福建泉州龙门滩、山美水电站水库优化调度探讨
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇福建泉州龙门滩、山美水电站水库优化调度探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：通过分析龙门滩引水工程及山美水库性能，研究流域水电站群的梯级发电调度模式，在保证防洪安全和电网安全的同时，兼顾水库群的综合效益，最大限度满足社会经济各部门的需要，同时维持生态的可持续。
关键词：梯级水库 梯级调度 效益
引言
1 龙门滩引水工程及山美水库的水资源工程概况
龙门滩引水工程位于福建省德化县境内， 是一个跨流域北水南调、梯级开发， 集引水、发电、灌溉、防洪于一体的实现水资源优化配置的水利工程。引水工程跨越闽江及晋江两大水系， 在大樟溪上游河段溪的龙门滩峡谷筑坝蓄水，开凿长3km 的引水隧洞穿越分水岭，将水引入晋江东溪支流湖洋溪的上游锦溪河段。龙门滩水库控制溪流域面积360km2 ， 年径流量4.4亿m3 ， 多年平均流量14m3 /s， 水库库容5251 万m3 ， 调节库容3864 万m3 ， 引水获得天然落差50m ，梯级电站沿锦溪及湖洋溪26km 河段布置， 总天然落差256m 。整个引水工程依次为： 龙门滩一级水库、一级水电站； 二级水库、二级水电站；三级水库、三级水电站；控制湖洋溪流域304km2 的内碧水库、四级水电站。梯级水电站的尾水经湖洋溪与桃溪汇合注入山美水库。
山美水库位于晋江流域东溪中下游，水库集水面积1023 km2，占东溪流域53.4%，水库总库容6.56亿m3，流域多年平均降雨量1800mm，山美水库年平均来水量达14亿m3，正常水位96.48m（库容4.72亿m3），水库的调节系数为32.5%，属多年调节性能的大型水库。水库向下游供水、灌溉与发电用水相结合，是一座具有防洪、供水、灌溉、发电于一体等综合利用的大型水库。
2 龙门滩引水工程及山美水库特点
2.1 水库调节性能差异大
龙门滩梯级电站调节性能差异大，其中包括不完全年调节（龙门滩一级）、日调节（龙二、龙三、龙四电站）以及年调节水库（山美电站）。（详见表二、表三）
2.2 梯级电站发电调度原则
为充分发挥梯级电站水库的综合效益，做好龙门滩梯级电站及山美电站的发电调度，泉州地调在保证电网及水电厂安全运行（包括防汛安全）的前提下，加强流域来水预测，根据水库调度图合理控制龙门滩一、二级水库及山美水库水位，以中长期优化方案为指导，着重于日前发电计划的编制应用和当日发电计划的跟踪调整。在优先保证水电站水库上下游生活、生产用水和水库日平均出库流量满足最小生态下泄流量要求情况下，开展梯级水电的优化调度。
2.3梯级电站整体水能利用最大原则
汛期前（2～3月），对龙门滩一、二级及山美电站尽可能发电预腾库，适时降低水位，拦蓄区间来水，重复利用库容增加发电量。下游的龙三、龙四电站根据来水情况进行发电计划的调整。丰水期（4～6月），龙门滩一、二级电站出库流量以不影响龙三、龙四电站弃水为发电原则，山美水库在可能不弃水的情况下主要以蓄水为主的方式调度运行，一方面可以减少汛期下游梯级电站的入库水量，降低各水库的弃水概率，另一方面将丰水期的水蓄在水库供枯水期用，以提高枯水期的发电量和枯水期梯级电站的最小出力，达到“蓄丰补枯”的要求。
2.4 梯级由上至下逐级拦蓄
在梯级水库的发电调度过程中，上游水库以保证本身和下游水库能达到满发出力为条件，各梯级水库由上至下逐级控制，若梯级任一水库发生可能弃水的洪水时，采取提前加大发电、开闸预泄、期末蓄满的调度策略进行调度运行。
2.5弃水时段调度原则
为达到流域梯级水能合理利用，当径流电站龙三、龙四发生弃水时，让调节性能较好的龙门滩一级电站在仍有调节库容时，适当降低或停止出力，优先安排龙三、龙四多发，减少弃水。
2.6流域梯级水位分期合理控制
