叶尔羌河山区水库联合调度可行性分析.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 0 7 5-0 3陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023叶尔羌河山区水库联合调度可行性分析刘涛（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆乌鲁木齐8 30 0 0 0）【摘要开展山区水库联合调度对于发挥水库综合效益、提高下游灌区灌溉保证率、实现水资源高效利用等具有重要意义。以新疆叶尔羌河流域为例，对山区水库联合调度进行可行性分析，结果表明：山区单库调度均不能满足下游灌溉保证率要求；山区水库联合调度能够满足下泄塔里木河生态水量、灌溉设计保证率供水要求。研究成果为实现流域水资源高效综合利用提供了参考借鉴。【关键词水资源；山区水库；联合调度；综合效益；叶尔羌河中图分类号TV672文献标识码B发电，调节库容6.9 3亿m。阿尔塔什水利枢纽工程任务为在1引言保证向塔里木河干流生态供水目标的前提下，承担防洪、灌叶尔羌河发源于喀喇昆仑山北脉冰川，流经克孜勒苏柯溉、发电等综合利用，调节库容12.6 1亿m。水库于2 0 10 年尔克孜自治州和喀什地区，最后进入阿克苏地区阿瓦提县，投人运行，阿尔塔什水利枢纽工程目前已基本完工，水库蓄与阿克苏河汇合后注人塔里木河，河流全长12 8 1km。叶尔水至死水位以上，初步发挥水库综合利用要求。两座水库均羌河是塔里木河主要源流之一，以喀群引水枢纽为界，以上位于叶尔羌河，其中下坂地位于支流塔什库尔干河上，坝址为山区径流形成区，其集水面积为5.0 2 5 万km，以下为径流断面径流约占阿尔塔什坝址断面径流的16.5%，出库流量为阿散失区。叶尔羌河目前已建下坂地和阿尔塔什水利枢纽两座尔塔什水库入库流量的一部分；阿尔塔什位于叶尔羌河干流控制性工程。根据下坂地和阿尔塔什水库已批复的废弃平原出山口处，基本可控制叶尔羌河径流量。水库方案，即两座山区水库建成后通过对下游平原水库灌溉考虑两座水库调蓄库容分别为6.9 3亿m、12.6 1亿m，功能进行改造，开展山区水库联合调度可行性分析，研究成库容系数分别为0.11和0.19,均可对叶尔羌河来水进行有效果为流域水资源高效利用、维护流域水安全提供重要技术支调蓄。为科学研究两座山区水库联合调度方式、合理拟定水撑1I-2。库调度运行方案，本文先对下坂地和阿尔塔什是否具备独立承担流域灌溉和下泄生态水量任务能力进行分析。因此，形2山区单库承担流域综合利用任务分析成两种工况：工况一，下坂地独立承担综合利用任务，假定叶尔羌河主要任务是承担下泄塔里木河干流生态水量、阿尔塔什无调蓄能力；工况二：阿尔塔什独立承担综合利用防洪、灌溉及发电等综合利用任务。灌溉任务是在叶尔羌任务，假定下坂地无调蓄能力。河流域用水总量控制指标下，结合下坂地和阿尔塔什水利枢2.2山区单库承担综合利用任务能力分析纽工程批复文件中明确提出替代平原水库灌溉功能后的灌按照两座山区水库上下游关系，建立下坂地水库坝址断溉供水要求；防洪任务是通过水库的调蓄保障下游防洪保面径流叠加两库区间径流即得到阿尔塔什水库坝址断面径流护对象防洪安全和自身防洪安全；发电任务以“电调服从的上下游径流演进关系。径流调节计算采用长系列径流时历水调”为基本原则，充分利用水量及水能资源优势，对当地列表法。两组工况计算成果分析如下（单库承担流域综合利提供电力电量支持。