分析调水40亿m³方案11与方案12

2030远景水平年调水40亿m3的调水过程与2020远景水平年一致。本节将从水库运行指标和调控目标等方面，分析不考虑水沙调沙运行的方案11和考虑水沙调控运行方案12的计算结果。

8.3.2.1　水库运行指标分析

1.出库流量

2030远景水平年调水40亿m3情况下，方案11、方案12的龙羊峡入库、出库流量长系列变化过程如图8-31所示。不考虑水沙调控目标，方案11龙羊峡多年平均出库流量为756m3/s，最大值为3215m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为8次。考虑水沙调控目标，方案12的多年平均出库流量为761m3/s，最大值为3186m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为19次。相比之下，方案11与方案12的多年平均出库流量相差不大，但方案12的大流量出库过程较方案11明显增加，且出库流量过程极大值均发生在调沙年份的4月，与2020远景水平年调水40亿m3得到的规律一致。

图8-31　2030远景水平年调水40亿m3龙羊峡水库长系列入库、出库流量过程

与2030远景水平年无调水方案相比，龙羊峡水库月平均流量大于2000m3/s的次数，由方案9的6次增加到方案11的8次，由方案10的0次增加到方案12的19次。由此可见，南水北调西线调水40亿m3，在兼顾出力的运行方式下，梯级水库出库流量的峰值和频次均显著增加，水沙调控的流量大幅增加，水沙调控的力度和强度均显著加强。

2030远景水平年调水40亿m3调沙与不调沙方案刘家峡入库、出库流量过程如图8-32所示。不考虑水沙调控目标，方案11刘家峡水库配合龙羊峡梯级水库联合调度，刘家峡水库的入库、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8-32（a）所示。与龙羊峡出库流量过程相比，二者具有高度的一致性，与其他情景的不调沙方案的规律一致。考虑水沙调控目标后，方案12刘家峡出库流量与龙羊峡出库流量变化规律一致，龙羊峡水库出库流量极大时，刘家峡出库流量也增大，且出库流量19次在3000m3/s以上。由方案11、方案12的对比分析可知：方案12调沙月份要求的大流量过程使得龙羊峡出库流量达到最大值，其他月份的出库流量更趋于供水过程，较方案11变幅较大的出库流量过程，水沙调控运行显著改变了龙羊峡的出库流量规律，使龙羊峡、刘家峡的出库流量趋于两阶段内的平稳化，与2010现状水平年、2020远景水平年调水40亿m3的规律一致。

与2020远景水平年调水40亿m3方案6相比，龙羊峡出库流量大于3000m3/s的次数由16次增加到18次，刘家峡出库流量大于3000m3/s的次数由16次增加到19次，水沙调控的次数显著增加。主要原因是：方案12与方案6均调水40亿m3，但兰州断面需水量较2020水平年减少7亿m3，梯级水库可调水量增加，水沙调控能力增强。与方案10、方案4对比分析的规律一致。

图8-32　2030远景水平年调水40亿m3刘家峡水库长系列入库、出库流量过程

2.水库水位

2030远景水平年调水40亿m3方案11、方案12龙羊峡水库水位长系列变化过程如图8-33所示。将方案11与方案12对比分析可知：水沙调控运行造成龙羊峡蓄满次数降低，放空次数增加，水库平均水位大幅降低，但总体上提高了龙羊峡水库的利用效率，最大化地发挥了梯级水库的调节潜力。

将2030远景水平年调水40亿m3的方案与无调水方案对比分析。不考虑调沙时，方案9无西线调水，龙羊峡水位变化幅度较大，且于2003年4月、2003年5月及2005年4月等时段水库水位降至死水位。调水40亿m3后，方案11来水大幅增加，龙羊峡保持较高水位运行，且末水位达到2593.80m，较方案9增加33.8m。由此可见，西线调水40亿m3后，龙羊峡在满足下游综合供水的前提下，水库保持高水位运行且蓄水。考虑调沙时，由于2000年以后上游天然径流的减小，龙羊峡仅能满足供水、发电需求，方案11的龙羊峡水位5次降至死水位，未进行水沙调控运行。调水40亿m3后，增加了方案12的可调水量，龙羊峡水位在2000年以后仅2次降至死水位，最终水位2561.80m，高出方案10达20m以上，且于2005年水沙调控运行一次。由此可见，西线调水40亿m3后，龙羊峡水库在连续枯水年水位抬高，末水位增加，水沙调控能力增强。

