五強(qiáng)溪水庫汛限水位動態(tài)控制效益分析

1、全國大中型水電廠技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第四屆年會論文集經(jīng)濟(jì)運營與優(yōu)化調(diào)度五強(qiáng)溪水庫汛限水位動態(tài)控制效益分析熊立新（五強(qiáng)溪電廠）摘要：對五強(qiáng)溪水庫的汛期水位的動態(tài)控制進(jìn)行了科學(xué)的分析和研究，并對其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了測算，并在五強(qiáng)溪水庫的水庫調(diào)度中得到充分的驗證。關(guān)鍵詞：水位動態(tài)控制；水庫超蓄能力；計算；分析；效益前言 關(guān)于如何作好汛期防汛和發(fā)電工作，李瑞師董事長指出：“汛期內(nèi)，要確保樞紐建筑物安全、要確保上下游人民生命財產(chǎn)安全、要爭取多發(fā)電量”。2007年汛期，五強(qiáng)溪電廠緊緊圍繞這一工作方針，在公司生產(chǎn)營銷部的指導(dǎo)下，實施汛限水位動態(tài)控制和實時調(diào)度，既確保了防汛安全，又取得了顯著的發(fā)電效益。1 五強(qiáng)溪水庫汛限水

2、位動態(tài)控制方案五強(qiáng)溪水庫設(shè)計正常蓄水位為108m，設(shè)計汛限水位為98m。沅水流域在經(jīng)歷了1995、1996、1998、1999連續(xù)四年特大洪水后，五強(qiáng)溪水庫的汛限水位在20002001年由98m降低到96m，20022003年曾降低到94m。2004年5月26日，水規(guī)總院組織對五強(qiáng)溪水庫恢復(fù)設(shè)計汛限水位作了專題研究，并于2004年12月24日上報國家水利部，2005年6月15日，水利部正式批復(fù)同意五強(qiáng)溪水庫恢復(fù)設(shè)計汛限水位運行并實施動態(tài)控制。根據(jù)五強(qiáng)溪水庫汛限水位動態(tài)控制方案：5月1日5月31日汛期限制水位在98m 102m之間進(jìn)行動態(tài)控制；6月1日7月31日汛限水位為98m，根據(jù)后期天氣預(yù)報

3、和水庫預(yù)泄能力實時調(diào)度控制；8月1日以后，結(jié)合流域防洪形勢和洞庭湖城陵磯水位，對庫水位進(jìn)行動態(tài)控制，庫水位由98m逐步蓄至108m。2 水庫預(yù)泄能力五強(qiáng)溪水庫預(yù)泄能力表水位（m）909192939495總泄量（m3/s）63347201823994171072612166水位（m）96979899100101總泄量（m3/s）137271545417215190782093722885水位（m）102103104105106107總泄量（m3/s）249212700029181313833372736245水位（m）108109110111112113總泄量（m3/s）389024162144

4、5284737450526536493 水庫超蓄能力計算分析根據(jù)水利部批復(fù)的五強(qiáng)溪汛限水位動態(tài)控制方案，結(jié)合五強(qiáng)溪水庫的預(yù)泄能力和未來1天、3天、5天、7天無雨預(yù)報，計算五強(qiáng)溪水庫實時調(diào)度超蓄能力，計算過程如附表。從附表可知，五強(qiáng)溪水庫在98m、102m、106m水位下，超蓄能力如下：5月份五強(qiáng)溪水庫控制水位102m超蓄能力 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在102m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來1日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄水位值在0.251.86m之間，平均為1.01m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在102m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來3日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.492.10m之間，平均為1.25m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫

5、在102m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來5日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.732.34m之間，平均為1.49m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在102m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來7日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.972.58m之間，平均為1.73m。67月份五強(qiáng)溪水庫控制水位98m超蓄能力 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在98m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來1日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄水位值在0.392.42m之間，平均為1.35m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在98m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來3日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.832.86m之間，平均為1.79m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在98m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來5日無雨，五強(qiáng)溪

6、水庫可超蓄在1.273.30m之間，平均為2.23m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在98m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來7日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在1.713.74m之間，平均為2.67m。8月上旬五強(qiáng)溪水庫控制水位106m超蓄能力 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在106m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來1日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄水位值在0.241.67m之間，平均為0.90m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在106m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來3日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.481.85m之間，平均為1.14m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在106m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來5日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.752.00m之間，平均為1.36

7、m。 根據(jù)五強(qiáng)溪水庫在106m水位的預(yù)泄能力，當(dāng)天氣預(yù)報未來7日無雨，五強(qiáng)溪水庫可超蓄在0.962.00m之間，平均為1.54m。4 實時調(diào)度超蓄水位效益分析4.1“070610洪水”洪尾超蓄安全及效益分析“070610洪水”接近尾聲時，根據(jù)后期5日無雨預(yù)報，將庫水位由汛限水位98m蓄至101m，超蓄水位3m，超蓄水量2.365億m3,增發(fā)電量2688萬kwh。實踐證明，超蓄是安全的，可以通過發(fā)電消落到98m以下。4.2 “070625洪水”洪尾超蓄安全及效益分析“070625洪水”接近尾聲時，根據(jù)后期7日無雨預(yù)報，將水位由汛限水位98m蓄至101.15m，超蓄水位3.15m，超蓄水量3.56

