本文摘要：摘要：山區(qū)的河流流量具有驟漲驟落的特點(diǎn)，洪水發(fā)生兇猛，區(qū)域內(nèi)小水電站的發(fā)電引用流量較小，在前期進(jìn)行預(yù)報(bào)分析時(shí)，無法精準(zhǔn)做出判斷�；诖�，本文先分析了山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)調(diào)度的難點(diǎn)，隨后，重點(diǎn)探究了這一時(shí)期小水電站群的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方法，具
摘要：山區(qū)的河流流量具有驟漲驟落的特點(diǎn)，洪水發(fā)生兇猛，區(qū)域內(nèi)小水電站的發(fā)電引用流量較小，在前期進(jìn)行預(yù)報(bào)分析時(shí)，無法精準(zhǔn)做出判斷�；诖�，本文先分析了山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)調(diào)度的難點(diǎn)，隨后，重點(diǎn)探究了這一時(shí)期小水電站群的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方法，具體如下。
關(guān)鍵詞：山區(qū);小水電站;汛期;水庫(kù)
引言：山區(qū)小水電站群如何在汛期做好水庫(kù)水位控制，在滿足水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的同時(shí)，又可以達(dá)到防汛發(fā)電的要求，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化合理化的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度。若想達(dá)到這一目標(biāo)，就需要充分地考慮到水電站的水文、氣象、機(jī)組效率和龍頭水電站等水庫(kù)工程特性。
水電論文投稿刊物：《廣東水利水電》(月刊)創(chuàng)刊于1972年，由廣東省水利水電科學(xué)研究院主辦。 本刊是廣東省水利水電系統(tǒng)唯一持有國(guó)家統(tǒng)一刊號(hào)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)的綜合性水利水電技術(shù)刊物，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行�？锏臋谀吭O(shè)置涵蓋水利水電及相關(guān)行業(yè)的各個(gè)方面。讀者對(duì)象為水利水電、土木工程、水運(yùn)、航道整治、環(huán)境工程、水土保持、城鎮(zhèn)給排水等行業(yè)從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理及科研工作的科技人員、管理干部和有關(guān)院校的師生。
山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)調(diào)度難點(diǎn)
上游出庫(kù)量計(jì)算困難
水情計(jì)算與預(yù)測(cè)需要將泄洪曲線、庫(kù)容曲線與過機(jī)流量曲線等數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)，但是，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，部分設(shè)計(jì)單位給出的曲線本身存在誤差性，沒有通過實(shí)際測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況分析，庫(kù)容曲線和過機(jī)流量曲線所產(chǎn)生的影響較小，不會(huì)影響到水情計(jì)算與后續(xù)的預(yù)測(cè)工作，但是泄流曲線影響則較大[1]。在對(duì)水電站的泄流曲線進(jìn)行校核中，如果計(jì)算偏差過大，會(huì)為之后水情預(yù)報(bào)工作帶來不確定性，增加入庫(kù)流量預(yù)報(bào)的難度。
區(qū)間流量預(yù)報(bào)困難
區(qū)間流量不能夠直接測(cè)量也無法通過曲線表進(jìn)行計(jì)算，在山區(qū)小水電站群中間流量計(jì)算中，主要采用的是下游電站入庫(kù)流量減去上游電站出庫(kù)流量，將得到的區(qū)間流量作為24小時(shí)內(nèi)預(yù)測(cè)結(jié)果。區(qū)間流量本身是兩站之間受到降雨因素、支流、地下河等產(chǎn)生的流量，大小受到降雨連過道影響。但是，在計(jì)算中上下游水電站水情計(jì)算可能產(chǎn)生不同程度的誤差，造成計(jì)算數(shù)據(jù)匹配出現(xiàn)問題、
徑流傳播時(shí)間判斷困難
影響到區(qū)間傳播時(shí)間的因素較多，一般情況下主要與徑流大小、上下游斷面距離和河道邊界條件等方面因素有關(guān)。河道邊界條件是既定因素，徑流大小會(huì)隨著泄洪和上游發(fā)電量的變化產(chǎn)生變化。山區(qū)內(nèi)小水電站群水庫(kù)庫(kù)容較小，當(dāng)上游泄洪流量到達(dá)時(shí)刻和水電站水庫(kù)門閘調(diào)整時(shí)間出現(xiàn)偏差時(shí)，對(duì)區(qū)域內(nèi)水電站的發(fā)電情況會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。
山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方法
若要解決山區(qū)小水電站汛期的水庫(kù)調(diào)度問題，就需要結(jié)合水電站群，尤其是龍頭水電站水庫(kù)工程特性，以達(dá)到有效控制水位的效果。
統(tǒng)計(jì)汛期資料
統(tǒng)計(jì)分析出歷年、歷次洪水發(fā)生資料，并對(duì)每年洪水總量、水庫(kù)泄洪起止時(shí)間等列表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照由高到低的順序，對(duì)每次洪水總量進(jìn)行排列，列舉出次數(shù)最多的數(shù)值，作為騰庫(kù)庫(kù)容[2]。計(jì)算方法為：
G騰=正常當(dāng)蓄水水位-騰庫(kù)庫(kù)容 (1)
再根據(jù)水位和庫(kù)容關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化選擇，滿足防汛需求的同時(shí)，確保洪水過后水庫(kù)內(nèi)水位可以回到正常范圍內(nèi)。按照歷次水庫(kù)泄洪間隔時(shí)間，每隔5天進(jìn)行以此分類統(tǒng)計(jì)。
