水库运行指标分析及优化建议

8.1.1.1　出库流量

图8-1　2010现状水平年龙羊峡入库、出库流量的长系列变化过程

图8-1为龙羊峡入库、出库流量的长系列变化过程。龙羊峡多年月平均入库流量为627m3/s，最大值为3550m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为13次。方案1在不考虑水沙调控目标时，多年平均出库流量为632m3/s，最大值为2987m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为5次。方案2在考虑水沙调控目标时，多年平均出库流量为632m3/s，最大值为1855m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为0次。在相同的入库流量过程下，各方案的多年平均出库流量相差不大，但方案2较方案1的大流量出库过程明显减少。相对于方案1径流变化幅度大，方案2的出库流量则呈现出明显的分段特征：在水沙调控年份的4月均出现平均流量的最大值，出库流量在1550～1900m3/s的次数为26次；其他未调沙年份的月平均流量大多在400～1000m3/s之间。主要原因是：水沙调控期间龙羊峡加大出库流量，加之龙羊峡—刘家峡区间流量，以满足水沙阈值要求的最小流量，调沙年份龙羊峡4月的出库流量呈现出明显的高平稳序列，其他月份龙羊峡、刘家峡仅满足兰州断面控制水量，出库流量明显较小；不调沙年份龙羊峡出库流量呈现出明显低平稳过程，其年内变化幅度较小。

图8-2　2010现状水平年刘家峡入库、出库流量的长系列变化过程

各方案下龙羊峡出库流量与区间流量之和为刘家峡水库的入库流量。刘家峡入库、出库流量过程如图8-2所示。不考虑水沙调控目标时，刘家峡水库配合龙羊峡梯级水库联合调度，以满足兰州断面供水的控制流量，入库、出库流量的变化幅度基本一致，仅在个别月份略有差异，如图8-2（a）所示。说明龙羊峡水库承担供水的主要任务，刘家峡对龙羊峡出库流量和区间流量过程进行调节后，满足兰州断面的供水要求。考虑水沙调控目标后，刘家峡出库流量与龙羊峡具有高度的一致性，均存在明显的分段特征，即调沙年份4月的出库流量达到最大值，出库流量大于1800m3/s的次数为26次；其他未调沙年份的月平均流量大多在1500m3/s以下，且年内变化过程与兰州断面供水序列基本一致，如图8-2（b）所示。

分析可知，水沙调控运行显著改变了龙羊峡的出库流量规律。方案2调沙月份要求的大流量过程使龙羊峡出库流量达到极大值，其他月份的出库流量更趋于供水过程，较方案1变幅较大的出库流量过程，水沙调控使龙羊峡出库流量趋于两阶段内的平稳化。

8.1.1.2　水库水位(www.xing528.com)

图8-3为2010现状水平年龙羊峡水库水位的长系列变化过程。方案1的起、末水位分别是2600.00m、2580.90m，56年的长系列过程中水库蓄满26次，放空0次，最低水位2556.20m，多年平均水位为2588.70m，且水位变化的长系列过程呈现明显的下降趋势和分段特性。龙羊峡在1956—2000年保持较高水位运行，水位变幅平稳。2001—2010年，水位明显下降，最低降至2556.20m，最高水位2587.60m，低于多年平均水位。主要原因是：2001年以后，黄河上游天然来水剧减，且出现特枯年份和连续枯水年，龙羊峡加大出库流量以保证供水目标，导致水位剧减。与方案1相比，方案2的水位变化呈现显著的差异性。考虑水沙调控运行方案2龙羊峡水位的年际变幅更为剧烈。方案2的起、末水位与方案1相同，56年的长系列过程中水库蓄满7次，放空1次，多年平均水位为2581.40m，但水位变化的长系列过程总体上呈现平稳趋势。与方案1龙羊峡水位多年保持高水位相比，水沙调控运行方案2中的水位变幅大、频率高。特别在调沙或连续调沙年份，水位均比方案1相应年份的低，如图8-3所示。在方案2未进行水沙调控的1956—1961年，水位变化与方案1一致。1961—1999年，受水沙调控运行影响各方案的水位变化差异大。2000—2010年，方案2与方案1的水位变化过程于趋于一致。主要原因是：受来水剧减影响，2000年后方案2未进行水沙调控运行，在相同的水位、来水和供水等条件下，2000年以后方案2的水位变化过程与方案1保持一致。

图8-3　2010现状水平年龙羊峡水位的长系列变化过程

与龙羊峡水库水位的长系列变化规律不同，调沙与不调沙方案下刘家峡水库水位变化的差异不大，如图8-4所示。各方案对应的刘家峡起、末水位相同，但方案1中刘家峡水位变幅较小，56年的长系列过程中水库蓄满14次，放空0次，最低水位1714.00m，多年平均水位为1727.80m。方案2中刘家峡水位变幅以1722～1735m为主，56年的长系列过程中水库蓄满36次，放空0次，多年平均水位为1728.40m。1956—1961年、1962—1999年与2000—2010年各阶段的水位变化规律与龙羊峡基本相同，特别是2000—2010年，刘家峡水位变化幅度和变化频率增大，水库的蓄丰补枯能力明显加强，以满足下游的综合用水要求。

图8-4　2010现状水平年刘家峡水库长系列水位变化过程

将方案1、方案2各水库水位过程进行对比分析，分析水沙调控运行对长系列水位变化的影响，可得出如下结论：

（1）方案1与方案2中龙羊峡、刘家峡2010年的末水位相同，即水沙调控运行改变了龙羊峡、刘家峡水库水位的变化过程，但未对梯级水库蓄水量产生影响。

（2）方案2较方案1的库空率、库满率均大于方案1，且变化幅度和变化频率均大于方案1，说明水沙调控运行提高了龙羊峡、刘家峡水库的利用效率，最大化地发挥了梯级水库的调节潜力，实现了多目标调控。