分析调水80亿m3方案13和方案14

8.3.3.1　水库运行指标分析

方案13、方案14分别为2030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

2030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如图8-37所示。方案13多年平均出库流量为881m3/s，月平均流量大于3000m3/s的次数为4次，均出现在偏丰水年及特丰水年的汛期。方案14的多年平均出库流量为887m3/s，月平均流量大于3000m3/s的次数为27次，且均为水沙调控时段。可见，调沙方案大流量出库过程的次数明显增加，且水沙调控有效地将丰水年汛期产生的弃水提前到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。

图8-37　2030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

由于2030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，但龙羊峡多年平均出库流量随着调水的实施和调水量的增加呈现递增的规律。具体表现为：不考虑调沙时，多年平均出库流量由方案9的630m3/s增加到方案11的756m3/s，再增加到方案13的881m3/s；考虑调沙时，多年平均出库流量由方案10的634m3/s增加到方案12的761m3/s，再增加到方案14的887m3/s，与2020远景水平年得到的规律一致。可见，随着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，以补充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。

与2020远景水平年调水80亿m3的方案8相比，2030远景水平年方案14的多年平均出库流量与之相差不大，但月平均流量大于3000m3/s的次数较方案8增加了6次，即在相同的调水量条件下，2030远景水平年的水沙调控能力更强。主要原因是：2030远景水平年兰州断面需水量较2020远景水平年减少7亿m3，在调水量均为80亿m3的条件下，供水量的减少使梯级水库可调水量持续增加，可调水量转变为水沙调控水量，提高了2030远景水平年方案14的水沙调控能力。

图8-38　2030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

2030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8-38所示。与2030远景水平年无调水、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的增加。具体表现在：不考虑调沙时，刘家峡水库的多年平均出库流量由方案9的798m3/s，增加到方案11的924m3/s，再增加到方案13的1049m3/s，且出库流量大于3000m3/s的次数由方案9的4次，增加到方案11、方案13的5次；考虑调沙时，多年平均出库流量由方案10的802m3/s，增加到方案12的929m3/s，再增加到方案14的1056m3/s，且出库流量大于3000m3/s的次数由方案10的0次，增加到方案12的19次，再增加到方案14的27次。可见，调水量级的增加使得刘家峡水库的多年平均出库流量和大出库流量次数增加，梯级水库的水沙调控能力增强。

图8-39　2030远景水平年调水80亿m3龙羊峡水库长系列水位变化过程

2.水库水位

2030远景水平年调水80亿m3各方案龙羊峡水库水位长系列变化过程如图8-39所示。方案13的末水位为2596m，多年平均水位为2596m，处于高水位运行状态，水库蓄满22次，放空0次。方案14的末水位为2564.10m，多年平均水位为2574.60m，远低于方案13的末水位和多年平均水位，水库蓄满7次，放空5次。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。但水沙调控运行提高了龙羊峡水库的利用效率，最大化地发挥了梯级水库的调节潜力，与2020远景水平年调水80亿m3各方案的规律一致。

将2030远景水平年调水80亿m3龙羊峡水位变化过程与无调水、调水40亿m3各方案对比分析。不考虑调沙时，随着调水量的增加，龙羊峡水库多年平均水位呈明显的上升趋势，由方案9的2580.60m增加到方案11的2590.90m，再增加到方案13的2596m；水库蓄满次数均呈明显的上升趋势，由方案9的10次，增加到方案11的20次，再增加到方案13的22次；水库放空次数均呈明显减少，由方案9的4次增加到方案11、方案13的5次。考虑调沙时，随着调水量的增加，龙羊峡水库多年平均水位抬高，水库放空次数均呈现出减少趋势，由方案10的7次，减少至方案12的6次、方案14的5次。由此可见，不考虑调沙时，随着调水量的增加，龙羊峡多年平均水位持续抬高，末水位更接近正常高水位蓄满率提高，库容率减少；考虑调沙时，随着调水量的增加，龙羊峡水库的库空率减少，库水位抬高，水沙调控能力持续增强。

与2020远景水平年调水80亿m3的方案8相比，2030远景水平年调水80亿m3方案14的末水位较方案8提高了14.6m，多年平均水位抬高了7.3m。可以看出：均调水80亿m3，但2030远景水平年龙羊峡水库月平均流量大于3000m3/s的次数较方案8增加了6次，水库保持更高水位运行，且水沙调控能力大幅提高，主要与2020远景水平年兰州断面需水量减少7亿m3有关。

2030远景水平年调水80亿m3刘家峡水库水位变化过程如图8-40所示。方案13中，刘家峡水库蓄满20次，放空0次，多年平均水位1723.20m。方案14中，刘家峡水库蓄满21次，放空0次，多年平均水位1723.70m。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、2030远景水平年各方案的规律一致。

图8-40　2030远景水平年调水80亿m3刘家峡水库长系列水位变化过程

与2030远景水平年调水40亿m3各方案相比，2030远景水平年调水80亿m3各方案的水位变幅更大。可以看出，调水量的增加，提高了刘家峡水库的库容利用效率，最大化地发挥了梯级水库的调节潜力，增强了梯级水库的水沙调控能力。

与2020远景水平年调水80亿m3各方案对比，方案13的多年平均水位较方案7抬高了0.6m，蓄满次数增加1次；方案14的多年平均水位较方案8降低了0.8m，蓄满次数减少6次。可以看出，不考虑调沙时，调水量的增加使刘家峡水库处于更高水位运行，库满率增加，提高了库容利用效率；考虑调沙时，调水量的增加导致库满率减少，但龙羊峡、刘家峡梯级水库的水沙调控能力大幅提高。

8.3.3.2　水电站调控指标分析(www.xing528.com)