加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)
在實(shí)際洪水預(yù)報(bào)調(diào)度工作中，氣象降雨預(yù)報(bào)早于實(shí)際降雨信息，而實(shí)際降雨預(yù)報(bào)要早于凈雨信息，凈雨預(yù)報(bào)信息要早于洪峰信息，并且要比最高水位信息更早。因此，對(duì)于山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的工作來說，精準(zhǔn)、及時(shí)且有效的水情預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)監(jiān)管是關(guān)鍵，預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度和預(yù)見期能夠直接影響到最終調(diào)度的效果。例如，我國(guó)某地區(qū)的山區(qū)水電站群已經(jīng)建立了自動(dòng)化信息采集和預(yù)測(cè)警報(bào)系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中洪水預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度已經(jīng)達(dá)到了甲級(jí)水平。但是，受到預(yù)見期短等因素的影響，工作人員將其與水位氣象進(jìn)行耦合，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了短期、中期和長(zhǎng)期預(yù)報(bào)相結(jié)合的方法，提高了水文氣象預(yù)報(bào)的時(shí)效性與可靠性，有效延長(zhǎng)的預(yù)見期，實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)至120小時(shí)內(nèi)的洪水預(yù)報(bào)。
合理分析汛情
當(dāng)山區(qū)內(nèi)的小河流發(fā)生洪水之后，流量都會(huì)驟減。為了確保水電站發(fā)電用水需求能得到滿足，一般會(huì)將水庫(kù)水位控制較高。此時(shí)，采用綜合分析的方法，以對(duì)比、假設(shè)等方式，將水庫(kù)控制在前面選擇騰庫(kù)水位G騰，從而保證在相同用水量發(fā)電的情況下，避免對(duì)龍頭水電站的電量造成影響。在對(duì)小水電站群龍頭水庫(kù)水位、庫(kù)容、歷年進(jìn)庫(kù)流量、機(jī)組效率和機(jī)組出力等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析之后，可以得到最終結(jié)果。
例如，我國(guó)某山區(qū)河流流域的梯級(jí)水電站為三級(jí)電站，龍頭水電站的發(fā)電廠裝機(jī)容量為2×2500kW，壩址以上流域面積接近500km²，水庫(kù)是總?cè)莘e為880萬(wàn)m³，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容為580萬(wàn)m³，死庫(kù)容為300萬(wàn)m³。在出現(xiàn)汛情時(shí)，為了控制水庫(kù)內(nèi)的水位，需要將發(fā)電引用流量作為進(jìn)庫(kù)流量，在進(jìn)庫(kù)流量減少的情況下，低水頭運(yùn)行所產(chǎn)生的出力損失也會(huì)相應(yīng)降低，挖庫(kù)所引起的效益逐步上升。將真長(zhǎng)蓄水水位相應(yīng)的庫(kù)容減去騰庫(kù)庫(kù)容之后，可以得到相應(yīng)的水位。這種方式不僅能確保在汛情發(fā)生期間取得防洪主動(dòng)地位，又能保證洪水過后，水庫(kù)內(nèi)的水位可以恢復(fù)到正常水平，從經(jīng)濟(jì)效益的角度進(jìn)行分析也較為可行。
全流域調(diào)度方案
全流域性洪水的主要特征是流量大，其洪峰在整體上小于區(qū)間型，洪峰位置的流量基本上在每秒中2000m³以上，屬于區(qū)間洪水造峰、上游洪水量大的形式。在汛情發(fā)展期間，洪水的過程較長(zhǎng)。針對(duì)全流域型的洪水特征，在進(jìn)行小水電站群水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中，要試試全流域的調(diào)度方案，具體步驟為：
(1)當(dāng)汛情發(fā)展?jié)M足全流域洪水預(yù)報(bào)調(diào)度啟用條件之后，水庫(kù)才可以開啟蓄水。當(dāng)預(yù)報(bào)入庫(kù)的洪峰流量低于全廠滿發(fā)流量完事，電站的平均發(fā)電流量應(yīng)該等同于入庫(kù)流量，并且維持水庫(kù)的水位不能超過汛期限制水位。
(2)當(dāng)入庫(kù)洪峰流量超過全廠滿發(fā)流量但是不足2500m³/s時(shí)，按照滿發(fā)流量進(jìn)行發(fā)電，并將剩余的水量?jī)?chǔ)蓄在水庫(kù)中，控制洪水水庫(kù)的最高蓄水水位為587m。
(3)當(dāng)預(yù)報(bào)入庫(kù)洪峰流量超過2500m³/s時(shí)，洪峰流量過后，洪水處于退勢(shì)的情況下，仍按照全廠滿發(fā)流量進(jìn)行發(fā)電，并將剩余水量存儲(chǔ)在水庫(kù)中，同時(shí)對(duì)最高水位進(jìn)行控制。
總結(jié)：綜上所述，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法，可以得出水電站水庫(kù)的來水、用水與棄水情況，并根據(jù)龍頭水電站水庫(kù)工程特性，選擇合理方法實(shí)現(xiàn)騰庫(kù)庫(kù)容。比較不同調(diào)度方法的綜合效益，以此確定最優(yōu)調(diào)度方案，提高資源利用效率，推動(dòng)山區(qū)小水電站群汛期水庫(kù)整體優(yōu)化建設(shè)。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱思瑾. 基于長(zhǎng)江中下游生態(tài)環(huán)境改善的三峽水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案研究[D].武漢大學(xué),2018.
[2]盧錕明,趙文發(fā),袁超.寶珠寺水電站洪水調(diào)度優(yōu)化方案[J].西北水電,2018(05):20-24.
作者：胡向陽(yáng) 嚴(yán)文鋒 傅朝靈 嚴(yán)乾訓(xùn)
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