靳少波，沈延青

（黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810008）

黃河上游是全國最早形成梯級電站格局并開展聯(lián)合調(diào)度的河段，1968年汛后劉家峽水庫蓄水，黃河上游第一座具有不完全年調(diào)節(jié)性能的大型水庫投運，對已建成的鹽鍋峽、青銅峽及黃河上中游水量調(diào)節(jié)有重大影響，為此國務(wù)院批準成立由甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、西北電管局、黃委會組成的黃河上中游水調(diào)委員會，下設(shè)水調(diào)辦公室，開展梯級電站聯(lián)合調(diào)度工作。1986年10月龍羊峽水庫下閘蓄水，形成龍、劉兩庫聯(lián)合運用新格局，并增加青海省為黃河上中游水調(diào)委員會委員，明確黃委會為主任委員，西北電管局為副主任委員并兼水調(diào)辦公室的工作。

1 龍羊峽、劉家峽及梯級電站概況

1.1 龍羊峽簡介

龍羊峽水電站是黃河上游的“龍頭”電站，位于青海共和、貴南縣交界處，控制流域面積131 400 km2，占全流域的18%。多年平均流量650 m3/s，控制水量占蘭州斷面的62%，占黃河入海水量的42%。工程以發(fā)電為主，兼防洪、灌溉、防凌、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益。

龍羊峽水庫按千年一遇洪水設(shè)計、可能最大洪水校核，校核洪水位2 607 m時總庫容為274億m3，正常蓄水位2 600 m，庫容247億m3，正常死水位為2 560 m，極限死水位為2 530 m，防洪限制水位為2 594 m，調(diào)節(jié)庫容193.6億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。通過龍羊峽水庫調(diào)蓄，將洪峰流量控制在4 000～6 000 m3/s，可提高下游梯級水電站及蘭州市的防洪標準。

龍羊峽工程由主壩（混凝土重力拱壩，最大壩高178 m）、兩岸重力墩、副壩、泄水建筑物及電站廠房等組成。其中泄水建筑物按表孔溢洪道、中孔、深孔、底孔泄水道4層布置，主廠房位于壩后，電站安裝4臺單機容量320 MW水輪發(fā)電機組，總?cè)萘? 280 MW，保證出力589.8 MW，年發(fā)電量59.42億kW·h。

1.2 劉家峽水庫簡介

劉家峽水電站位于甘肅永靖縣的黃河干流上，控制流域面積181 766 km2，占黃河全流域面積的1/4，多年平均流量866 m3/s。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、防凌、養(yǎng)殖等綜合效益。

劉家峽水庫按千年一遇洪水設(shè)計、萬年一遇洪水校核，校核洪水位1 738 m以下總庫容64億m3，正常蓄水位和設(shè)計洪水位均為1 735 m，庫容57億m3，死水位1 694 m，興利庫容41.5億m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫。

劉家峽工程由主壩（混凝土重力壩）、副壩（左右岸混凝土副壩、右岸黃土副壩）、泄水建筑物、壩后廠房和地下廠房等建筑物組成。其中泄水建筑物分左岸泄水道、右岸泄洪洞、排沙洞、岸邊溢洪道布置，電站安裝五臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量1 225 MW，保證出力400 MW，多年平均發(fā)電量57億kW·h。近年來對發(fā)電機組又進行了增容改造，全廠總裝機容量達到1 350 MW。

1.3 梯級電站簡介

黃河水能資源蘊藏量為30 002 MW，可開發(fā)水能資源為22 029 MW，其中黃河上游龍羊峽至青銅峽河段全長918 km，落差1 324 m，規(guī)劃建設(shè)大中型水電站25座，總裝機容量17 010 MW，年發(fā)電量593億kW·h，水力資源十分豐富，開發(fā)條件優(yōu)越，是我國著名的水電“富礦”，除黑山峽河段外現(xiàn)大部分已開發(fā)或正在開發(fā)。

黑山峽河段一級開發(fā)的大柳樹水電站位于寧夏中衛(wèi)縣境內(nèi)，壩址控制流域面積250 650 km2，多年平均流量1 050 m3/s。水庫正常蓄水位1 380 m，總庫容110億m3。電站裝機容量1 920 MW，年設(shè)計發(fā)電量為82.2億kW·h。是黃河龍青段具有年以上調(diào)節(jié)性能的水庫之一。

拉西瓦水電站是黃河上最大的水電站，百萬千瓦以上電站還有李家峽、公伯峽、積石峽水電站，但調(diào)節(jié)能力小，現(xiàn)階段仍是龍劉聯(lián)合調(diào)度的格局。

