调水40亿立方米方案比较与分析

假定南水北调西线调水40亿m3是均匀的调水过程，除每年的12月因供水管道检修而不调水外，其余月份均匀调水，则龙羊峡的入库径流过程产生相应变化。本节将从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5和考虑水沙调控运行方案6的计算结果。

8.2.2.1　水库运行指标分析

1.出库流量

2020远景水平年调水40亿m3情况下，方案5、方案6的龙羊峡入库、出库流量长系列变化过程如图8-13所示。不考虑水沙调控目标，方案5的多年平均出库流量为762m3/s，最大值为3215m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为9次。考虑水沙调控目标，方案6的多年平均出库流量为763m3/s，最大值为3205m3/s，月平均流量大于2000m3/s的次数为17次。相比之下，方案5与方案6的多年平均出库流量相差不大，但方案6的大流量出库过程较方案5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，出库流量满足水沙调控的次数为16次，即长系列调沙16次。

图8-13　2020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3的5次增加到方案5的9次，由方案4的0次增加到方案6的17次。特别地，方案4中水沙调控月份的流量超过1600m3/s、持续14天的次数为19次，方案6中水沙调控月份的流量超过3000m3/s、持续30天的次数为16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，持续时间由14天增加到30天，水沙调控的力度和强度均显著加强。

2020远景水平年调水40亿m3方案5、方案6的刘家峡入库、出库流量过程如图8-14所示。不考虑水沙调控目标，方案5中刘家峡水库的入库、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8-14（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。方案5中刘家峡水库出库流量与方案3的变化过程基本一致，但各月出库流量均有明显的增加。考虑水沙调控目标，方案6的出库流量较方案4相比，水沙调控的年份变化不大，但水沙调控月份的流量显著增加，由方案4出库流量的1600～2200m3/s、持续14天，增加到方案6的3100～3400m3/s、持续30天。由此可见，南水北调西线40亿m3调水量，极大地增加了龙羊峡、刘家峡梯级的可调水量，显著增强了水沙调控的力度和强度。

图8-14　2020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.水位

2020远景水平年调水40亿m3方案5、方案6龙羊峡水库水位长系列变化过程如图8-15。

不考虑水沙调控时，方案5的末水位为2556m，较方案3无调水时的末水位高出4.4m。多年平均水位为2586.60m，较方案3无调水时的多年平均水位高出8.6m。考虑水沙调控时，方案6的末水位为2546.80m，较方案4无调水时的末水位高出2.8m。多年平均水位为2572.80m，较方案4的多年平均水位2570.30m高出2.5m。可见：调水40亿m3，龙羊峡末水位和多年平均水位升高，水库保持较高水位运行。

与不调水各方案相比，水库的蓄满次数由方案3的12次增加到方案5的17次，由方案4的4次增加到方案6的12次；放空次数由方案3的4次降低到方案5的1次，由方案4的10次降低到方案6的6次。

图8-15　2020远景水平年调水40亿m3龙羊峡水库长系列水位变化过程

2020远景水平年调水40亿m3方案5、方案6刘家峡水库水位变化过程如图8-16所示。(www.xing528.com)

图8-16　2020远景水平年调水40亿m3刘家峡水库长系列水位变化过程

方案5中，刘家峡水库蓄满21次，放空0次，最低水位1696m，多年平均水位为1726.80m。方案6中，刘家峡水库蓄满32次，放空0次，最低水位1696m，多年平均水位为1729.10m。可见，水沙调控运行增加了水库的蓄满率，水库调蓄能力得到充分发挥。与无调水方案相比，调水方案的多年平均水位较低，且库满率较无调水方案均有大幅度的下降，主要原因是：调水方案增加了水沙调控力度、强度，致使水沙调控的流量、水量大幅增加，导致刘家峡的多年平均水位较低。

由此可见，调水40亿m3，龙羊峡水库的库满率增加、库空率减少，水库保持较高水位运行；刘家峡水库的库满率减少，水库的多年平均水位降低，与龙羊峡水位变化相反；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，与2010现状水平年的结论一致。

8.2.2.2　水电站调控目标分析

1.供水

图8-17为2020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5中兰州断面月平均实际供水量为28亿m3，多年平均供水量为336.40亿m3。考虑水沙调控目标，方案6中兰州断面月平均实际供水量为28.1亿m3，多年平均供水量为337亿m3。在相同的需水及来水过程下，方案6的多年平均供水量与方案5接近，且方案5、方案6兰州断面年供水保证率均为76.4%，高于设计值75%。因此，2020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。

与2020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3、方案4的296亿m3均增加到方案5、方案6的337亿m3，增加供水量41亿m3，较兰州断面2020远景水平年需水量270亿m3，增加供水量67亿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2020远景水平年的水资源供需矛盾。此外，由上述分析可以看出，调水40亿m3情景下，水沙调控运行并未影响黄河全流域的供水目标。

图8-17　2020远景水平年调水40亿m3兰州断面供水过程

2.发电

图8-18为2020远景水平年调水40亿m3情景下，方案5、方案6的黄河上游梯级发电量长系列变化过程。不考虑水沙调控目标，方案5的梯级多年平均发电量为522.8亿k W·h。考虑水沙调控目标，方案6的梯级多年平均发电量为516.1亿k W·h，较方案5减少发电量6.7亿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。

与无调水情景比较，方案5、方案6的梯级发电量均大于方案3、方案4，即无论是否考虑水沙调控，西线调水的调水40亿m3提高了黄河上游的梯级发电量。方案5不考虑水沙调控目标时，梯级发电保证率为94.5%；方案6考虑水沙调控目标时，梯级发电保证率也为94.5%，均高于无调水情景下的发电保证率91%。可见，2020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。

3.水沙调控

图8-18　2020远景水平年调水40亿m3梯级水库发电量变化过程

由方案6的计算结果可知，在满足2020远景水平年综合用水要求下，长系列55年中进行水沙调控的16次，平均3.4年1次，且水沙调控持续的时间延长至30天。与2010现状水平年和无调水情景下的水沙调沙方案相比，方案2水沙调控持续14天的次数为26次，方案4水沙调控持续14天的次数为19次，方案6水沙调控持续30天的次数为16次，方案6的水沙调控能力得到显著提高。主要原因是：2020远景水平年调水40亿m3，不仅满足了供水要求，且增加了黄河上游的可利用水资源量，使得梯级水库可调水量增大，提高了梯级水库水沙调控的能力。