新疆乌鲁瓦提水库调度方案探讨

庞 文 革

(新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提水利枢纽管理局，新疆 乌鲁瓦提　848000)

新疆乌鲁瓦提水库调度方案探讨

庞 文 革

(新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提水利枢纽管理局，新疆 乌鲁瓦提848000)

摘要：乌鲁瓦提水利枢纽工程通过科学合理的调度，拦蓄洪水和按规定控制下泄流量，尽量减轻或避免下游洪水灾害，满足电站冬季发电及次年春灌要求，扩大了灌溉面积69万亩，改善灌溉面积113万亩；电站装机容量60 MW，保证出力16.5 MW，多年平均发电量1.97亿kWh，还可使下游喀拉喀尔及排孜瓦提两个径流式电站增加有效电量0.45亿kWh。

关键词：乌鲁瓦提；水库调度；问题；计算方法；调度方案

乌鲁瓦提水利枢纽工程是和田河支流喀拉喀什河中游的控制性工程，具有灌溉、防洪、发电、改善生态等综合效益。水库拦河大坝为砼面板砾石碓石坝，主坝最大坝高133 m，距下游喀拉喀什河总引水枢纽63 km，水库总库容3.336×108m3。

1水库调度运行方案

1.1径流

在初设中采用的1957～1988年的基础上加入1989～2000年资料，使系列延长到1957～2000年，共44年实测系列。根据乌鲁瓦提水文站44年的资料分析，多年平均径流量21.38亿m3，与原初设的21.9亿m3相比，减少约2.3%，变化不大。

1.2库容特性

水库两岸高山夹持，河道狭窄，受地形制约，水库水面较小，为典型的河道型水库，水库壅水高度108 m时相应库容仅3.231亿m3，平均每壅高lm水位取得约300万m3库容。乌鲁瓦提水库的这一特征，直接影响到水库的灌溉，发电运行调度方式，尤其是汛期发电调度与排沙的矛盾。

1.3水库调度运用参数

乌鲁瓦提水库是一具有综合利用任务的水库，水库调度运用的主要参数及指标见表1。2水库综合调度图的确定

乌鲁瓦提水利枢纽工程具有灌溉、发电、改善生态、防洪等综合利用效益，水库泥沙问题比较严重，因而水库调度中考虑的因素也较多，水库基本调度图的构成也较复杂，尤其是6、7、8月份的水库调度矛盾较突出。一方面，为了使水库的有效库容得以长期保持，减少泥沙淤积对有效库容的影响，通过水库泥沙淤积计算后要求水库6、7月份尽可能在死水位附近运行；另一方面在汛期除按规定的保证率满足各部门用水要求外，还希望水库尽早抬高水位，取得较好的能量效益并要求在汛末达到一定的满蓄率，以保证满足供水期各部门用水要求和电力系统的要求。从泥沙淤积计算的角度出发，希望水库蓄水时间尽可能推迟以错过泥沙较多的时段，若过早蓄水(7月初开始蓄水)，水库可以保证很高的满蓄率(与发电同保证率)，也可以尽早增大发电水头，取得较好的能量效益，但势必使7、8月份的泥沙大量淤积在水库中，使有效库容的淤损速度加快；若蓄水时间推迟到8月下、中旬，对排沙和减少水库淤积十分有利，也可较容易的使水库有效库容得以长期保持，但水库蓄满的机率将大大降低。为协调这种矛盾，就需找出较适合的蓄水时间，制定出一种与此相适合的水库运行方式，并仔细分析和研究7、8月份下游综合用水的组成和满足方式。

表1　乌鲁瓦提水库主要参数及指标表

2.1水库调度计算考虑特殊处理的问题

2.1.1计算时段

乌鲁瓦提水库属于不完全年调节水库，一般按月为一个计算时段，但由于径流年内变化较大，汛期月内来水也很不均衡，加之汛期水库运用和调度矛盾突出，为了充分反映径流月内变化的影响，提高计算精度，汛期7、8两月以旬为计算时段，供水期以月为计算时段。

2.1.2汛期下游综合用水的满足方式

乌鲁瓦提水库调度最突出的矛盾是汛期在按规定的保证率满足各部门用水要求的前提下，使水库汛末达到一定的满蓄率。要做到这一点必须仔细研究汛期综合用水的组成和满足方式，使综合利用各部门的要求尽可能协调起来。

