调水80亿立方米方案比较与分析

8.2.3.1　水库运行指标分析

方案7、方案8分别为2020远景水平年调水80亿m3情况下不考虑水沙调控及考虑水沙调控方案。

1.出库流量

图8-19为2020远景水平年调水80亿m3情况下调沙与不调沙方案的龙羊峡入库、出库流量长系列变化过程。

图8-19　2020远景水平年调水80亿m3龙羊峡水库长系列入库、出库流量过程

方案7的多年平均出库流量为881m3/s，月平均流量大于2500m3/s的次数为7次。方案8的多年平均出库流量为889m3/s，月平均流量大于2500m3/s的次数为22次。可见，与不调沙方案相比，调沙方案大流量出库过程的次数明显增加，且月最大出库流量出现的时段均为水沙调控时段。此外，水沙调控有效地将丰水年汛期将产生的弃水提前到4月进行水沙调控，如此既有利于冲淤减沙，又有利于防洪减灾，更好地发挥了梯级水库兴利除害的作用。

由于2020远景水平年的供需水量未发生变化，调水80亿m3与调水40亿m3各方案的龙羊峡出库流量过程趋势基本一致，但各月流量均有显著的增加，特别是月最大出库流量增加明显。随着2020远景水平年调水增加到80亿m3，与调水40亿m3、无调水情景下的龙羊峡水库出库流量相比，多年平均出库流量呈现递增的规律，由方案3的631m3/s，增加到方案5的762m3/s，再增加到方案7的881m3/s，由方案4的635m3/s，增加到方案6的763m3/s，再增加到方案8的889m3/s。可见，随着西线调水的实施及调水量级的增加，黄河上游的可调水量增加，龙羊峡水库的出库流量增加，以减少黄河全流域的缺水量，更能提高梯级水库满足供水、发电、水沙调控等多目标调控的能力。

图8-20　2020远景水平年调水80亿m3刘家峡水库长系列入库、出库流量过程

2020远景水平年调水80亿m3调沙与不调沙方案刘家峡入库、出库流量过程如图8-20所示。与调水40亿m3的各方案对比，调水80亿m3的各方案刘家峡出库过程变化趋势与之一致，但各月的出库流量均有显著增加。

2.水库水位

2020远景水平年调水80亿m3各方案龙羊峡水位的长系列变化过程如图8-21所示。方案7的起、末水位分别是2600m、2595.60m，多年平均水位为2594.50m，水库蓄满30次，放空0次，水库处于较高水位运行状态，龙羊峡水库多年平均的蓄水量与补水量基本平衡，调水80亿m3满足了黄河全流域的供水需求。方案8的起、末水位分别是2600m、2549.50m，多年平均水位为2567.30m，水库蓄满8次，放空7次，水位较方案7的末水位下降46.1m。可见，长系列的水沙调控运行减小了梯级水库的蓄水量，水库库满率减少，库空率增加，致使水库处于较低水位运行。

图8-21　2020远景水平年调水80亿m3龙羊峡水库长系列水位变化过程

与方案3、方案5相比较，方案7的水位变幅不大，多年平均水位2594.50m，均高于方案3、方案5的2578m、2586.60m；末水位2595.60m，均远高于方案3、方案5的2551.60m、2556m。与方案4、方案6相比较，方案8的水位变化趋势基本与之一致，多年平均水位2567.30m，均高于方案4、方案6的2570.30m、2572.80m；末水位2595.60m，均远高于方案4、方案6的2544m、2546.80m。可见，随着2020远景水平年调水增加到80亿m3，与调水40亿m3、无调水情景下的龙羊峡水库水位相比，末水位、多年平均水位均呈现递增的规律。

2020远景水平年调水80亿m3方案7、方案8刘家峡水库水位变化过程如图8-22所示。方案7中，刘家峡水库蓄满19次，放空0次，多年平均水位为1722.60m。方案8中，刘家峡水库蓄满27次，放空0次，多年平均水位为1724.5m。可见，水沙调控运行增加了水库的库满率，水库调蓄能力得到充分发挥，与2020远景水平年未调水、调水40亿m3各方案的规律一致。

与2020远景水平年未调水、调水40亿m3各方案的库空率、库满率对比，方案8的库空率、库满率均大于其他方案，说明水沙调控运行提高了龙刘水库的利用效率，最大化地发挥了梯级水库的调节潜力，实现了多目标调控目标。

8.2.3.2　水电站调控指标分析

1.供水目标(www.xing528.com)

图8-22　2020远景水平年刘家峡水库长系列水位变化过程

图8-23为2020远景水平年调水80亿m3情景下，兰州断面需水量与实际供水量长系列变化过程。方案7的多年平均供水量为373.90亿m3，方案8的多年平均供水量为376.50亿m3。在相同的需水及来水过程下，方案8的多年平均供水量与方案7接近，且方案7、方案8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80亿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8-23　2020远景水平年调水80亿m3兰州断面供水过程

与2020远景水平年无调水、调水40亿m3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无调水的296亿m3、调水40亿m3的337亿m3，分别增加到方案7、方案8的373.90亿m3、376.50亿m3，供水量大幅度增加，较兰州断面2020远景水平年需水量270亿m3，增加供水量103.90亿m3、106.50亿m3，在满足了兰州断面供水要求的前提下，大大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80亿m3情景下，水沙调控运行并未影响黄河全流域的供水目标，反而增加了兰州断面的供水量。

2.发电目标

图8-24为2020远景水平年调水80亿m3情景下，方案7、方案8的黄河上游梯级发电量长系列变化过程。方案7的梯级多年平均发电量为583.7亿k W·h，方案8的梯级多年平均发电量为576.1亿k W·h，较方案7减少发电量7.6亿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。

图8-24　2020远景水平年调水80亿m3梯级水库发电量变化过程

与2020远景水平年无调水、调水40亿m3方案相比，调水80亿m3的梯级水库发电量呈递增趋势，即方案7、方案8的梯级发电量大于方案3、方案4、方案5、方案6，即无论是否考虑水沙调控，西线调水的调水80亿m3均提高了黄河上游的梯级发电量。方案7、方案8的梯级发电保证率均为96.3%，均高于无调水、调水40亿m3各方案的级发电保证率。可见，2020远景水平年调水80亿m3大幅提高了黄河上游梯级发电量和发电保证率。

3.水沙调控目标

在满足2020远景水平年综合用水要求下，梯级水库实施长系列水沙调控运行。方案8的水沙调控次数为22次，平均2.5年1次，且水沙调控持续的时间延长至30天。调沙年份分别为1956—1957年、1961年、1964年、1966—1968年、1970年、1972年、1976—1978年、1982—1987年、1989—1990年、1992年、2010年。

与2010现状水平年、无调水、调水40亿m3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8水沙调控持续30天的次数为22次，调水80亿m3的水沙调控能力得到显著提高。

综上所述，对比分析2020远景水平年无调水、调水40亿m3、调水80亿m3各方案的计算结果见表8-4，可以得到以下结论：

（1）各方案调沙方案较不调沙方案相比，梯级发电量减少，兰州断面供水量增大，即水沙调控目标对于发电量目标产生负面影响，对于供水目标产生正面影响。

（2）南水北调西线调水量的增加，提高了梯级水库的水沙调沙能力和水库利用效率。

（3）南水北调西线调水有利于提高黄河上游梯级发电量和兰州断面供水量，且随着调水量级的加大，梯级发电量、发电保证率、兰州断面供水量显著增加。

表8-4　2020远景年不同调水情景各方案计算结果