2 龍羊峽水庫在聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中有作用

2.1 龍羊峽水庫有巨大調(diào)節(jié)作用

1）龍羊峽具有多年調(diào)節(jié)能力，可蓄豐補枯，改變徑流的年際間分配[1]。

2）削減洪峰流量，控制最大下泄流量6 000 m3/s，提高下游河道及梯級電站的防洪標準。

3）利用汛限水位以下庫容存蓄洪水，減輕下游在建電站度汛壓力，并簡化下游電站泄洪設(shè)施。

4）提高枯水年和每年供水期的徑流量，使之基本滿足各綜合用水部門的要求。

5）與其他大型水電站一起擔(dān)負電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和事故備用任務(wù)。

6）提高下游電站的保證出力，使各電站保持較高水位運行，耗水率降低。

7）增加灌溉用水量，擴大灌溉面積，并提高灌溉用水保證率。

2.2 優(yōu)化調(diào)度原則及面臨的矛盾

梯級電站聯(lián)合調(diào)度，遵循總體綜合效益最大的原則，充分發(fā)揮龍羊峽水庫的多年調(diào)節(jié)作用，實現(xiàn)各方面共贏。但組成梯級的單一電站獲得較好的經(jīng)濟效益時梯級綜合效益不一定最優(yōu)，反之梯級綜合效益最優(yōu)時個別電站效益可能會受到影響，黃河上游綜合任務(wù)多，電力體制改革后各電站分屬不同業(yè)主，理論上的最優(yōu)難以實現(xiàn)，應(yīng)根據(jù)實際情況探討合理的運行方式。

總結(jié)多年水庫運用的經(jīng)驗，不同時期水庫調(diào)度面臨不同的矛盾，龍羊峽水庫投運后，緩解了部分矛盾，但也帶來一些新的問題。表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.2.1 預(yù)報與來水的矛盾

現(xiàn)階段長期預(yù)報水平較低，只能預(yù)報一般趨勢及平均情況，而對特殊年份，如特豐、枯水年的來水形勢很難預(yù)報準確，使預(yù)報失去了對調(diào)度工作的指導(dǎo)作用，調(diào)度困難增大。如1989年4月召開的黃河上游水文氣象預(yù)報會上，與會代表一致認為該年來水是平偏枯年份，而實際上全年來水量和汛期來水都居實測資料第一位，屬特豐水年份。再如2005年后大部分專家認為黃河上游已走出枯水段，事實上2006—2008年連續(xù)3年枯水。解決問題的關(guān)鍵是未雨綢繆，既要做好防大汛的準備，又要在龍羊峽水庫蓄足必要的水量。

2.2.2 黃河資源性缺水與日益增長的用水需求的矛盾

黃河屬于資源性缺水河流，近年來由于環(huán)境變化，年度來水總量有減少趨勢，龍羊峽水庫1988年至2012年，即發(fā)電以來25年平均入庫水量僅184.58億m3，遠遠低于設(shè)計值。隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，用水用電持續(xù)增長。由于連續(xù)干旱缺水使得2003年汛前龍羊峽水庫逼近極限死水位，黃河上游經(jīng)歷最為困難的時期。

解決的根本點是上南水北調(diào)西線工程，現(xiàn)階段，充分利用洪水資源逾現(xiàn)重要，在來水略偏少的年份也應(yīng)存蓄一定的水量。按豐增枯減原則調(diào)度，枯水年應(yīng)適當(dāng)減少水庫出庫流量，下游灌區(qū)做好節(jié)水灌溉，同時在黃河上游降雨產(chǎn)流高值的河曲地區(qū)開展人工增雨工作[2]。

2.2.3 水電大發(fā)時電量消納的矛盾

龍羊峽水庫的巨大調(diào)節(jié)能力可以使大部分年份不棄水，當(dāng)梯級水庫蓄水較多，特別是龍羊峽水庫達到汛限水位后，如來水繼續(xù)增大，就面臨棄水風(fēng)險，同時水電大發(fā)，電量消納困難。

2.2.4 防凌限制季節(jié)性缺電的矛盾

水庫運用的基本原則是蓄豐補枯，由于每年11月至翌年3月防凌控制期間，劉家峽水庫出庫減少，龍羊峽水庫出庫相應(yīng)減少，影響黃河上游梯級電站發(fā)電量，造成青海季節(jié)性缺電。特別是2008年黃河遭遇四十年來最嚴重的凌汛，在3月開河期間劉家峽出庫大幅減少，青海電網(wǎng)嚴重缺電，同時青海沿黃農(nóng)灌站引不上水，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

盡快上大柳樹高壩是解決問題的根本?，F(xiàn)階段可采用在保證防凌安全的前提下適當(dāng)增加防凌期劉家峽出庫流量和增加劉家峽水庫防凌庫容等措施緩解矛盾。