图8-33　2030远景水平年调水40亿m3龙羊峡水库长系列水位变化过程

将2030远景水平年调水40亿m3与2020远景水平年调水40亿m3各方案对比分析。考虑调沙时，方案12与方案6的龙羊峡水库水位变化趋势基本保持一致，但方案12较方案6的放空次数减少1次，水库多年平均水位和末水位增加。不考虑调沙时，方案11与方案5的龙羊峡水库水位变化趋势在2005年以前基本保持一致，2005年之后发生明显变化，即方案11的龙羊峡水位抬高，方案5的龙羊峡水位大幅降低。在2005—2010年，方案11的龙羊峡各月水位均高于方案5。方案11的末水位为2593.8m，较方案5的末水位2556m高达37.8m，且调水40亿m3后，2030远景水平年各方案龙羊峡水库多年平均水位均高于2020远景水平年各方案，水库放空次数减少，水库处于较高水位运行，末水位增加。主要原因是：2030远景水平年兰州断面需水量较2020远景水平年减少7亿m3，供水量的减少引起梯级水库可调水量增加。考虑调沙时，可调水量转变为水沙调控水量，水位变化趋势虽基本一致，但水库放空次数减小，水库保持高水位运行，末水位增加；不考虑调沙时，可调水量转变为水库的蓄水量，水库蓄满次数大幅增加，放空次数减小，水库水位抬升的幅度更大，末水位已接近正常高水位。

2030远景水平年调水40亿m3刘家峡水库水位变化过程如图8-34所示。方案11中刘家峡水库蓄满20次，放空0次，最低水位为1708.80m，多年平均水位为1727m。方案12中刘家峡水库蓄满35次，放空0次，最低水位为1696m，多年平均水位为1727.30m。可见，水沙调控运行对刘家峡水库的多年平均水位影响不大，但水沙调控运行增加了水库的蓄满率，提高了库容利用效率，水库调蓄能力得到充分发挥。与无调水各方案的结论一致。

与2020远景水平年调水40亿m3相比，方案11较方案5蓄满次数减少1次，多年平均水位增加0.2m；方案12较方案6蓄满次数增加3次，多年平均水位降低1.8m。可见：

（1）不考虑调沙，均调水40亿m3后，受2030远景水平年需水、供水减少影响，刘家峡水库处于高水位运行，特别在2000年以后连续枯水段，水位变幅较方案5更为平稳。

（2）考虑调沙，水沙调控运行增加了刘家峡水库的蓄满次数，有利于最大限度地发挥刘家峡水库的调节性能，提高库容利用效率。(www.xing528.com)

图8-34　2030远景水平年调水40亿m3刘家峡水库长系列水位变化过程

可以看出，与2020远景水平年调水40亿m3的调沙方案6相比，2030远景水平年方案12抬高了龙羊峡、刘家峡水库多年平均运行水位，提高了龙羊峡、刘家峡水库的库容利用效率，增强了梯级水库的水沙调控能力。

8.3.2.2　水电站调控指标分析

1.供水目标

图8-35为2030远景水平年调水40亿m3情景下，兰州断面需水量与实际供水量长系列变化过程。不考虑水沙调控目标，方案11兰州断面月平均实际供水量为27.90亿m3，多年平均供水量为334.40亿m3。考虑水沙调控目标，方案12兰州断面月平均实际供水量为28亿m3，多年平均供水量为336.10亿m3。且方案11、方案12兰州断面年供水保证率均为76.4%，高于设计值75%。因此，2030远景水平年调水40亿m3考虑或不考虑水沙调控时，龙羊峡、刘家峡梯级水库长系列运行均能满足下游的供水需求。

