2010年合理库容分析：现状水平探究

梯级水库的合理库容，即从长系列梯级水库所需库容规模变化过程，分析龙羊峡、刘家峡多年库容规模，将水库库容规模排频，寻求水库的合理库容。2010现状水平年梯级水库库容变化如图7-2所示。将长系列的水库库容变化过程依次排频，得到现状水平年2010年水库库容频率曲线，如图7-3所示。选取水库的库容频率90%，对应的库容规模即为水库所需兴利库容。

不考虑调沙时，图7-2中方案1龙羊峡水库的库容变化在1956—2001年和2002—2010年具有明显的分段特征：①1956—2001年，龙羊峡水库库容规模最大值为86.90亿m3，最小值为24.90亿m3，极值的变幅为62亿m3，多年平均值为47.30亿m3；②2002—2010年，最大值为131.20亿m3，最小值为39.10亿m3，极值变幅为92.10亿m3，多年平均值为79.30亿m3，较1956—2001年变幅明显增大。主要原因是：长系列多年均采用“87分水方案”的需水量，因此在需水量相同的条件下，长系列水库的库容规模主要与多年来水过程相关。研究发现，1956—2001年龙羊峡多年平均入库径流量为202.90亿m3，而2002—2010年龙羊峡多年平均入库径流量为177.20亿m3，减小了25.70亿m3；此外，出现枯水年的频率也由1956—2001年间的20%略微增加到25%，出现枯水年的概率增加。在多年平均径流量减小及枯水年频率增加的双重影响下，2001年以后的龙羊峡水库所需存蓄的兴利库容增加。

图7-2　方案1、方案2的长系列库容规模变化

在图7-2中，方案2考虑调沙时，龙羊峡、刘家峡调沙年份的库容规模均大于方案1不调沙时水库的库容值。由图7-2（a）可知，当1975—1980年梯级水库连续多年调沙时，龙羊峡水库所需的库容规模持续增大。

由图7-3可知，同一频率下，方案2考虑调沙的梯级水库库容规模大于方案1不考虑调沙时的相应值，反映出梯级水库长系列运行考虑水沙调控时，较不考虑水沙调控需要更大的库容规模。

由图7-2和图7-3分析，可以得到如下结论：(www.xing528.com)

（1）当水沙调控的控制流量为2580m3/s、调控时间14天时，龙羊峡、刘家峡在56年的长系列运行中水沙调控的次数有26次，平均两年1次。调沙年份分别为1961年、1963—1969年、1975—1980年、1982—1990年、1993年、1998—1999年，水沙调控所在年份的库容规模明显增大。特别地，1963—1969年、1975—1980年、1982—1990年持续多年连续开展水沙调控运行时，龙羊峡、刘家峡库容规模增幅最大。

图7-3　现状水平年水库库容频率曲线

（2）方案1不考虑调沙时，龙羊峡、刘家峡的合理库容值分别为75.30亿m3、17.90亿m3；方案2考虑调沙时，龙羊峡、刘家峡的合理库容值分别为139.80亿m3、28.20亿m3，方案2比方案1龙羊峡、刘家峡所需的合理库容较大，说明长系列水沙调控需要更大的调节库容。

（3）现有的龙羊峡兴利库容为193.50亿m3，刘家峡现有兴利库容为33.40亿m3，均大于方案1及方案2中梯级水库所需的最大调节库容，特别是方案1不考虑调沙时，龙羊峡、刘家峡的合理库容远小于龙羊峡、刘家峡库容的设计值。引起这一现象的原因主要有两个方面：一方面，现有的龙羊峡、刘家峡兴利库容设计值所基于的水文资料为1919—1998年逐月径流序列，而本节所采用的径流序列为1956—2010年逐月径流资料，计算序列的不同，特别是本节采用的径流序列与龙羊峡、刘家峡设计值依据的径流序列相比较来水量减少，使得本节中计算获得的梯级水库合理库容偏小；另一方面，龙羊峡、刘家峡梯级水库设计之初的主要任务是以发电为主，兼顾灌溉、供水等其他兴利目标，因此梯级水库兴利库容的设计值较大。而在近年来黄河上游天然径流量呈减小的趋势下，龙羊峡、刘家峡的运行原则逐渐转变为“电调服从水调”方式，本节将供水作为梯级水库调度运行的主要目标，主要任务的不同也导致了获得的龙羊峡、刘家峡合理库容较设计值偏小。

综上所述，梯级水库长系列水沙调控所需的库容规模较不调沙的库容规模大，且龙羊峡、刘家峡现有的调节库容能够满足2010现状水平年的发电、供水、水沙调控等综合利用要求。