周公宅水库调度运行的优化研究

田发美　王攀

摘 要：宁波市周公宅水库防洪库容较小、汛期易产生大量弃水，根据要求，通过优化水库防洪调度图，在保证水库防洪安全的同时增加水库的供水能力及发电效益，在一定程度上实现了洪水资源化，较好解决发电与防洪间的矛盾。

关键词：水库调度运行；预蓄法；汛期；周公宅水库

1 研究背景

宁波市周公宅水库工程位于甬江流域奉化江的重要支流之一的大皎溪上，水库坝址以上控制流域面积132km2，坝址多年平均流量4.7m3/s，设计洪水流量2780m3/s，总库容1.118亿m3，防洪库容0.229亿m3，设计洪水位237.7亿m3，正常蓄水位231.13亿m3，台汛期限制水位227.13m，发电死水位175.13m，供水死水位145.13m，电站装机容量12.6MW，是一座供水、防洪结合发电的综合利用大型水利工程。经过水库多年的调度运行实践，发现初步设计的常规水库调度方案不能有效满足新时期水库的调度运用要求，为了更好的发挥水库的防洪能力和兴利效益，亟需对水库原设计调度方案进行优化。

2 现在水库功能的转变与设计条件的关系

2.1 供水原则——以需定供

周公宅水库电站为年调节水库，与下游皎口水库形成梯级，通过联合调度，可充分利用鄞江优质的水资源。实际水库调度中，周公宅水库通过发电向下游皎口水库下泄水量，由下游水库统一向宁波提供优质水约40万吨每天。非汛期以供水为主，按照供水要求来发电放水，及时补给下游水库的水量，确保下游水库的供水水源。汛期以防洪为主，在满足供水要求的前提下，适当拦蓄洪水，保证下游的防洪安全。

2.2 社会对供水保障率的期望为100%

社会对供水保障率的要求越来越高，要求水库调度工作更加细致、准确。在确保水库防洪安全的基础上，最大化的发挥水库的供水作用，尽可能的提高供水保障率。

2.3 水库总体效益发展趋势

水库效益包括防洪、灌溉、航运、养殖、发电等等，追求水库综合效益的最大化是水库调度运行的发展目标，其中，兴利效益的最大化是水库总体效益最大化的关键，打破常规调度的束缚，根据实践经验优化水库调度运行，是满足水库兴利效益最大化的关键。未来水库综合效益的发挥将越来越重要，这就对水库的实际调度运行提出了更高的要求。

3 新時期水库调度图的优化转变

3.1 常规调度图的局限性

常规调度图采用时历法编制，根据水库不同水文年逐月入库径流及城市供水量、发电用水量，进行逆时序操作，分别得出宁波城市供水、发电用水保证线，它们与水库死水位线、防洪限制线构成水库发电、供水调度图。库水位处在上基本调度线上时发加大出力反映了历时法保守的一面；库水位在下基本调度线上时发保证出力则反映了历时法风险性的一面。由于历史实测水文资料的有限性，并不能完全反映流域水文特性的客观规律；因此利用有限的水文径流资料绘制的水库调度图有其局限性，改进优化势在必行。

3.2 常规调度图的优化改进

用水库调度图指导水库运行时，水库的放水策略是由时段初水库蓄水位按调度图指示值决定的；因此调度图上各调度线在时段初的取值是影响水库运行策略的关键。对水库发电、供水调度图的优化就是通过对汛期与非汛期时段初水库蓄水位的寻优实现的。

3.2.1 非汛期水库调度图的优化

非汛期雨量相对较少，基本无大洪水发生，常规水库调度图根据发电调度原则，将水位分成三个区，分别为保证出力区，加大出力区和正常供水区，严格控制水位变化，实际水库调度运行则是根据下游防洪对象的需求进行发电供水，故在汛期结束前，确保后期再无大的洪水发生时，采用预蓄法控制库水位上调，提高水库蓄满率，为非汛期用水提供保障。

3.2.2 汛期水库调度图的优化

长期以来，常规调度图在水库调度运行过程中对汛限水位管理十分严格。如果水库防洪库容较小，受汛期防洪限制水位的制约，往往造成汛期较多弃水或谷电量增多，大大降低了水库的兴利效益，实际水库调度遵循多发峰电，少发或尽量不发谷电、少弃水或尽量不弃水的原则，故在主汛期来临前，采用多发峰电来预泄水量，控制水位下调至汛限水位以下，在提高发电效益的同时，为主汛期预留防洪库容，有效的指导水库调度运行。

3.3 实例

按上述优化原则进行分析，得周公宅水库原调度图和优化调度图，如图1和图2所示。

从图1和图2对比分析可知：主汛初期水库水位由原调度227.13m降低到优化调度的221.13m；主汛期末水库水位由原调度227.13m降低到优化调度的231.13m；多年平均发电量由原调度为3587.3×104kw.h增加到3714.5×104kw.h；多年平均发电效益由原调度为1792.4万元增加到2280.4万元；年平均弃水量由原调度1250.1×104m3减少到980.7×104m3；供水保证率由原调度的95%增加到98%。

优化后的发电、供水调度图将原调度图的加大出力区与保证出力区合并为一个区，取名为限发峰电区，另外对主汛前水位下调ΔZD，可多预留防洪库容约1200万m3，有效的增加了水库的兴利效益。汛末在预测未来无大的洪水时，采用预蓄法将水位在汛限水位的基础上稳步上调ΔZ，可多蓄水量800万m3，为非汛期的用水提供了保障。

4 结束语

通过以上分析，汛前预泄调度、汛末预蓄调度法的应用能够满足新时期水资源利用战略对水库运用的要求，可有效的增加洪水资源的利用量，主要包括：（1）汛前预泄调度有效增加水库的防洪库容，减少汛期的弃水量，提高水库的供水、发电效益；（2）汛末预蓄调度，增加水库蓄水量，保障了非汛期水库的供水、发电需求；（3）有助于合理调配全年水资源，按照效益最大化的制定发电、供水计划，提高水资源的利用率。

上述调度方法有效应用的关键是对流域未来水文规律的了解和预测，根据多年的水库运行经验，相信这种优化调度方法将会越来越成熟，更好的指导水库的实际调度运用。

作者简介：田发美（1981-），女，汉族，山东莱芜人，工程师，中共党员，主要从事水库工程调度管理工程。