供水期（10月～次年1月）：流域梯级优化调度一般考虑细水长流、均衡发电的方式，保证本流域生活、生产用水及流域生态流量。对于龙门滩一、二级和山美电站在汛末进行回蓄，在需要供水时适当加大发电出力，对下游水库进行库容补偿调节。
枯汛交替期（2月～3月）：流域梯级优化调度的主要任务是将龙头水库水位消落到合理的范围，腾库迎汛。龙门滩一级电站3月底水位控制在不低于436 m，山美电站3月底水位控制在不低于86.5 m。
主汛期（4月～6月）：流域梯级优化调度主要是以保证度汛安全为首要任务，合理控制梯级水库水位，充分利用洪水资源开展“洪前腾库、洪后拦尾”，多发季节性电能，季调节及以上能力的水库根据中长期来水预报进行逐步回蓄。
汛枯交替期（7月～9月）梯级优化调度的主要任务：满足电网迎峰度夏最高负荷时段用电需要的前提下，充分利用台风雨多发电。今年8月26日在明确“布拉万”台风对泉州影响甚小的情况下，调整山美发电计划，减少发电量回蓄水位，截至9月10日，山美水位由89.5 m回蓄到93.54 m，龙门滩引水工程管理处水库进水也从436 m回蓄到442 m，使汛末整体梯级蓄能值尽量最大。
3 社会效益
3.1 供水效益
泉州地处南亚热带季风气候，以年降水量来看，是属丰沛雨区（沿海年平均降水1200 mm左右，安、永、德达1800 mm左右），但一是年降水量时段分配很不均衡，每年3至9月过于集中降水，占全年70-80%左右，年际之间也常出现干旱和雨涝交替的现象；二是由山美水库拦水的东溪，全长120 km2，集雨面积1917 km2，平均径流量14亿m3/s，其集水面积远远小于西溪（西溪长145 km，集雨面积3101 km2，年径流量36.5亿m3），而西溪没有水库，每次降雨后有大量径流量流掉。每年通过金鸡水闸南北渠的水量，仅占晋江水系径流量的1/5左右，另有4/5没有利用起来，这是泉州降雨充裕又缺水的主要原因，而水资源的严重不足直接影响泉州市城乡居民正常生活， 制约泉州市国民经济的发展。
截止至2012 年8月，龙门滩引水工程共引水82.94亿m3 ， 年平均引水3.77 亿m3 ，其中枯水期年平均引水1.22 亿m3 。特别是2003 年、2004 年泉州连续两年干旱，自2003 年2 月至2004 年8 月泉州市持续19个月降雨偏少，平均降雨量1290mm，全市水资源量64.467 亿m3（只有多年平均的67%）；2004 年降雨持续偏少，1 月～7 月全市累计降雨量490mm～750mm，比多年同期平均偏少3～4 成，晋江流域来水总量10.6 亿m3 ，泉州市区及晋江、石狮等沿海县市严重缺水，而龙门滩水电站在这两年向泉州市引水5.1 亿m3，山美水库日均向下游供水200万m3以上的水量，累计向下游有效供水达30892万m3，在很大程度保障或缓解下游生活、工农业生产和生态用水，对缓解泉州市水资源紧缺局面起到非常重要的作用。
3.2 发电效益
龙门滩梯级电站工程特性见表四 。截止至2012 年8月， 龙门滩一、二级电站累计完成发电量30.97亿kWh，实现销售收入5.48亿元，三、四级电站发电量12.9 亿kWh，实现销售收入2.58亿元。龙门滩引水工程引水入山美水库， 山美水库多年平均径流量由原来的9.8 亿m3 增加到14亿m3 。1993 年山美电站扩建， 装机容量由3 万kW增加到6.3 万kW。1995 年建成投产， 至2012 年8月， 山美电站已增加发电量7.1亿kWh。截止至2012 年8月，龙门滩梯级电站及山美电站累计发电量达到84.83亿kWh，按2012 年泉州市万元工业产值电耗400kWh 计算，可以产生2120亿元的工业产值， 为地方经济发展发挥了重要作用。
3.3 防洪减灾效益
