分析方案9和方案10，不考虑调水

8.3.1.1　水库运行指标分析

方案9、方案10分别为2030远景水平年无西线调水情况下不考虑水沙调控及考虑水沙调控的方案。

1.出库流量

图8-25为2030远景水平年无调水情况下方案9与方案10的龙羊峡入库、出库流量的长系列变化过程。由图8-25可知，水沙调控运行显著改变了龙羊峡的出库流量规律，与方案9变幅较大的出库流量过程不同，水沙调控运行使方案10的龙羊峡出库流量过程趋于两阶段内的平稳化，与2010现状水平年、2020远景水平年的变化规律一致。

与2010现状水平年、2020远景水平年无调水方案相比，2030远景水平年无调水情况下各方案的多年平均出库流量略有增加，但仍未缓解全流域的水资源供需矛盾。主要原因是：随着黄河流域社会经济水平的发展，兰州断面需水量将由2010现状水平年的238亿m3增加至2020远景水平年270亿m3后，至2030远景水平年，在采取强化节水的措施下，兰州断面需水量较2020远景水平年将减少7亿m3，降低到263亿m3。因此，2030远景水平年龙羊峡入库、出库流量的变化过程与2020远景水平年规律一致。即使2030远景水平年需水量略有减少增加，但流域内缺水率居高不下，导致黄河全流域水资源供需矛盾加剧，亟需跨流域调水以缓解水资源的供需矛盾。

图8-25　2030远景水平年无调水龙羊峡水库长系列入库、出库流量过程

刘家峡入库、出库流量过程如图8-26所示。与2020远景水平年不考虑调水的方案3、方案4的变化规律一致，即不考虑水沙调控目标时，刘家峡水库配合龙羊峡梯级水库联合调度，龙羊峡水库承担供水的主要任务，刘家峡对龙羊峡出库流量和区间流量过程进行调节，以满足兰州断面的供水要求。考虑水沙调控目标后，刘家峡出库流量与龙羊峡具有高度的一致性。

由2010现状水平年、2020远景水平年不调水、2030远景水平年不调水各方案的对比分析可知：随着黄河流域社会经济水平的发展，龙羊峡、刘家峡联合调度能够满足2030远景水平年兰州断面的需水量和保证率的下限值，但黄河流域内多年平均缺水量将由2020远景水平年的75.30亿m3，增加到2030远景水平年104.20亿m3，流域内缺水率由2020远景水平年的14.5%，增加到2030远景水平年19%，导致黄河全流域水资源供需矛盾加剧，缺水量增加，对黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控产生了巨大的负面影响。亟须跨流域调水，以缓解未来水资源的供需矛盾。

2.水库水位

2030远景水平年无调水各方案龙羊峡水库水位的长系列变化过程，反映了2020远景水平年供需条件下多年调节水库的运行过程，如图8-27所示。方案9的起、末水位分别是2600m、2560.70m，56年的长系列过程中水库蓄满13次，放空4次，多年平均水位为2580.60m。方案9龙羊峡水位变化的长系列过程呈现明显分段特性：1956—2000年水位在2560～2600m之间变动，2001—2010年内水位在2530～2575m之间变动，绝大多数时段水库水位低于多年平均水位。主要原因是：2030远景水平年随着黄河流域经济社会的发展，兰州断面需水量由2010现状水平年的238亿m3增加至263亿m3，加之2001年后黄河上游天然来水剧减，出现特枯年份和连续枯水年，龙羊峡需加大出库流量以保证供水目标，水位下降速度加快，导致水位剧减，与2010现状水平年、2020远景水平年各方案的规律一致。方案10的起、末水位分别是2600m、2544m，末水位较方案9降低了24.7m，56年的长系列过程中水库蓄满7次，均发生在1956—1990年，放空7次，多年平均水位为2574.60m。将方案9、方案10对比分析可知：水沙调控运行造成龙羊峡水库库满率降低，库空率增加，水库多年平均水位大幅降低，与2010现状水平年、2020远景水平年龙羊峡水库的长系列变化规律一致。

图8-26　2030远景水平年无调水刘家峡水库长系列入库、出库流量过程

图8-27　2030远景水平年无调水龙羊峡水库长系列水位变化过程

与2010现状水平年、2020远景水平年无调水各水沙调控方案的龙羊峡水位相比，2030远景水平年无调水的多年平均水位由方案2的2581.40m降至方案4的2570.30m，之后又升至方案10的2574.60m；蓄满次数由方案2的7次降至方案4的4次又升至方案10的7次；各方案的多年平均水位和蓄满次数均经历了先降后升的变化过程。放空次数由方案2的1次增至方案4的10次，之后又降至方案10的7次，放空次数均经历了先升后降的变化过程。可见，随着2030远景水平年需水量的大幅增加，各方案龙羊峡水库的多年平均水位降低，库满率降低，库空率增加；随着2030远景水平年兰州断面需水量较2020远景水平年的减少，各对应方案龙羊峡水库的多年平均水位抬高，库满率增加，库空率减少，呈现出截然相反的变化规律。总体来说，随着远景年兰州断面需水量的增加，龙羊峡水库充分发挥多年水库的调节能力，蓄丰补枯，水库利用效率大幅提高，以满足供水要求。但是，黄河流域内缺水量较2010现状水平年大幅增加，加剧了水资源供需矛盾，直接威胁黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控，亟需跨流域调水，以缓解未来水资源的供需矛盾。