1.供水目标

图8-41为2030远景水平年调水80亿m3情景下，方案13、方案14的兰州断面需水量与实际供水量长系列变化过程。方案13兰州断面月平均实际供水量为31.10亿m3，最大值为124.30亿m3，最小值为10.90亿m3，多年平均供水量为373.80亿m3。方案14兰州断面月平均实际供水量为31.30亿m3，最大值为94亿m3，最小值为10.90亿m3，多年平均供水量为375.80亿m3。方案13、方案14兰州断面年供水保证率均为76.4%，高于设计值75%。可以看出，2030远景水平年调水80亿m3考虑或不考虑水沙调控时，兰州断面多年平均供水量相差不大，说明龙羊峡、刘家峡梯级水库长系列运行能够满足下游的供水需求。

图8-41　2030远景水平年调水80亿m3兰州断面供水过程

2030远景水平年调水80亿m3情景下方案13、方案14与调水40亿m3情景下方案11、方案12及无调水情景下方案9、方案10的供水量进行对比，调沙与不调沙时的兰州断面多年平均供水量大小关系为：调水80亿m3情景＞调水40亿m3情景＞无调水情景，即随着调水量的增加，兰州下游的供水量显著增加，黄河全流域的缺水量大幅减少，极大地缓解了2030远景水平年的水资源供需矛盾，与2020远景水平年调水80亿m3供水目标分析的规律一致。

与2020远景水平年调水80亿m3情景下各方案相比，方案13兰州断面多年平均供水量较方案7减少了0.10亿m3，方案14兰州断面多年平均供水量较方案8减少了0.70亿m3。主要原因是：兰州断面需水量由2020远景水平年的270亿m3减小至2030远景水平年的263亿m3，减少7亿m3，造成2030远景水平年各方案的兰州断面的多年平均供水量略有减少，但均满足兰州断面的供水要求，与2030远景水平年调水40亿m3各方案的结论和规律一致，且随着需水的减少、调水量维持80亿m3不变，黄河全流域水资源的供需矛盾得到进一步缓解。

2.发电目标

图8-42为2030远景水平年调水80亿m3情景下，方案13与方案14的黄河上游梯级发电量长系列变化过程。方案13、方案14的梯级多年平均发电量分别为583.9亿kW·h、574.9亿k W·h，梯级发电保证率均为96.3%，均高于设计保证率90%的设计要求。可见看出，2030远景水平年调水80亿m3各方案均能满足梯级水库的发电需求，且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，进一步论证了发电目标与水沙调控目标之间的对立关系。

图8-42　2030远景水平年调水80亿m3梯级水库发电量变化过程

将2030远景水平年调水80亿m3的梯级水库发电量与调水40亿m3及无调水各方案对比分析可知：随着西线调水的实施及调水量级的加大，梯级水库发电量呈递增趋势，与2020远景水平年调水80亿m3情景时发电目标所得到的结论与规律一致。因此，2030远景水平年调水80亿m3提高了黄河上游梯级发电量，且随着调水量级的加大，梯级发电量持续增加。

与2020远景水平年调水80亿m3各方案比较，2030远景水平年调水80亿m3方案13梯级水库发电量较方案7减少了0.2亿k W·h，方案14较方案8减少了1.2亿k W·h，梯级水库发电量呈递减趋势。主要原因与2030远景水平年较2020远景水平年兰州断面需水量减少7亿m3有关。可见，供水量的减少，引起梯级发电量的减少，供水与发电目标呈正相关关系。

3.水沙调控目标

在满足2030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，控制流量为2580m3/s，持续时间为30天。由方案14可知，长系列55年中可进行水沙调控的最大次数为27次，水沙调控频率平均2年1次，调沙能力较为理想。调沙年份分别为1956—1957年、1961年、1963—1964年、1967—1968年、1970年、1972年、1975—1978年、1981—1987年、1989—1990年、1992年、1998年、2005—2006年、2009—2010年。

与2030远景水平年调水40亿m3、无调水各方案相比，2030远景水平年调水80亿m3方案14的水沙调控次数较方案12增加了8次，较方案6持续时间为14天的水沙调控次数增加了6次；水沙调控频率由方案6的2.6年1次延长至方案12的3.0年1次，最终缩短至方案14的2年1次。可见，随着西线调水的实施及调水量级的加大，黄河上游梯级水库长系列水沙调控的力度和频率持续增强，调控能力持续递增，与2020远景水平年各方案水沙调控目标的结论与规律一致。

与2020远景水平年调水80亿m3的方案8相比，在相同的控制流量和持续时间前提下，方案14的水沙调控次数较方案8增加5次，频率由方案8的2.5年1次缩短至2.0年1次，方案14水沙调控能力得到显著提高。主要原因是：2030远景水平年兰州断面需水量较2020远景水平年减少7亿m3，供水量的减少使得梯级水库可调水量增加，可调水量转变为水沙调控水量，提高了方案14的水沙调控能力。

综上所述，对比分析2030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8-5，可以得到以下结论：

表8-5　2030远景水平年不同调水方案计算结果统计表

（1）各方案中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；发电与供水目标呈正相关关系。

（2）调水量的增加提高了梯级水库的水沙调沙能力和水库的利用效率。

（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。

（4）与2020远景水平年各对应方案相比，2030远景水平年各方案的梯级水库水沙调控能力持续增强，梯级发电量减少，保证率提高，兰州断面的多年平均供水量减少，水库多年平均水位抬高。可见，随着需水量减少7亿m3，兰州断面的供水减少，发电量减少，但梯级水库的蓄能增加，使龙羊峡、刘家峡梯级水库的可调水量增加，水沙调控的能力增强。