图8-35　2030远景水平年调水40亿m3兰州断面供水过程

与2030远景水平年无调水方案相比，无论考虑水沙调控与否，兰州断面的多年平均供水量由方案9、方案10的296亿m3均增加到方案11、方案12的334亿m3，增加供水量38亿m3，较兰州断面2030远景水平年需水量270亿m3，增加供水量64亿m3，不仅满足了兰州断面的供水要求，亦增加了兰州下游的供水量，减少了黄河全流域的缺水量，极大地缓解了2030远景水平年的水资源供需矛盾，且水沙调控运行并未影响黄河全流域的供水目标。

与2020远景水平年调水40亿m3相比，兰州断面的多年平均供水量由方案5、方案6的336亿m3、337亿m3减少至2030远景水平年方案11、方案12的334亿m3、336亿m3。主要原因是：兰州断面需水量由2020远景水平年的270亿m3减小至2030远景水平年的263亿m3，减少7亿m3，造成2030远景水平年各方案的兰州断面的多年平均供水量略有减少，但均满足兰州断面的供水要求。

2.发电目标

图8-36为2030远景水平年调水40亿m3情景下，方案11、方案12的黄河上游梯级水电站发电量的长系列变化过程。方案11、方案12的梯级多年平均发电量分别为521.3亿k W·h、459.9亿k W·h，梯级发电保证率分别为96.4%、95.0%。方案12的多年平均发电量较方案11减小了61.4亿k W·h，主要原因是：水沙调控期间的大流量出库过程产生弃水，造成水量损失，多年平均发电量减小。但方案11、方案12的梯级发电保证率均高于设计保证率90%的设计要求，说明2030水平年调水40亿m3情景各方案均能满足梯级水库发电需求。

图8-36　2030远景水平年调水40亿m3梯级水库发电量变化过程

与2030远景水平年无调水方案相比，调水40亿m3的各方案的梯级发电量均大于无调水各方案值。即无论考虑水沙调控与否，2030远景水平年调水40亿m3提高了黄河上游梯级发电量和发电保证率。

与2020远景水平年调水40亿m3相比，2030远景水平年调水40亿m3中，方案11、方案12的梯级多年平均发电量分别为521.3亿k W·h、459.9亿k W·h，均小于方案5、方案6的522.8亿k W·h、516.1亿k W·h。由此可见，均调水40亿m3，2030远景水平年各方案的梯级多年平均发电量较2020远景水平年明显减小，其原因与2030远景水平年兰州断面需水量减少7亿m3有关。

3.水沙调控目标

在满足2030远景水平年调水40亿m3的综合用水要求下，梯级水库进行长系列水沙调控运行，调沙流量为2580m3/s，持续时间为30天。由方案12的计算结果可知，长系列55年中进行水沙调控19次，平均3年1次。调沙年份分别为1956年、1961年、1964年、1966—1968年、1972年、1975—1978年、1982—1986年、1989—1990年、2005年。2030远景水平年调水40亿m3情景加大了水沙调沙的力度，表明黄河上游梯级水库群具有较好的水沙调控能力。

与2030远景水平年无调水方案相比，方案12的水沙调控次数较方案10减少2次，频率由2.6年1次延长至3.0年1次，调沙年份与2020远景水平年无调水方案大致相同。造成水沙调控次数减少的原因是：水沙调控的持续时间由方案10的14天延长至方案12的30天。总体来说，2030远景水平年调水40亿m3在满足下游综合利用目标的前提下，提高了梯级水库的水沙调控能力。

与2020远景水平年调水40亿m3的方案相比，方案12的水沙调控次数较方案10增加3次，频率由方案10的3.4年1次缩短至3.0年1次，方案12水沙调控能力得到显著提高。主要原因是：2030远景水平年兰州断面需水量较2020远景水平年减少7亿m3，供水量的减少使得梯级水库可调水量增加，可调水量转变为水沙调控水量，提高了方案12的水沙调控能力。