下泄塔里木河干流生态水量和灌溉任用任务能力结果见表1）：务是流域山区水库水量调蓄的主要任务，也是流域水资源管（1)工况一仅由下坂地水利枢纽承担综合利用任务时，理的重点 3-6 。下游灌区灌溉保证率仅为19.0%，汛期6 月 9 月下泄生态水2.1单库承担综合利用任务方案拟定量13.8 5 亿m，下坂地多年平均发电量4.15 亿kWh；工况下坂地水利枢纽工程以生态补水及春旱供水为主，结合二仅由阿尔塔什水利枢纽承担综合利用任务时，下游灌收稿日期2 0 2 2-10-2 9【作者简介刘涛（19 7 7-），男，新疆库尔勒人，高级工程师，主要从事水利工程建设管理工作。.75第9 期2023年9 月区灌溉保证率仅为5 8.6%，汛期6 月 9 月下泄生态水量10.69亿m，阿尔塔什多年平均发电量2 0.5 1亿kWh。工况二比方案一灌溉保证率提高39.6%,6 月 9 月下泄生态水量减少3.16 亿m。（2）单独由下坂地或阿尔塔什承担综合利用任务，下泄生态水量可满足要求，但下游灌区灌溉保证率不能满足7 5%要求，阿尔塔什调蓄库容12.6 1亿m比下坂地调蓄库容6.93亿m大5.6 8 亿m，工况二灌溉保证率5 8.6%比工况一灌溉保证率19.0%高。这是由于叶尔羌河径流年内分配极为不均，6 月 9 月径流量占全年径流量的比例8 0%，其中7 月、8月占全年径流量的5 8%，因此，需要山区水库“调丰补枯”，解决灌区缺水问题。表1单库承担流域综合利用任务能力结果工况一工况二差值序项目号1灌溉保证率2汛期6 月 9 月亿m13.85下泄生态水量多年平均年发3亿kWh电量（下坂地）（阿尔塔什）综上所述，单独由下坂地或阿尔塔什承担综合利用任务，均不能满足下游灌溉保证率要求。因此，需要下坂地和阿尔塔什水库联合运行，在满足下泄塔里木河下泄生态水量目标的前提下，对叶尔羌河径流进行调蓄，提高灌区灌溉保证率。3山区水库综合利用任务分析下坂地水利枢纽工程位于支流塔什库尔干上，坝址断面多年平均径流量10.9 亿m，水库调节库容6.9 3亿m，无排沙和防洪度汛要求，可实现对坝址断面径流量多年调节。电站装机容量15 0 MW，保证出力35.9 5 MW，多年平均年发电量4.644亿kWh；阿尔塔什水利枢纽工程位于叶尔羌河干流喀群引水枢纽上游5 5 km，坝址断面多年平均年径流量6 3.7 9 亿m，约占叶尔河径流量的9 6.6%，水库调节库容12.6 1亿m，库容系数为0.19,水库控制径流大、距离灌区近，对灌区灌溉供水调蓄作用突出，作为承担灌区主要调节水库。3.1山区水库综合利用任务分担方案拟定考虑到叶尔羌河径流年内分配不均，汛期水量约占到多年平均径流量的8 0%，作为叶尔羌河主要支流的塔什库尔干河，径流约占叶尔羌河干流径流量的16.5%，下坂地水库春灌供水运行方式，可有效增加春灌期间下泄水量；下坂地纯发电运行方式，按照保证出力发电，也会增加春灌期间下泄水量；即下坂地运行方式无论是春灌供水运行方式，均可实现对塔什库尔干河径流量的一定调蓄作用，对缓解叶尔羌河灌区缺水、提高灌区保证率均可起到一定作用。因此，当已建.76陕西水利Shaanxi WaterResources下坂地水库承担不同综合利用任务时，水库调度运行方式的改变将不同程度的改变叶尔羌河径流年内分配，因此对两座水库承担综合利用任务的功能定位有所不同。考虑下坂地的运行方式不同，拟定两组运行方案，对两座水库承担流域综合利用任务分担方式进行分析计算。