8、5億m3,增發(fā)電量3837萬kwh。實踐證明，超蓄是安全的，可以通過發(fā)電消落到98m以下。4.3 “070712洪水”洪尾超蓄安全及效益分析“070712洪水”接近尾聲時，根據(jù)后期3日無雨預(yù)報，將水位由汛限水位98m蓄至99.77m，超蓄水位1.77m，超蓄水量1.927億m3，超發(fā)電量2118萬kwh。實踐證明，超蓄是安全的，可以通過發(fā)電消落到98m以下。4.4 “070723洪水”洪尾超蓄安全及效益分析“070723洪水”接近尾聲時，根據(jù)后期9日無雨預(yù)報，將水位蓄至107.46m，較7月末汛限水位98m超蓄了9.46m，超蓄12.633億m3，增發(fā)電量16800萬kwh。實踐證明，超蓄是安

9、全的。4.5 “070804洪水”洪尾汛末蓄水安全及效益分析“070804洪水”洪尾，庫水位最高蓄至107.43m。水庫蓄水12.57億m3，增發(fā)電量1.48億kWh，實踐證明，實施汛限水位動態(tài)控制和實時調(diào)度，能有效保證水庫及大壩安全，防洪與發(fā)電效益得到了充分發(fā)揮，成效是很顯著的。5 實時調(diào)度水頭效益分析1）在汛末蓄水調(diào)度過程中，從8月5日關(guān)閘，8月7日5時最高庫水位達(dá)到107.43m，一直到8月22日，五強(qiáng)溪水庫連續(xù)保持了105m以上的高水位下運行，降低發(fā)電耗水率15%，從8月6日至22日發(fā)電量3.75億kwh，折合增發(fā)電量5620萬kwh。2）五強(qiáng)溪電廠機(jī)組增容成果為充分利用汛期水量，五強(qiáng)

10、溪電廠于2002年著手機(jī)組增容專題研究。2005年4月29日，五強(qiáng)溪電廠機(jī)組增容通過專家評審，同意單機(jī)250MW工況可長期帶基荷運行，單機(jī)260MW工況可參與系統(tǒng)調(diào)峰運行。這一成果在2005年、2006年、2007年汛期取得了顯著的效益。其中，2005年通過超出力運行增發(fā)電量372.58萬kwh，2006年通過超出力運行增發(fā)電量3173.63萬kwh，2007年通過超出力運行增發(fā)電量2541.06萬kwh。3）2007年超出力運行電量統(tǒng)計分析日期發(fā)電量（萬kwh）超發(fā)電量（萬kwh）上游水位（m）下游水位（m）水頭（m）5月6日2891.13311.13398.8554.5444.316月4日

11、2905.11925.11998.3354.743.636月13日2918.1638.1699.8355.8543.986月14日2883.3843.384100.155.8644.246月15日2920.99540.995100.9355.8745.066月16日2918.1638.16100.7355.7844.956月17日2938.9558.95100.1454.9445.26月18日2916.83736.83799.7454.6945.056月19日2900.58320.58399.2154.7844.436月27日2949.53469.534100.1454.6845.466月28

12、日3021.543141.543100.8554.6546.26月29日3007.368127.368101.154.6146.496月30日3041.01161.01100.9954.6246.377月1日2981.475101.475100.654.6945.917月2日2987.901107.901100.0254.7345.297月3日2881.1161.11699.1254.7844.347月16日2945.94365.94399.3754.8144.567月17日2908.7128.7199.0754.7744.37月18日2888.8658.86598.8954.7644.137

13、月24日2954.25974.259102.0554.7247.337月27日2894.15714.157105.1658.8946.277月31日3009.258129.258106.5955.5651.038月1日2891.88911.889106.2753.7752.58月3日2923.64143.641106.2653.9252.348月4日3018.519138.519106.8755.151.778月5日3006.234126.234107.2256.5550.678月6日3018.141138.141107.3153.8453.478月7日3010.581130.581107.3

14、853.9153.478月8日2964.08784.087107.2753.8953.288月9日2965.59985.599106.9653.8253.158月10日3002.076122.076106.7653.9252.848月11日2998.674118.674106.5553.9752.588月12日2996.784116.784106.2453.9952.258月13日3000.375120.375105.7253.9651.76合計2541.06說明：汛期內(nèi)(4月9月)，預(yù)報發(fā)生洪水且需要最大限度地通過發(fā)電消落水位時，水頭達(dá)到44米，機(jī)組即可安排超出力(125MW)運行方式。6

