电量等功能，主要职能是满足调水、生态环境等综合利用的需要，水利发电并不是其主要功能。

2.大通河水量调度现状及存在问题

2.1 水量调度现状

目前已建成“引大济秦”和“引大济湟”2处调水工程，调水总量将达到12.3亿m³，占流域水资源总量的42.6%。梯级电站不断开发和调水工程建成对大通河流域水资源影响十分显著，特别是梯级水电站在汛期的无序蓄、放水致使洪水流经河道暴涨暴落，给下游发电用水、防洪等带来诸多不利影响。

2.2 存在问题

大通河流域丰水期流径来水量主要取决与大气降水分配。汛期流域内短时降水量过大很快汇集成洪流，水库水位迅速抬高，电站开始弃水，降水过后洪峰又很快消退，电站下闸蓄水。由于调水工程投运，大通河水资源紧缺状况日渐凸显，依据“电调服从水调”原则，必须对上游大型水库蓄、放水实施合理联合调度。

（1）在市场经济条件下如何充分发挥纳、石水库调节作用，实施水库联合调度，合理分配本电站及下游电站群在丰、平、枯段发电流量，提高各梯级电站水利用率，将是梯级水库联合蓄能调度首要问题。

（2）流域内大多数水电站单个库容较小，水库调节能力不足或无调节能力，受流域内开发条件限制，各梯级电站统一协调调度尚处于起步研究阶段，缺乏综合合理梯级水库联合调度及流域控制性龙头水库统一调度，受径流来水影响较大，如何充分发挥流域内“二库多级”龙头水库梯级优化调度效益。

（3）流域内水电站群建设年代不同，受当年规划建设条件限制，形成目前流域内所建电站大多为低坝径流式电站，没有任何调洪、调蓄水资源能力，造成汛期窝电弃水，枯水期无水或少水发电，水资源利用率不足，加上各水电站独立进行规划开发，独立调度运行，各梯级水电站发电用水流量不完全匹配等因素，很难避免小型水库弃水问题，因此急需已建的上游大型水库如何对来水进行科学合理调节，提高水量调度效果。

（4）大通河流域是青藏高原重要水资源涵养区，生态环境状况直接影响到黄河流域和河西走廊生态安全，随着生态基流保证措施全面落实，水电站按要求在平、枯水期水库保证下泄生态基流流量，这对上游水库联合调度中水资源分配管理提出更高的要求。

3.大通河水库群联合调度思路与对策

我国水库群优化调度研究较晚，地处我国西北经济较落后中小流域梯级电站群水库优化调度起步相对滞后与大江大河流域及国内经济发达地区。在我国黄河上游龙羊峡和刘家峡是全国最早形成梯级水电站格局并开展水库联合调度河段。近年中小流域水库群优化调度得到广泛应用并取得很好效果，水库群联合优化调度方法理论研究由单一水库调度转向水库群联合调度，使水库调度方法理论日臻完善，因此水库联合调度应用注重理论与实际结合，注重理论研究成果向生产经营实践转化，从而使基础理论研究与生产实际应用相结合。

3.1 水库联合调度运行方式和建议

纳、石水库是近年建成投运，二库联合调度尚处于初期探索研究阶段，进行纳、石梯级水库群的联合优化调度对于合理开发利用大通河水能资源具有重要的意义。二座水库首尾相连，已经形成完整的连续梯级大型水库群，实现水库联合调度运行方式势在必行。

3.1.1 汛期运行方式

汛期充分发挥纳、石水库的调节作用，将水库水位保持在正常发电水位以下，当发生小洪水时，利用上游水库有效库容进行调节，限制上游纳、石水库出力，减少水库发电流量，避免或减少下游梯级电站群弃水量，洪水过后再利用二水库机组发电降低水库水位，腾出库容，迎接下一场洪水，重复利用水库有效库容。当发生大洪水时，纳、石水库即使发电机组满负荷出力运行，也会达到或超过正常蓄水位时，此时不再限制纳、石水库发电机组出力，下游梯级电站群发电机组满负荷运行，并同时将多余水量进行流域电站群统一“调水调沙”，提高水资源利用率，减少或限制弃水量以提高下游水电站群的保证出力和年发电量。

3.1.2 平、枯水期运行方式

每年10月至翌年5月为大通河旱季，这期间纳、石电站在优化机组发电流量的前提下，统筹分配下游梯级电站群的发电用水流量，到翌年汛期前使纳、石水库发电水位降到最低发电水头，为汛期防汛蓄水腾出库容。

3.2 大通河梯级水库联合调度建议

水库蓄能调度就是优化单一水电站发电潜力，水库群联合调度就是发挥水电站群的发电潜力，二者相辅相成。国内外实践表明，联合调度一般可增加下游梯级电站群3%～7%发电效益。大通河流域梯级水电站群上下游水利、电力联系复杂，实施水库联合蓄能调度经济效益更为显著。

（1）水库联合调度应根据年初气象部门提供长期预报，科学、合理制定年度水库调度运行计划，在保证大坝运行安全前提下，根据实际来水情况，不断修正、调整水库联合调度方案，实行科学调度、动态管理，把水库水位控制在合理的调度区内，提高下游梯级水库发电水头和水量利用率，达到增加发电水量的目的。

（2）编制大型水库蓄能调度图，分析研究蓄能调度图编制方法的实用性、合理性、优良性，采用更能充分发挥流域内下游梯级小水库群整体运行效益方法，联合下游电站编制梯级电站水库群的蓄能调度图。

（3）考虑到实际生产中水库联合调度复杂性、不确定性等特点，开发具有能利用实时信息自动修正计算机软件系统，研究开发出水库优化调度模型，模型简单、求解迅速便捷、利于决策者和调度人员参与、能快速根据实际情况给出较准确的模拟求解方法。

（4）引进国内外新理论和新技术，研究水库群联合调度新模型及新算法。

（5）利用先进可视化计算机应用系统，开发出适用于本流域或上游直观易读、方便易行、具有较大支持力交换功能水库调度应用软件，引进先进人工智能技术，建立起强大水库调度决策支持系统及智能决策支持系统。

4.结语

水库联合调度是水资源领域较为复杂应用系统之一，从大通河流域梯级水电站水资源现状分析发现，存在利用率低、浪费大问题。因此充分发挥上游大型水库作用，积极开展水库联合调度对提高梯级电站的技术、经济管理水平，充分挖掘释放电站潜能，对实现大通河流域梯级水电滚动开发，实行水资源优化配制，改善水能利用率，促进大通河流域现阶段水电发展等具有深远意义。