方式一：下坂地春灌供水方式。根据灌区灌溉要求，先进行径流调节计算，再由阿尔塔什进行径流调节，共同满足流域灌区灌溉需求。方式二：下坂地纯发电方式。按照纯发电工况进行调蓄，再由阿尔塔什根据来水和灌区灌溉要求进行径流调节。3.2结果分析按照两座山区水库上下游径流关系，建立下坂地水库坝址断面径流叠加两库区间径流即得到阿尔塔什水库坝址断面径流的上下游径流演进关系。径流调节计算采用长系列径流时历列表法。两组运行方式计算成果分析如下（不同运行方单位仅下坂地仅阿尔塔什（工况二承担综合利-工况一）承担综合利用任务用任务%19.04.15No.9September,2023式计算结果见表2）：（1)方式一：下坂地春灌供水运行方式，下坂地和阿尔58.639.610.69-3.1620.51塔什联合运行，下游灌区灌溉保证率达到7 5%；下坂地保证出力10.4MW；电站合计多年平均年发电量2 6.13亿kWh，其中，下坂地多年平均年发电量4.15 亿kWh,阿尔塔什多年平均年发电量2 1.9 8 kWh；6 月 9 月下泄生态水量9.9 0 亿m。（2）方式二：下坂地纯发电运行方式，下坂地和阿尔塔什联合运行，下游灌区灌溉保证率达到7 5%；下坂地保证出力5 0.5 MW；电站合计多年平均年发电量2 5.47 亿kWh,其中，下坂地多年平均年发电量4.6 9 亿kWh,阿尔塔什多年平均年发电量2 0.7 8 kWh；6 月 9 月下泄生态水量9.7 9 亿m。（3）方式二与方式一相比，下坂地和阿尔塔什联合运行，灌溉保证率均为7 5%；下坂地保证出力增加40.1MW；电站合计多年平均年发电量减少0.6 4亿kWh，其中下坂地多年平均年发电量增加0.5 4亿kWh、阿尔塔什多年平均年发电量少1.2 1亿kWh；6 月 9 月下泄生态水量减少0.11亿。表2 下坂地水库不同运行方式下计算结果方式二项目单位下坂地春下坂地纯差值灌供水运发电运行行方式方式灌溉保证率%上水库保证出力（下坂地）多年平均年发电量亿kWh下水库多年主电站亿kWh17.90（阿尔塔平均什）年发生态电站亿kWh电量小计两库合计多年平均年发电量亿kWh69月下泄生态水量亿m9.90方式一75.975.9MW10.44.154.0821.9826.13050.540.14.690.5416.73-1.174.05-0.0320.78-0.2125.47-0.649.79-0.11第9 期2023年9 月方式二下坂地纯发电方式下，下坂地保证出力和多年平均发电量较方式一有所提高，但是下坂地和阿尔塔什合计发电量降低了0.6 4亿kWh，且下泄生态水量减少0.11亿m。从流域生态和灌溉供水综合利用角度考虑，下坂地采用方式一春灌供水运行方式与阿尔塔什联合运行，共同满足流域灌溉和下泄生态水量要求；从发电效益角度分析，下坂地采用方式一春灌供水运行方式情况下两座水库合计电量略大于下坂地纯发电的运行工况，其中下坂地采用方式一春灌供水运行方式情况下下坂地电量较大，可充分发挥多年调节水库发电调节功能，对电力系统相对较优；从运行管理角度分析，两座山区水库改变调度运行方式存在对不同业主间的电量补偿，补偿协调难度大。综上所述，通过对下坂地和阿尔塔什两座山区水库综合利用任务分摊方案的对比分析，下坂地水库采用春灌供水运行方案，符合下坂地前期设计阶段批复的任务要求、符合下坂地水利枢纽工程水库调度规程的要求；通过与下坂地纯发电的设计工况进行对比分析，下坂地水库采用春灌供水运行方案能够满足下泄塔里木河生态水量的下泄要求、灌溉设计保证率供水要求，同时两座山区水库多年平均年发电量大于下坂地纯发电的设计工况。