2.2.5 調(diào)水調(diào)沙

由于黃河是一條多沙河流，泥沙在下游河道淤積，形成地上懸河。所謂“調(diào)水調(diào)沙”就是通過調(diào)控水庫，形成人工洪峰，把淤積在黃河河道和水庫中的泥沙盡量多地送入大海，沖刷河床，減緩泥沙的淤積。自2002年以來，黃委會已進行了十多次調(diào)水調(diào)沙試驗[3]，取得了一定成績，但調(diào)水調(diào)沙需從上游水庫補充清水，枯水年份勢必影響水庫的正常運行，調(diào)水調(diào)沙試驗應(yīng)在來水形勢明確時再決定是否做，避免在連續(xù)枯水年或特枯年進行。

2.2.6 效益補償問題

應(yīng)制定梯級間電站效益補償機制，由受益方向貢獻方補償。確定龍羊峽向下游補水的基本值，對超額補水部分由下游受益方給與補償。劉家峽水庫預(yù)留更大的防凌庫容，短時期水位降低，亦可考慮由青海電網(wǎng)給予補償。

3 梯級水庫聯(lián)合調(diào)度的合理運行方式探討

以龍、劉兩個水庫為中心的梯級水電站，在聯(lián)合調(diào)度運用中，如何做到合理，根據(jù)這20多年的經(jīng)驗，按防洪、冬灌、枯水、防凌、春灌5個時期分述[5]。

3.1 防洪期（7至10月）運行方式

是黃河上游主要來水期，水庫的主要任務(wù)是蓄水，龍羊峽水庫水位較汛限水位相差較多時在滿足基本用水要求情況下盡量多蓄水，水位達到汛限水位后按度汛方案運行，視情況加大出庫。劉家峽水庫水位汛期不宜過高，8月份根據(jù)情況逐步抬升。

3.2 冬灌期（11月）運行方式

汛后達到年內(nèi)高水位，寧蒙冬灌用水高峰時期開始，期間可加大劉庫的出庫流量，降低水位預(yù)留防凌庫容，11月底前后在內(nèi)蒙封河時保持均勻的較大流量，以便形成較高冰蓋。同時龍庫應(yīng)適當(dāng)減少出庫。

3.3 枯水期（12至翌年2月）運行方式

期間來水是全年最少的幾個月，龍羊峽按500至600 m3/s保持平穩(wěn)出庫，年末盡可能保持較高水位運行[4]，以滿足青海電網(wǎng)冬季用電需要。

3.4 防凌期（3月，開河期）運行方式

在內(nèi)蒙開河的關(guān)鍵時期。劉家峽出庫受到限制，可利用預(yù)留的防凌庫容加大龍羊峽出庫滿足電網(wǎng)用電，同時利用劉家峽到內(nèi)蒙的流達時間提前一周左右加大劉庫出庫流量。

3.5 春灌期（4至6月）運行方式

龍、劉兩庫共同承擔(dān)下游灌溉任務(wù)，防凌結(jié)束時，劉家峽大多數(shù)年份都蓄至較高水位，從4月起劉庫出庫逐步增加到800 m3/s以上，5、6月份灌溉高峰期5臺機帶基荷運行，降低水位迎接汛期的到來。龍羊峽根據(jù)水位和下游用水綜合確定運行方式，當(dāng)來水大于600 m3/s時可考慮蓄水，水位保持在合適位置。

4 結(jié)語

在黃河上游梯級水電站聯(lián)合調(diào)度運用中，必須兼顧多方利益，根據(jù)當(dāng)時水情及時調(diào)整運用方式，建立和諧的梯級電站上下游關(guān)系，在合理、靈活調(diào)度的前提下，達到減少棄水，充分利用水量，保持各電站高水位的優(yōu)化調(diào)度目的。

[1] 萬景文，劉文彬，於鳳義. 龍羊峽水電站的巨大作用和效益[J]. 水力發(fā)電，1987（9）：10-13.WAN Jingwen，LIU Wenbin，YU Fengyi. The great effect and benefit of Longyangxia hydropower[J]. Water Power，1987（9）：10-13（in Chinese）.

[2] 靳少波. 黃河上游人工增雨試驗及前景[J]. 青?？萍?，1998（2）: 44-45.JIN Shaobo. Artificial rainincreasing test and its prospect within the upper reaches of yellow river[J]. Qinghai Science and Technology，1998（2）: 44-45（in Chinese）.

[3] 黃河水利委員會.黃河調(diào)水調(diào)沙試驗[R].鄭州：黃河水利出版社，2010.

[4] 楊宗澤，王淑娟. 多年調(diào)節(jié)水庫年末水位研究[J]. 西北水力發(fā)電，2004（3）: 30-32 YANG Zongze，WANG Shujuan. Study on the water level at the end of year for carryover storage reservoir[J]. Journal of Northwest Hydroelectric Power，2004（3）: 30-32（in Chinese）.

[5] 靳少波. 龍羊峽水庫運行方式的探討[J]. 青海電力，1995（3）: 24-27.JIN Shaobo. On the operation mode of the Longyangxia reservoir[J]. Qinghai Electric Power，1985（3）: 24-27（in Chinese）.