试析山区小水电站群汛期水库优化调度

试析山区小水电站群汛期水库优化调度

 胡向阳   严文锋   傅朝灵   严乾训        

文成县高岭头一级水力发电有限公司 浙江省温州市    325000

摘要：山区的河流流量具有骤涨骤落的特点，洪水发生凶猛，区域内小水电站的发电引用流量较小，在前期进行预报分析时，无法精准做出判断。基于此，本文先分析了山区小水电站群汛期水库调度的难点，随后，重点探究了这一时期小水电站群的水库优化调度方法，具体如下。

关键词：山区；小水电站；汛期；水库

引言：山区小水电站群如何在汛期做好水库水位控制，在满足水库优化调度的同时，又可以达到防汛发电的要求，实现科学化合理化的水库优化调度。若想达到这一目标，就需要充分地考虑到水电站的水文、气象、机组效率和龙头水电站等水库工程特性。

山区小水电站群汛期水库调度难点

上游出库量计算困难

水情计算与预测需要将泄洪曲线、库容曲线与过机流量曲线等数据信息作为基础，但是，在实际应用中发现，部分设计单位给出的曲线本身存在误差性，没有通过实际测验标准。根据实际应用情况分析，库容曲线和过机流量曲线所产生的影响较小，不会影响到水情计算与后续的预测工作，但是泄流曲线影响则较大^[1]。在对水电站的泄流曲线进行校核中，如果计算偏差过大，会为之后水情预报工作带来不确定性，增加入库流量预报的难度。

区间流量预报困难

区间流量不能够直接测量也无法通过曲线表进行计算，在山区小水电站群中间流量计算中，主要采用的是下游电站入库流量减去上游电站出库流量，将得到的区间流量作为24小时内预测结果。区间流量本身是两站之间受到降雨因素、支流、地下河等产生的流量，大小受到降雨连过道影响。但是，在计算中上下游水电站水情计算可能产生不同程度的误差，造成计算数据匹配出现问题、

径流传播时间判断困难

影响到区间传播时间的因素较多，一般情况下主要与径流大小、上下游断面距离和河道边界条件等方面因素有关。河道边界条件是既定因素，径流大小会随着泄洪和上游发电量的变化产生变化。山区内小水电站群水库库容较小，当上游泄洪流量到达时刻和水电站水库门闸调整时间出现偏差时，对区域内水电站的发电情况会产生较为严重的影响。

山区小水电站群汛期水库优化调度方法

若要解决山区小水电站汛期的水库调度问题，就需要结合水电站群，尤其是龙头水电站水库工程特性，以达到有效控制水位的效果。

统计汛期资料

统计分析出历年、历次洪水发生资料，并对每年洪水总量、水库泄洪起止时间等列表进行统计。按照由高到低的顺序，对每次洪水总量进行排列，列举出次数最多的数值，作为腾库库容^[2]。计算方法为：

G_腾=正常当蓄水水位-腾库库容 （1）

再根据水位和库容关系进行优化选择，满足防汛需求的同时，确保洪水过后水库内水位可以回到正常范围内。按照历次水库泄洪间隔时间，每隔5天进行以此分类统计。

加强洪水预报

在实际洪水预报调度工作中，气象降雨预报早于实际降雨信息，而实际降雨预报要早于净雨信息，净雨预报信息要早于洪峰信息，并且要比最高水位信息更早。因此，对于山区小水电站群汛期水库优化调度的工作来说，精准、及时且有效的水情预报和实时监管是关键，预报精准度和预见期能够直接影响到最终调度的效果。例如，我国某地区的山区水电站群已经建立了自动化信息采集和预测警报系统，实际应用中洪水预报的精准度已经达到了甲级水平。但是，受到预见期短等因素的影响，工作人员将其与水位气象进行耦合，创新设计了短期、中期和长期预报相结合的方法，提高了水文气象预报的时效性与可靠性，有效延长的预见期，实现了24小时至120小时内的洪水预报。

合理分析汛情

当山区内的小河流发生洪水之后，流量都会骤减。为了确保水电站发电用水需求能得到满足，一般会将水库水位控制较高。此时，采用综合分析的方法，以对比、假设等方式，将水库控制在前面选择腾库水位G_腾，从而保证在相同用水量发电的情况下，避免对龙头水电站的电量造成影响。在对小水电站群龙头水库水位、库容、历年进库流量、机组效率和机组出力等进行统计分析之后，可以得到最终结果。

例如，我国某山区河流流域的梯级水电站为三级电站，龙头水电站的发电厂装机容量为2×2500kW，坝址以上流域面积接近500km²，水库是总容积为880万m³，其中调节库容为580万m³，死库容为300万m³。在出现汛情时，为了控制水库内的水位，需要将发电引用流量作为进库流量，在进库流量减少的情况下，低水头运行所产生的出力损失也会相应降低，挖库所引起的效益逐步上升。将真长蓄水水位相应的库容减去腾库库容之后，可以得到相应的水位。这种方式不仅能确保在汛情发生期间取得防洪主动地位，又能保证洪水过后，水库内的水位可以恢复到正常水平，从经济效益的角度进行分析也较为可行。

全流域调度方案

全流域性洪水的主要特征是流量大，其洪峰在整体上小于区间型，洪峰位置的流量基本上在每秒中2000m³以上，属于区间洪水造峰、上游洪水量大的形式。在汛情发展期间，洪水的过程较长。针对全流域型的洪水特征，在进行小水电站群水库优化调度中，要试试全流域的调度方案，具体步骤为：

（1）当汛情发展满足全流域洪水预报调度启用条件之后，水库才可以开启蓄水。当预报入库的洪峰流量低于全厂满发流量完事，电站的平均发电流量应该等同于入库流量，并且维持水库的水位不能超过汛期限制水位。

（2）当入库洪峰流量超过全厂满发流量但是不足2500m³/s时，按照满发流量进行发电，并将剩余的水量储蓄在水库中，控制洪水水库的最高蓄水水位为587m。

（3）当预报入库洪峰流量超过2500m³/s时，洪峰流量过后，洪水处于退势的情况下，仍按照全厂满发流量进行发电，并将剩余水量存储在水库中，同时对最高水位进行控制。

总结：综上所述，采用统计分析的方法，可以得出水电站水库的来水、用水与弃水情况，并根据龙头水电站水库工程特性，选择合理方法实现腾库库容。比较不同调度方法的综合效益，以此确定最优调度方案，提高资源利用效率，推动山区小水电站群汛期水库整体优化建设。

参考文献：

[1]朱思瑾. 基于长江中下游生态环境改善的三峡水库优化调度方案研究[D].武汉大学,2018.

[2]卢锟明,赵文发,袁超.宝珠寺水电站洪水调度优化方案[J].西北水电,2018(05):20-24.