2.1.3调度计算中典型年的选择

由于径流年际年内变化都较大，汛期月内分配也不均衡，调度线的计算采用了按年水量排队选年；按供、蓄水期出力排队的方法进行选年比较。通过分析，我们发现径流年际年内均较大的河流，采用不同方法选择的计算典型年其结果的差异是较明显的。在乌鲁瓦提水库调度计算中，汛期调度线计算按7、8月水量排队选年，供水期分别按其平均出力和水量排队选年。

2.2调度线的计算方法

2.2.1供水期调度线的计算

根据前述计算典型年的选择方法， 先按相应于水电站设计保证率 (P电设) 选取若干典型年，经修正后， 按相应于P电设的水电站保证出力(N电保=16.5 MW)并考虑满足折减后的灌溉用水要求，自供水段末(5月末)逆时序逐月计算，求得不同典型年的水库蓄水指示线，取下包线适当修正后作为供水期电站正常发电的下基本调度线；取上包线经修正后作为供水期综合需水的上基本调度线。

同样，选取相应于灌溉设计保证率P灌设的若干典型年经修正后按与P灌设相应的水电站保证出力(N灌保=17.7 MW)并满足正常灌溉用水要求，自供水段末逆时序逐月计算，求得不同典型年的水库蓄水指示线，取下包线经修正后作为供水期综合需水的下基本调度线；取上包线并经修正后作为供水期正常灌溉的上基本调度线。

2.2.2蓄水期调度线的计算

基本方法与供水期计算相同，但汛期7、8月计算时段以旬计。 相应于P电设的蓄水期平均出力为42.5 MW，相应于P灌设的蓄水期平均出力为51.1 MW。

为保证水库汛末蓄满，8月份下游用水要求可在一定范围内变化，即以满足灌溉用水要求为基本条件，尽快蓄水，对生态用水要求本着大水多放，小水少放的原则，放水时间是严格地按要求供给，追求7、8两月总水量上满足要求，而供水时间则可按上述原则灵活掌握。

将供、蓄水期各基本调度线组合在一起，并将有关洪水调节的特征水位考虑进去，便构成了乌鲁瓦提水库的年基本综合调度图。

2.3水库综合调度方案

2.3.1运行方式

乌鲁瓦提水库较为合理的调度方案需经过多方案分析比较后才能得出。计算中规定除特枯年(1965年6月～1966年5月)外，其余年份均从8月初开始蓄水，确定的水库运行方式为：汛期6～7月结合下游综合用水要求，水库维持在死水位泄洪排沙运行，8月初水库开始蓄水，汛末8～9月水库蓄水至正常高水位。10月至翌年5月末，水库进入供水期，库水位从正常高水位逐渐消落至死水位(1 924.0 m)。

2.3.2水库综合调度图的确定

在基本调度图的控制下进行长系列操作，据此结果分别进行电力电量平衡计算，水库泥沙淤积计算并对综合用水满足的程度及水库汛末满蓄率进行统计。当某一部门的用水要求不能满足或达不到规定的保证率时，应对相应的调度线进行修正，直到满足要求为止。经长系列操作修正后便可得出确定的综合调度图，据此进行最后一轮长系列操作计算，得出各项水利动能指标。