龙门滩水库建库后拦蓄洪峰流量大于600m3/s 的洪水有6 场， 见表四 。2001 年5 月19 日， 受南海低压倒槽和北方弱冷空气共同影响， 大樟溪流域普降大暴雨， 龙门滩水库流域2h 降雨量达115.6mm， 洪峰流量753m3/s， 洪水总量2601万m3 ， 全部拦蓄在水库中。2003 年9 月19 日， 大樟溪流域普降大暴雨， 龙门滩水库流域2h 降雨量达105.6mm，洪峰流量809m3 /s，洪水总量2688 万m3， 全部拦蓄在水库中。这两场洪水虽造成龙门滩水库下游的南埕镇、水口镇部分受灾， 但由于龙门滩水库的有效拦蓄，大大减轻了下游的南埕、水口两镇乃至永泰县许多乡镇防洪压力，减轻了损失。
2006 年7 月15 日-18 日，受第4 号强热带风暴“碧利斯”和西南低空急流共同影响，大樟溪流域普降大暴雨，龙门滩水库流域降雨量达343.2mm，洪峰流量670m3/s， 洪水总量6215 万m3 。水库泄洪总量2160 万m3 ， 最大下泄流量300m3 /s，削减洪峰流量370m3/s，削峰率达55.2% 。2007 年8 月17 日， 第9 号强台风“圣帕”正面登陆泉州，龙门滩水库于8 月17 日8 时提前预泄20m3/s，18 日4 时加大至120m3/s，18 日18 时水库水位从451.9m 降至449.47m，腾出防洪库容915 万m3 ， 拦截洪峰1046万m3，利用水库的防洪库容来拦截洪峰， 19 日最大入库流量325m3/s， 最大泄洪流量250m3 /s， 削峰率达23% 。
1996年7月31日至8月1日受第8号强台风影响，山美水库全流域3天面雨量达254 mm，降雨强度大，主雨历时集中，形成的入库洪水来势猛、汇流快，8月2日洪峰流量达2790 m3/s，洪水总量1.96亿m3。经科学合理调度，水库拦蓄大量洪水，最大下泄流量仅为428 m3/s，削峰达84.7%，调洪最高库水位为93.57 m，既没有淹没上游，又大大减轻下游河道防洪压力。
2000年6月17～19日，受南海低压倒槽和弱冷空气的共同影响，山美水库控制流域平均降雨量301.4 mm，洪水总量1.76亿m3，洪峰流量2070 m3/s，全部被水库拦蓄，水库水位从83.58 m开始上涨，至6月22日8时库水位达94.53 m，连续上涨近11 m，在晋江下游河道已全线超警戒水位、下游洪濑河道已超危险水位的情况下，水库将这次洪水全部拦蓄，没有溢洪，极大地减轻了晋江下游的防洪压力。
2002年8月3日～8日，受12号强热带风暴“北冕”影响，晋江全流域普降暴雨，山美水库控制流域平均降雨量达344.0 mm，洪峰流量达3280 m3/s，为水库建库35年来的最大洪水，洪水峰高量大，涨落迅猛，水位从8月3日87.80 m开始上涨，经调蓄后最高库水位达95.32 m，上涨7.52 m。水库从8月6日8时10分开始开闸泄洪， 下泄流量从200 m3/s逐步增加到954m3/s，至13日17时共泄洪1.20亿m3。经水库调蓄后，最大下泄流量1050 m3/s（含发电流量），洪峰流量削减至2230 m3/s，削峰率达68.0%。本次洪水，若没有山美水库的拦蓄，下游的洪濑镇的洪峰流量将大大超过20年一遇安全泄量2370 m3/s的标准，必遭重大损失。同时水库在调洪过程中的最高水位为95.32m，远低于20年一遇防洪高水位98.58m，避免库区上游受淹造成损失。据分析统计，在这次洪水袭击中，泉州市直接经济损失7.22亿元，而水库下游的南安市直接经济损失仅0.64亿元，充分说明水库在减轻下游洪涝灾害过程中发挥了重大作用。
4 结束语
做好梯级水库的水资源调度运用，合理利用洪水资源为下游的供水充分发挥“蓄丰补枯”的作用，创造防洪、发电经济效益的同时发挥梯级电站综合效益的主要措施要立足于：（1）、准确定位，切实转变水库功能，科学调度以满足下游需水为本。（2）、根据当年度水文气象的态势、水库的蓄水量及对下游水量供需发展，不断修正调度方案和计划，达到“以供定需”的要求。（3）、各水电站梯级调度部门对内要处理好与电厂及相关部门的关系，对外要齐心协力，紧密合作，处理好与防洪、电网等单位的关系，实现信息共享和资源共享，尤其是在科研领域的合作，促进梯级调度管理和技术水平的提升。