浅析“一水多用”的优化调度方式

张一鸿 史菊兰

（宝鸡市冯家山水库管理局 陕西 宝鸡 721300）

1 水库概况

冯家山水库工程于1970年动工兴建，1974年3月下闸蓄水，同年8月灌溉受益，整体工程于1980年基本建成，1982年1月竣工交付使用，2003年水库大坝进行加高培厚加固处理。

枢纽工程由拦河大坝、溢洪洞、泄洪洞、非常溢洪道、输水洞和坝后电站等建筑物组成，原设计为单一的农业灌溉供水，供水保证率为75%。上世纪九十年代，随着坝后一、二级电站的建成、引冯济羊工程的通水、宝鸡市第二发电厂引水工程及城市供水工程的相继投入运行，坝后河滩漂流项目运行，陕西长青能源化工有限公司引水工程的投运，水库发展为以供水为主，兼作防洪、发电、养殖及旅游等多功能水利工程。

2 冯家山水库调度原则

水库调度也称水库控制运用，是根据水库自身的调蓄能力，在保证大坝或者其它工程设施安全的前提下，综合协调防洪与兴利的要求，对库水资源进行重新分配，提高水资源的综合利用效益。

冯家山水库正常蓄水位为712.0m（近期正常蓄水位为710.0m），校核洪水位714.83m，最低工作水位692.5m，死水位688.5m，泄空水位652.5m。水库为不完全多年调节，本着“兴利、防洪、排沙”三兼顾，按照汛期不超汛限水位，非汛期不超正常蓄水位的运用方式，坚持供水防洪并举，兴利除害并重的调度原则。实现“总体计划、科学管理，节水调配、一水多用，满足市场、兼顾各方”的节水调度目标。

（1）防汛调度。在确保水库工程设施安全的前提下，按下游防洪需要和流域防汛要求，对洪水资源实施科学研判、合理蓄泄，充分发挥大型水库蓄洪、滞洪的优势,为渭河流域错峰、削峰，同时适时采用异重流排沙减淤措施有效延长水库寿命。

（2）供水调度。遵循“水权集中、统一调度、分级管理、分级负责”的调度原则。当库水资源充足和输水工程能力允许时，实行按需（用户申请）供水；当库水资源不足或输水工程满载（用水紧张）按水库年度调度计划比例配水。并按照先生活后生产、先农业后工业、先自用后外供的供水顺序调度。

3 供水现状

冯家山水库是一座以农灌和城市、工业供水为主，兼作防洪保安、水力发电、水产养殖、水利旅游等综合利用的大型水利工程，总库容4.27亿m3，有效库容2.86亿m3。随着水库功能的拓宽，出现了水资源再分配的新格局，迫切要求计划供水、节约用水，最大限度的发挥水资源的综合利用能力。

3.1 农业灌溉

灌区位于渭北高原，东西长约80 km，南北宽约18 km，工程分布广，战线长，设施灌溉面积90667hm2。主要工程以总干渠为主杆（长度39.0km，其中总干“万米隧洞”长12.6 km），以南、北、西干渠为枝杆的树状型结构，总长度119.8km。西干渠在总干渠桩号0+114处右岸开口，设闸引水；南、北干渠在总干渠末端38+953处设分水闸，为了有效地降低渠道输水渗漏，全部干渠做了混凝土衬砌防渗处理。

西干渠长2.2km，灌溉面积全为抽水（近二十年没引过水）；南干渠长27.8 km，灌溉面积有自流也有抽水；北干渠长50.8 km，有六座渠库结合工程，总库容2133.5万m3，有效库容1282.6万m3，具有调蓄水量、农田灌溉、防洪减灾等功能。

3.2 水力发电

坝后水力发电站由一级电站、二级电站和输变电工程组成。其中：一级电站位于坝后，设计工作水头17.5m,最低工作水头12.0m；装机两台，单机额定流量7.5m3/s,额定容量1250kW，发电用水从输水洞叉管引入，发电尾水直接进入灌溉总干渠。二级电站是为了充分利用一级电站发电弃水和水库弃水所设置的配套工程位,厂房位于大坝下游的防洪堤左岸,取水前池设在总干渠桩号0+235处右岸，借用宝鸡第二发电厂设置的渠闸调节干渠水位。设计工作水头46.6m,装机一台，额定流量5.6m3/s,额定容量2400kW，发电尾水排入千河中。

