龙门滩水库与彭村水库联合调度经济效益探讨
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【摘要】 对于水资源紧缺的泉州地区，如何充分利用流域中的龙头水库科学合理地调度整个流域水量是关系到泉州社会经济发展的关键，文章通过具体事例分析了联合调度的必要性与经济效益，力求能充分利用水资源，使跨流域调水工程的社会效益和经济效益最大化。
【关键词】 水库 联合调度 效益
一、概述
龙门滩水库建成于1989年，工程跨越闽江及晋江两大水系，在闽江流域大樟溪上游河段浐溪的龙门峡谷筑坝蓄水，开凿3km长引水隧洞穿越闽江与晋江的分水岭，将闽江水引入晋江东溪支流湖洋溪的上游河段锦溪，是一个跨流域北水南调，梯级开发，以引水、发电为主，实现水资源优化配置的水利工程。坝址控制流域面积360km2，设计年均入库水量4.4亿m3，正常蓄水位453m对应库容为5018万m3，水库兴利库容3861万m3，库容系数8.9%，为季调节水库。据统计数据显示，龙门滩水库运行二十多年来，年均向晋江流域调水3.58亿m3，年均入库水量4.33亿m3，年均弃水量0.75亿m3。
在建的彭村水库位于龙门滩水库的上游，是为了解决德化县城区中远期用水及供水安全保障，提高防洪能力，增强流域蓄丰补枯作用的水利工程。集雨面积属于龙门水库360km2范围内，坝址控制流域面积143km2，占龙门滩水库总集雨面积的39.7%，设计多年平均入库流量5.59m3/s，多年平均径流量1.764亿m3，正常蓄水位对应库容为7275万m3，兴利库容6994万m3，库容调节系数28%，为多年调节水库。
1、龙门滩水库多年来存在大量弃水的原因分析。流域年内出现两次雨季高峰期，分别出现在4—6月的梅雨季节形成的暴雨和7—9月的台风雨形成的暴雨，特别是台风雨更为严重。降雨不均带来的年内入库水量不均，同时区域空间降雨量不均，也是带来入库不均的一个原因。另一方面是龙门滩水库的库容偏小，水库的库容系数只有8.9%，为季调节水库，调节性能较差，不能很好地调节较大的洪水，再者是受电网条件的限制，多年来德化山区电网在丰水期为了减轻输电线路的送电负荷，对电站的发电量进行限制，造成水库在高水位情况下运行，遇较大洪水时只能弃水。以上这些原因造成龙门水库在丰水季节大量泄洪弃水，以致企业经济收入减少，如2006年的6月15日，盖德及赤水支流3小时降雨量达85mm，形成的洪峰流量达560m3/s，该场洪水入库总量1500万m3，水库的水位450.2m距汛限水位452.0m只有1.8m，只能容纳428万m3的洪水，其余的1072万m3水量全部泄掉，损失发电量400万kwh，以平均电价0.35元/kwh计算，就减少发量收入140万元。据统计，从发电生产至今，龙门水库泄洪总量为16.5亿m3，减少经济收入达1.848亿元，占总收入38.8亿元的21%。
2、实行联合调度的必要性。泉州市是福建省的经济发达地区，泉州的经济总量已居福建省各设区市之首，随着社会经济的发展，泉州市在海峡西岸经济区中将具有更重要的位置，未来泉州市将成为海峡西岸经济区及福建省三大核心城市，而泉州市的沿海区域水资源需求已明显不足，中远期水资源供需矛盾将更加突出，为了在一定程度缓解泉州沿海区域的水资源供需矛盾，应该充分地利用水利工程，合理调配区域内水资源量，使泉州北部山区相对丰富的水资源向水资源短缺的南部沿海实现有效调配，改变龙门滩水库大量弃水的现象，增加龙门滩水库跨流域引水量，增加发电量，提高其社会效益和经济效益。改变以往的运行管理模式，最大限度地发挥龙门滩水库工程的作用，充分发挥上游的彭村水库工程库容调节系数大，调节性强的特点，在彭村水库建成后进行两个水库的联合调度，有效地补偿龙门滩水库以增强该水库调蓄能力，从而间接增加晋江对龙门滩水库调水的有效利用，即增加龙门滩水库枯水时段调水量、减少丰水时段调水量，使丰水时段的部分弃水转为枯水时段的可供水量，实现水量“丰枯转换”，从而提高龙门滩水库的水量利用程度，进而增加晋江金鸡拦河闸的供水量，通过彭村水库“蓄丰补枯”，有效转换龙门滩上游河道的汛枯水量，极大限度地减少龙门滩水库的泄洪量，从而增加发电量，以增加其经济收入。
三、实行联合调度的经济效益分析
1、联合调度的硬件及软件基础。两个水库均属于同一流域，且彭村水库的所有集雨面积都属于龙门水库360km2范围之内，从降雨、径流、洪水等主要的水文数据具有共性，具有相同的雨量测报站，具有相同的水情、雨情自动测报系统，能够同时运用同一个先进的水文气象信息系统进行实时收集处理水文数据，能够同时运用现代遥测、通信和计算机处理系统，对龙门滩水库上游区域内的降雨、水位、流量等水库重要数据进行实时地自动收集和处理，为两个水库的防洪、供水、发电的联合调度提供了基础性的平台，为统一调度的决策提供更加科学的依据。另一方面，上下游两个水库的防洪调度都隶属于泉州市防汛办，在防洪调度的过程中都应服从泉州市防汛办的统一指挥，具有相同的指挥机构和政策，为两个水库的联合调度创造了条件。