2.3.3调度图中各线和区的调度意义

乌鲁瓦提水库基本调度图由四根线划分成五个区构成，各调度线名称简化如下：

Z1线——正常发电的下基本调度线。

Z2线——综合需水的下基本调度线。

Z3线——综合需水的上基本调度线

Z4线——正常灌溉的上基本调度线。

各区调度意义如下：

(1) Z1线以下区：灌溉用水破坏，水电站正常发电破坏，降低出力(低于保证出力图)运行；

(2)Z1线与Z2线之间：水电站按保证出力图(即汛期42.5 MW，供水期16.5 MW)工作，灌溉用水按折减后值供给；

(3)Z2线与Z3线之间：水电站按保证出力图工作，满足正常的灌溉用水要求；

(4)Z3线与Z4线之间：水电站按相应于灌溉保证率的保证出力图(即汛期51.1 MW，供水期17.7 MW)工作，满足正常灌溉用水要求；

(5)Z4线以上区：在满足灌溉用水要求的前提下加大出力运行，以Z4线为控制标准。

2.4乌鲁瓦提水库调度图及主要水利动能指标

按此调度图进行长系列操作后各项指标如下：

(1) 水库满蓄率95%以上(与发电同保证率)；

(2) 水库蓄水运行50年，扣除泥沙淤积侵占的有效库容后水库仍有约2.0亿m3有效库容可以继续使用，满足综合利用对有效库容的需要；

(3) 多年运用灌溉保证率81%，大于规定的灌溉设计保证率(P=75%)；

(4) 水电站保证出力16.53 MW；

(5) 多年平均电能加权水头83.0 m；

(6) 水电站装机60 MW时多年平均发电量1.97亿kWh。

通过上述各项指标分析，乌鲁瓦提水库综合调度图较好的解决和协调了各部门之间的矛盾，满足了各部门的要求，为科学管理和控制乌鲁瓦提水库的运用提供了参考依据。

3汛期水库调度

3.1枢纽工程概况

截止2000年底，主、副坝各项施工全面完成，达到设计高程1 967 m，2001年9月底库水位蓄至设计水位1 962 m，目前总库容3.47亿m3基本可全面投入使用。泄洪洞、冲沙洞工作闸井后缺陷处理，已与2002年2月初完成，具备过流条件：溢洪道2002年5月30日挑流坎改造完成，具备过流条件。

3.2调洪成果

初设阶段确定的汛期限制水位为1 959.5 m，起调水位与汛期限制水位相同，调洪成果见表2。

表2　初设阶段调洪成果表(正常蓄水位1 962.0 m)

本次对设计洪水进行了复核，洪水系列在初步设计报告的基础上，加入1991～2000年的实测洪水系列，技施阶段对泄洪建筑物的尺寸进行了优化，具体见下：

3.2.1溢洪道

初步设计阶段，溢洪道设计堰顶高程1 954 m，净宽14 m，设计洪水位1 962.65 m时的泄量为692 m3/s，校核洪水位1 964.74 m时的泄量为936m3/s。技施设计阶段溢洪道优化设计后的堰顶高程为1 951.20 m，净宽16 m，泄洪能力较初步设计阶段有较大提高，校核洪水位1 963.29 m时的最大泄量为1 850 m3/s。

3.2.2泄洪排沙洞

泄洪排沙洞进口底板高程1 885 m，工作闸孔口尺寸为6 m×6 m，初设阶段校核洪水位时的泄量为950 m3/s；后经水工模型试验，其校核洪水位时的最大泄量为1 130 m3/s，增大了19%。

3.2.3冲沙洞

初设阶段冲沙洞布置在左岸发电洞进口右侧29.6 m处，进口底板高程1 892.0 m，工作闸孔口尺寸2 m×2 m，校核洪水位时的泄量为130 m3/s。技施阶段对冲沙洞进行了优化设计，将冲沙洞进口移至发电洞左侧17 m处，进口底板高程1 894.00 m，较发电洞进口底板高程1 905.00 m低11 m。冲沙洞与发电洞进口共用一个引渠。冲沙洞最大设计泄量为123 m3/s，与初设时校核洪水位的泄量130 m3/s比较，差别不大。其复核调洪成果见表3。

表3　本次复核调洪成果表(正常蓄水位1 962.0 m)

优化后的泄洪建筑物总的泄洪能力较初设阶段的泄洪能力有所增加，最高洪水位较初设阶段低，提高了工程的安全性。

4结语

乌鲁瓦提水利枢纽工程在和田河向塔里木河干流的供水量保持10.57亿m3的前提下，以解决灌区春灌用水为主，并结合发电和防洪等综合利用要求，与灌区调节水库、灌排渠系配套工程，渠道防渗和地下水开发等工程措施配合，统筹调配

水资源。拦蓄洪水和按规定控制下泄流量，尽量减轻或避免下游洪水灾害，满足电站冬季发电及次年春灌要求，扩大了灌溉面积4 6000公顷，改善灌溉面积75 333.3公顷；电站装机容量60 MW，保证出力16.5 MW，多年平均发电量1.97亿kWh，还可使下游喀拉喀尔及排孜瓦提两个径流式电站增加有效电量0.45亿kWh。

参考文献：

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[5]张能春,温守远,董克鹏. 新疆喀拉喀什河乌鲁瓦提出库水文站洪水研究[J]. 内蒙古水利. 2012(05)

收稿日期:2016-04-28

中图分类号:TV697.1+1；TV551.1+6

文献标识码:B

文章编号:1001-2184(2016)03-0117-03

作者简介:

庞文革(1967-)，男，汉族，甘肃天水人，工程师，从事水利水电研究工作.

(责任编辑：卓政昌)