2030远景水平年无调水时刘家峡水库水位变化过程如图8-28所示。由图8-28可知，2030远景水平年调沙与不调沙方案刘家峡水库水位变化的差异不大。方案9、方案10对应的刘家峡水库起、末水位相同，多年平均水位相同，且方案9与方案10刘家峡水库水位的变化过程具有一致的同步性，且呈现明显的阶段特征：1956—2000年，方案9、方案10刘家峡水库水位在1736～1735m之间波动；2000—2010年，方案9、方案10刘家峡水库水位在1705～1735m之间波动，水位变化幅度和变化频率增大，水库的蓄丰补枯能力明显加强，与2020远景水平年无调水时方案3与方案4对比分析得到的结论和规律一致。

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图8-28　2030远景水平年无调水刘家峡水库长系列水位变化过程

与2010现状水平年、2020远景水平年无调水各方案相比，2030远景水平年无调水各方案刘家峡水库水位的变化趋势与之一致，特别是与2020远景水平年呈现出高度的一致性。随着兰州断面需水量的增加，刘家峡水库的多年平均水位持续增加，水库几乎年年蓄满，长期保持高水位运行状态。可见，水资源供需矛盾的加剧，使得刘家峡水库最大限度地利用其年调节库容，水库水位变幅和频率增加，水库的利用效率提高，以满足各方案各目标的调控要求。但水沙调控运行对刘家峡水库多年平均水位和库满率的影响不大。

8.3.1.2　水电站调控指标分析

1.供水目标

图8-29为2030远景水平年无调水情况下，方案9与方案10兰州断面需水量与实际供水量的长系列变化过程。2030远景水平年兰州断面年需水总量为263亿m3，方案9的多年平均供水量为295亿m3，方案10的多年平均供水量为296亿m3。在相同的需水过程下，方案10的多年平均供水量与方案9接近，且两方案的多年平均供水量均高于兰州断面需水量。方案9、方案10兰州断面年供水保证率均为76.4%，高于设计值75%。可见，2030远景水平年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能满足兰州断面的供水需求，且水沙调控运行下的方案增加了兰州断面的供水量。

图8-29　2030远景水平年无调水兰州断面供水过程

随着黄河流域总需水量的增加，兰州断面需水量由2010现状水平年的238亿m3增加到2020远景水平年的270亿m3，至2030远景水平年的263亿m3。但是，与2010现状水平年、2020远景水平年无调水各方案相比，方案9、方案10的多年平均供水量与之相当，主要原因是：2010现状水平年龙羊峡、刘家峡水库的弃水多，所占兰州断面供水量比例大，2020、2030远景水平年无调水情况下龙羊峡、刘家峡水库的弃水较少。

2.发电目标

图8-30为方案9、方案10的黄河上游梯级发电量长系列变化过程。方案9、方案10的梯级多年平均发电量分别为450.5亿k W·h、452.5亿k W·h，梯级发电保证率为91%，均高于90%的设计保证率要求。可见，2030远景水平年无调水时各方案均能够满足黄河上游梯级水库的发电要求。

图8-30　2030远景水平年无调水梯级水库发电量变化过程

与2010现状水平年各方案相比，方案9较方案1、方案10较方案2的梯级多年平均发电量均明显增加，说明随着黄河流域总需水量的增加，梯级水库出库流量增加，梯级发电量增加。与2020远景水平年各方案相比，方案9、方案10的梯级多年平均发电量与之相当。在2030远景水平年未调水条件下，需水量的增加，加剧了水沙调控与发电之间的矛盾。

3.水沙调控目标

以1956—2010年黄河上游长系列径流资料为基础，在满足2020远景水平年综合用水要求的条件下，实施长系列水沙调控的流量为2580m3/s，持续时间为14天。由水沙调控的计算结果可以看出：方案10长系列55年中可进行水沙调控的最大次数为21次，平均2.6年1次，调沙年份与2020远景水平年无调水方案相同。

与2010现状水平年调沙方案2相比，2030远景水平年无调水方案10的调控次数较减少了5次，调控频率由2年1次延长至2.6年1次。主要原因是：黄河流域兰州断面需水量将由2010现状水平年的238亿m3增大至2030远景水平年的263亿m3。由此看出：黄河流域兰州断面需水量的增加，减少了水沙调控的次数，降低了梯级水库水沙调控的能力。

与2020远景水平年无调水时调沙方案4相比，方案10的调控次数较方案4增加了2次，水沙调控的力度显著增强。主要原因是：黄河流域兰州断面需水量将由2020远景水平年的270亿m3减小至2030远景水平年的263亿m3，供水量的减少增加了梯级水库群的可调水量，水沙调控力度增强。