2、经济效益分析。两个水库联合调度目的都是为了增加工程自身的经济效益，同时最大限度地发挥社会效益。一方面，在建的彭村水库，可以充分利用龙门滩水库的水文测报系统、发电自动化系统、办公楼等有利条件，减少重复性投资，最大限度地节约工程投资，经测算可节省3500万元的投资；并且彭村水库应充分利用龙门滩管理处现有的管理人员，节约经营成本，实现联合调度后，可减少10个管理人员，每年每人工资福利费用按6万元计算，则每年节省60万元的管理成本。另一方面，应该最大限度地增加收入，联合调度的关键是流域中的水量调节与洪水调度，水量平衡计算就是联合调度的纽带。两个水库的设计资料显示，不同频率情况下，不同时段都有其对应的洪水总量，如两个水库24小时洪水总量成果如表1所示。
彭村水库调度的科学性、合理性，不仅直接影响其自身的经济利益，发挥工程本身的作用，也会影响龙门滩水库的经济利益，即如果把水位降得太低，本身将因为发电水头降低而减少发电量，减少发电收入，如果把水位蓄得过高，虽然能抬高水头，增加一定的发电量，但一旦洪水来临，造成水库自身大量弃水，不仅会减少彭村水库自身的发电收入，同时也直接造成下游的龙门滩水库弃水，彭村水库的蓄水发电与拦洪错峰是一对矛盾。以流域内10年一遇洪水为例，龙门滩水库入库洪峰流量为800m3/s，洪水总量约为2860万m3，与之相对应的彭村水库的入库洪峰流量为509m3/s，洪水总量约为1650万m3，对于10年一遇的洪水，彭村水库如果在洪水来临前能够把水库水位降至637m左右，腾出1650万m3的库容，把彭村水库坝址以上143 km2的洪水全部拦蓄，则龙门滩水库在该种频率的洪水过程中的实际入库洪水总量为1210万m3，水库就能把整场洪水全部拦蓄，从而减少1650万m3泄洪量，从而增加发电量660万kwh，增加经济收入231万元。相反的，如果彭村水库的起调水位是在汛限水位641.2m，流入彭村水库1650万m3的洪水量只能全部下泄到龙门滩水库，而龙门滩水库如果高水位运行，1650万m3的水量只能往闽江流域下泄，在这种情况下，彭村水库减少了136万元收入，龙门滩水库减少了231万元收入。从这场洪水看出，要最大限度增加效益，彭村水库在每场洪水来临前要适时地腾空库容，两个水库最大限度拦蓄洪水。
四、实现经济效益的途径
1、改变彭村水库施工方案。根据德化的气候条件，每次台风形成到降雨结束的过程一般为4—7天，当预报会受台风影响而彭村水库的水位较高时，彭村水库应尽量降低水位，为保证龙门滩水库能在较低水位工况下运行，龙门滩水库最大发电引水流量为32m3/s，在建的彭村水库的最大发电流量为12 m3/s，为了更科学地调度水库，彭村水库的发电流量加上区间正常流量后应达到32m3/s，所以在施工阶段，适当增加彭村水库引水隧洞的尺寸，从而增加发电用水，彭村水库的最大发电流量设计在25m3/s为宜。
2、建立联合调度机制。水量平衡调节和洪水科学调度是个连续的过程，要做到科学调度水库，必须成立联合调度机构。龙门滩水库管理处是由省、市、县三级四家股份合资建成的发电事业单位，实行企业化管理，而在建的彭村水库为市县多方出资建设的以供水为主兼发电的公益性事业单位。两个水库不仅要站在共同的经济利益，增加两个单位的经济收入去管理水利工程，同时也应该站在泉州沿海区域水资源紧缺的角度思考如何充分发挥工程的社会效益，不能各自为政。所以两个水库必须建立联合调度机制，建立一套科学的调度运行制度，实行两个水库共同运行调度管理制度。
3、建立经济补偿机制。虽然实行联合调度，从两个水库的整体效益来看是有利的，但单个水库来看，必然存在一定的风险，如彭村水库如果把水库的水位降太低，拦蓄洪水的总量相应的也会增加，但发电量必然减少，其自身将减少经济收入，水库也有蓄不到正常水位的风险。如果彭村水库在汛期把水位保持在汛限水位641米左右运行，一旦洪水来临，拦洪量少，势必造成龙门水库泄洪，减少龙门滩水库的蓄水，减少龙门滩水库的效益。所以政府应该建立对彭村水库在特定条件下给予适当补贴以及下游水库补偿上游水库机制，充分调动两个水库的积极性，使水库能在不同年份根据水文、气象等预报情况，科学合理地调度两个水库的运行工况，使两个水库的社会效益和经济效益最大化。
五、结语
水库的调度运行虽然是艰巨的工作，但水库的工作者只要能充分利用科学技术，加强与气象、水文部门的沟通与联系，及时、准确地收集数据，做到水情预报的有效性和长期性，保持资料的连续性，就能把水库的调度工作做好，就能实现两个水库的社会效益和经济效益最大化。