3.3 工业供水

（1）宝二电公司。宝鸡第二发电有限责任公司主取水管口位于总干渠桩号0+410处右岸，设渠闸；取水备用设施有输水洞岔管和库内浮船抽水两种方式。当总干渠首工程检修情况下，启用输水洞岔管引水；当水库输水洞检修或库水位特别低时，启用浮船抽水方案引水。

（2）长能化工公司。陕西长青能源化工有限公司取水方式三种：主取水管口在总干渠桩号0+235处右岸,利用二电厂渠闸调节水位；备用引水设施有输水洞岔管和总干渠桩号13+000处右岸开口，利用灌溉渠节制取水。灌溉期间，使用总干渠13+000处备用设施取水，可减少运行费用。

3.4 城市生活供水

宝鸡市城市生活用水主取水管口位于总干渠桩号3+680处右岸，设渠闸引水；备用管道设在总干渠13+800处右岸，利用灌溉渠道节制引水，在主取水管道检修时启用备用设施。

表1 2010～2014年水量调度统计表 单位：万方

3.5 渔业养殖

水库渔场位于枢纽大坝下游约1 km处、千河右岸的河滩，以池塘养殖为主，取水口在总干渠桩号0+430处右岸，设管道输送水到池塘，引水流量0.3m3/s～0.6m3/s，鱼池置换出来的废水排入千河。

3.6 绿色生态供水

枯水季节，为了保障黄河和渭河下游人民群众生产生活用水，维护流域生态环境，增强绿色环保意识，冯家山水库充分利用养殖弃水、一级和二级站发电弃水以及坝后渗漏等，确保排入渭河流量1.0m3/s以上。

3.7 外灌区调剂供水

冯家山水库通过坝后千河向宝鸡峡调剂供水，通过农灌渠道向羊毛湾水库调节供水。

（1）宝鸡峡（王家崖）水库。王家崖水库位于冯库大坝下游，调蓄能力小，遇到渭河径流量减少时，经常出现水量不足，满足不了农灌需求，经双方单位协商，临时调剂水量。一般由泄洪洞供水到千河；上世纪九十年代初，电站建成，一级站发电尾水通过总干渠灵化退水渠进入千河；一、二级电站（1996年河滩建成）联合发电尾水退入千河。

（2）引冯济羊。引冯（宝鸡市千河流域冯家山水库）济羊（咸阳市漆水河流域羊毛湾水库）输水工程是一项中型跨地区跨流域的调水工程，输水线路全长91.434km（其中：冯灌区总干渠和北干渠共81.364km），取水口设在冯灌区北干渠桩号42+364处左岸。在灌溉季节，冯灌区利用灌溉调节水量供水；非灌溉季节，经双方协商可专门供水。

3.8 坝后漂流供水

为了充分发挥水库的最大效益，冯家山水库利用一、二级电站发电弃水、汛期泄水和生态用水作为漂流水源，于2009年6月底在河滩二级电站尾水渠出口到西干倒虹群英桥修建成了全长约4km的漂流通道，只要坝后流量达到4.0m3/s以上就可进行漂流活动。

4 水库调度方式

冯家山水库供水建筑物有输水洞和坝后一级电站两个出口，出库水量均通过农灌输水工程（总干渠）输送到各用水单位的进（取）水口。水量出库方式有三种（输水洞、一级电站、电站和输水洞同时），在实际调度过程中，根据库水资源、用水现状和实际用水量，科学决策水量调度方式，合理安排灌溉与发电结合，发电与供水结合，一、二级电站联合发电，提高水资源的重复利用率。