4结论(1)单独由下坂地或阿尔塔什水库承担叶尔羌河综合利陕西水利Shaanxi Water Resources用任务，下泄生态水量可满足要求，但灌区灌溉保证率不能满足7 5%要求，因此需要两座山区水库联合调度“调丰补枯”，解决下游灌区缺水问题。（2）下坂地水库采用春灌供水运行方案能够满足下泄塔里木河干流生态水量下泄、灌溉设计保证率供水要求，同时下坂地与阿尔塔什水库联合调度多年平均年发电量大于下坂地纯发电的设计工况。1吴萌.山区水库与平原水库优化调度研究 J.水利技术监督,2 0 2 1(6):75-79.2夏力哈尔俄坦.新疆节水灌区平原水库调度规则研究 J.水利科学与寒区工程,2 0 2 0,3（5）：8 4-8 6.3林立，范土贵.松古平原水库并联调度应用研究 .人民黄河,2 0 19,41(S2):30-32.4张少博，何新林，刘兵.新疆山区水库参与调度后平原水库废弃可行性分析 J.长江科学院院报，2 0 18,35（1)：2 3-2 8.5刘武军，翁建平，董强.下游平原水库群调度运行方式对上游水库规模影响分析 J.水利水电工程设计,2 0 17,36（1）：2 9-30,5 6.6张少博，刘兵.新疆山区水库参与调度对灌区种植业与水库群联合调度影响研究一一以玛纳斯河灌区为例 J.水利水电技术,2 0 16,47(10):9 5-10 1.No.9September,2023参考文献（上接第7 4页）3.3灌区地下水调控结合灌区的水文地质情况，地下水的补给和工农业生产和生活需要，本地地表水及雨水的收集、非常规的开发，计算得出了灌区的可开采量地下水为16 5 1万。灌区内地形平坦，地下水位较高，埋藏深度一般为0.7 m1.0m，汛期接近地表，东部地区地下水属低矿化的碳酸钙型水，可用于灌溉。地下水水质适合于农田灌溉，也符合生活和牲畜饮水标准。通过对地下水开采量进行科学的调整，通过节水措施提高对地下水的使用效率，可以起到改善地下水的作用。预计到2 0 30 年，地下水的埋深将维持在2 m左右，将大大减少土壤盐渍化。3.4经济效益分析根据统计资料，按现行农业用水价格0.10 元/m计，通过对本方案的经济效益进行分析，结果显示每万亩产值可达2040万元，土地生态和作物种植总受益几乎提高一倍。4结语利用调控技术，使灌溉生态系统合理配置和地下水可持续利用，是一个十分复杂的过程。营口灌区是典型的农业区，以地下水为农业生产提供了重要的水源。过度开发造成地下水水位持续下降，造成地下水资源枯竭。根据灌区的历史数据，从社会经济、水文、农业生产等方面，对农业生态作物的规划和经济效益进行了优选。建立了地下水CBM模型，以优化用水为目标，对水资源的可持续利用进行数值模拟，结果显示2 0 15 年 2 0 30 年，通过调节地下水，可以使整个灌区的经济效益得到提高，改善生态环境。另一方面，灌区水资源管理还需要进一步完善。通过优化模型（OPM），合理调整耕地类型、农田布局，降低地下水的消耗，使灌区水资源得到最优利用，以满足灌区生产、生活和未来工农业发展的需要。参考文献1高宇星.昌吉州灌区地下水位动态变化特征及成因分析 J.陕西水利,2 0 19,2 2 7（12):5 2-5 3+6 6.2岳春芳，张胜江，韩露.新疆节水灌区平原水库调度规则分析 J.节水灌溉,2 0 17,2 6 6（10)：10 4-10 6.77