15、實時調(diào)度騰空庫容效益分析五強(qiáng)溪水庫連續(xù)十余年運行經(jīng)驗表明：庫水位下限按92.5m控制比較合適，因為，庫水位低于92.5m后，消防取水、船閘通航、攔污排安全都受到影響，所以，水庫騰空庫容時，最低水位按92.5m控制。騰空庫容效益分析計算如下：1）“070610洪水”到來之前騰空庫容效益分析預(yù)報“070610洪水”來臨前，五強(qiáng)溪電廠于 6月 9日通過發(fā)電將庫水位消落到95.95m，騰空庫容2.027億m3，按照當(dāng)時耗水率9.5m3/kwh，增發(fā)電量2115萬kwh。2）“070625洪水”到來之前騰空庫容效益分析預(yù)報“070625洪水”來臨前，五強(qiáng)溪電廠于6 月23 日通過發(fā)電將庫水位消落到 96

16、.57 m，騰空庫容 1.44 億m3，按照當(dāng)時耗水率 9.3 m3/kwh，增發(fā)電量1548萬kwh。3）“070712洪水”到來之前騰空庫容效益分析預(yù)報“070712洪水”來臨前，五強(qiáng)溪電廠于 7月11 日通過發(fā)電將庫水位消落到 94.75 m，騰空庫容3.085億m3，按照當(dāng)時耗水率 9.3m3/kwh，增發(fā)電量3317萬kwh。4）“070723洪水”到來之前騰空庫容效益分析預(yù)報“070723洪水”來臨前，五強(qiáng)溪電廠于 7月 22日通過發(fā)電將庫水位消落到95.04m，騰空庫容2.836億m3，按照當(dāng)時耗水率9.6 m3/kwh，增發(fā)電量2954萬kwh。7 結(jié)論通過實施汛限水位動態(tài)控制

17、和實時調(diào)度，在2007年汛期洪水調(diào)度過程中，五強(qiáng)溪水庫有效重復(fù)利用庫容4次，減少棄水8.24億m3，增發(fā)電量1.09億kWh；利用機(jī)組增容成果超出力運行，增發(fā)電量0.254億kWh；在汛末蓄水調(diào)度過程中，最高庫水位達(dá)到107.43m，汛末蓄水水量增發(fā)電量1.48億kWh，發(fā)揮水頭效益增發(fā)電量0.562億kwh；2007年度實施汛限水位動態(tài)控制和實時調(diào)度累計增發(fā)電量3.386億kwh，效益是十分顯著的。經(jīng)過認(rèn)真總結(jié)，汛期增發(fā)電量有效的措施有三項：1、預(yù)報洪水到來之前最大限度地騰空庫容，減少棄水；2、洪水過程中（高水位）利用機(jī)組增容成果超出力運行；3、洪尾根據(jù)后期天氣情況合理超蓄水量。這些措施通過

18、2007年汛期洪水檢驗，效益是顯著的，希望這些措施能在以后的汛期能夠得到應(yīng)用和推廣。多年洪水調(diào)度的經(jīng)驗告訴我們：要實現(xiàn)汛期防汛和發(fā)電效益的雙贏，必須改變觀念，實現(xiàn)由控制洪水到管理洪水的轉(zhuǎn)變；實現(xiàn)由單一時段到分時段控制、由單一水位向區(qū)間水位控制、由單一調(diào)度到實時調(diào)度、由單一防洪目標(biāo)到多目標(biāo)共贏的轉(zhuǎn)變。達(dá)到人與洪水、人與自然的和諧。附表洪水間隙期五強(qiáng)溪水庫超蓄水位計算過程表(考慮1、3、5、7天無雨預(yù)報）無雨預(yù)報初始水位超蓄水位上游型洪水中上型洪水中下型洪水全流域洪水均值198超蓄水位值2.421.470.391.101.35超蓄后水位100.4299.4798.3999.1099.35100超蓄

19、水位值2.141.300.330.971.19超蓄后水位102.14101.3100.33100.97101.19102超蓄水位值1.861.100.250.821.01超蓄后水位103.86103.10102.25102.82103.01104超蓄水位值1.671.010.250.750.92超蓄后水位105.67105.01104.25104.75104.92106超蓄水位值1.611.000.240.750.90超蓄后水位107.61107.00106.24106.75106.90398超蓄水位值2.861.910.831.541.79超蓄后水位100.8699.9198.8399.5499.79100超蓄水位值2.481.640.671.311.53超蓄后水位102.48101.64100.67101.31101.53102超蓄水位值2.101.340.491.061.25超蓄后水位104.10103.34102.49103.06103.25104超蓄水位值1.911.250.490.991.16超蓄后水位105.91105.25104.49104.99105.16106超蓄水位值1.851.240.480.991.14超蓄后水位10