4.1 输水洞运行

（1）小流量用水。非灌溉季节,城市、工业（二电厂和长能）及养殖用水总流量约2.0 m3/s，满足不了电站机组最小安全运行流量要求，由输水洞按实际用水流量供水,并采用节制槽蓄水量的方式抬高干渠水位，满足进水管口处于淹没状态进水,同时渠槽水量又能起到小量调节供水的作用。

（2）库内存水量少。灌溉季节，库水位太低,达不到电站机组运行条件，只能由输水洞供水。

4.2 电站运行

通过分析电站多年的运行资料，机组正常、安全运行的最大流量为15.0m3/s（两台机组），最小流量为4.5m3/s（单机）、最低运行库水位为702.5m。一般来说,库水资源丰富,考虑电站结合供水、降低库水位、漂流等发电。

（1）结合供水发电。库水资源充足，需要降低库水位时，可安排电站结合工业、城市供水发电。通过调节机组工作负荷控制发电流量，满足供水需求，实现水资源的二次利用。余水弃水从灵化或闫家务退水渠退掉。

（2）两级站联合发电。当库水位较高时，结合工业、城市供水发电不能有效降低库水位时，再安排二级电站机组调控或全负荷运行，将库水位控制在正常范围内。

（3）结合灌溉发电。灌溉期间，结合灌溉安排一级电站机组调节工作负荷控制流量发电。当灌溉用水增加时，机组负荷也随之增加，直到机组全负荷运行（出库流量在15.0 m3/s以内）。在灌溉初期和扫尾时，干渠流量小，采用节制槽蓄水量抬高干渠水位的方式，既满足有抬高值的引水口用水，又可将多余水量蓄在渠槽，减少不必要的退水。

（4）外灌区调水。在给宝鸡峡水库调剂供水时，安排一、二级站同时运行。一级站发电弃水一部分（9.0m3/s）由灵化退水渠退入千河，实现二次利用，一部分（5.6m3/s）通过二级电站发电进入千河，实现三重利用。如果天气情况许可，二级电站发电水量还能用于坝后漂流，漂流后供给宝鸡峡，实现四重利用的目标。在非灌溉期，给羊毛湾水库供水，按照羊取水口最大进流量5.15m3/s，推算到干渠渠首供水量7.0m3/s左右，可安排一级站发电，尾水总干渠、经过北干渠进入羊毛湾水库，实现水资源二次利用。

（5）周末漂流。进入夏季（5月15日～10月15日），根据库水资源及天气情况，利用一、二级电站发电尾水，科学合理地安排节假日和周末（周六、周日）漂流活动，实现水的三次利用。

4.3 输水洞与电站同时运行

当库水位满足机组运行条件时，可充分利用水资源，结合农灌发电。随着灌溉的深入，当用水量增加超过15.0m3/s时，需要从输水洞按实际用水量进行补充。

5 优化供水调度效果

从《2010～2014年水量调度统计表》看出，冯家山水库多年平均径流量4.23亿m3，出库水量4.26亿m3（其中：1.48亿m3为泄洪排水量），进出库水量基本持平。

经过计算，水库多年平均用水量4.81亿m3（不含泄洪排水量），水库实际输出水量2.80亿m3（不含泄洪排水量），重复利用率达到71.8%。这是利用有限的水资源满足不断增长的用水需求，科学实施优化供水调度方案，探索“一水多用”的综合效能，增加水的重复利用率的结果。2012年综合利用水量约2.06亿m3；2014年综合利用水量约1.03亿m3，向宝鸡峡调剂2000余万m3水量，确保了省运会水上运动项目在王家崖水库顺利举办。

6 结束语

水是生命之源，是自然环境及生态系统不可或缺的特殊资源。随着我国人口的持续增长、人民生活水平的不断提高和社会经济的高速发展，水资源的需求量将越来越大，水资源短缺形势也会更加严峻，不断优化供水调度组合方案，设计循环重复使用，提高水的利用率，是缓解水资源紧缺问题的根本途径。冯家山水库结合自身特点，优化供水调度方案，水的重复利用率提高到71.8%，节水效果显著，为宝鸡市经济社会又好又快发展提供了水资源保障。陕西水利