龙羊峡、刘家峡、黑山峡的调控计算结果分析

考虑正在规划的黑山峡水利工程建设投产后，参与黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控的情况。因此，参与水沙调控的水库在未来远景年中有龙羊峡、刘家峡和黑山峡。将黑山峡水库暂按一级开发模式考虑，参与梯级水库群水沙联合调度计算。

根据4.1.2节黑山峡水库投产运行后水沙调控运行方式可知，黑山峡水库投产运行后，对龙羊峡、刘家峡水库的下泄流量进行反调节。对于研究区域水沙调控而言，黑山峡水库参与水沙联合调度，可更为准确地控制下河沿断面以下河段的断面流量，消除刘家峡水库长距离水沙调控中水流时滞效应对水沙调控的影响。由龙羊峡、刘家峡水库水沙调控各方案的计算结果，刘家峡水库控制着兰州断面的下泄流量，进而控制着下游沙漠宽谷河段水沙调控的控制流量。由于控制流量大，刘家峡水库下泄流量大于最大过机流量产生弃水，造成发电量、发电效益的损失。黑山峡参与水沙联合运行后，下游断面流量控制的主体由黑山峡承担。由于黑山峡水电站装机容量大，最大过机流量大，可有效减少龙羊峡—刘家峡区间以及刘家峡以下梯级水电站群水沙调控期间的弃水流量，增加梯级水电站群的发电效益。

9.2.2.1　龙羊峡、刘家峡、黑山峡调控方案计算结果

按照龙羊峡、刘家峡、黑山峡水库水沙调控运行方式，对表6-7中黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控方案集中的方案9、方案12进行计算，计算结果见表9-4。

表9-4　黑山峡参与水沙调控的计算结果

9.2.2.2　调控成果分析(www.xing528.com)

由方案9、方案12的计算结果可知，与方案7、方案11同等条件下龙羊峡、刘家峡水库参与水沙调控相比，黑山峡参与水沙调控后，各区间泥沙冲刷量无增减，水沙调控效果无变化，对黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控目标无影响，对发电、供水、防凌防洪等目标有明显的改变。主要原因是：由黑山峡水库控制的黄河上游沙漠宽谷河段入口下河沿断面的流量未发生变化，加之下河沿—头道拐河段的区间来水、引水与同等条件下的水沙调控方案一致，因此，各断面的调控流量不变，含沙量不变，冲淤效果与对应方案相同。

黑山峡水库参与水沙调控，主要贡献在于减少了整个梯级水库群的弃水流量，不仅避免了龙羊峡、刘家峡水库产生弃水，黑山峡水库弃水流量较原方案中梯级弃水流量大幅减少。方案7中龙羊峡、刘家峡水库弃水流量分别为194m3/s、1253m3/s，方案9中龙羊峡、刘家峡水库无弃水流量，且黑山峡水库的弃水流量仅894m3/s，引起龙羊峡、刘家峡梯级水电站的损失电量由29.1亿k W·h减少到7.17亿k W·h。在来水不变的情况下，龙羊峡水库水位由2571m增加到2575.80m，梯级水库群蓄能大幅增加。随着黑山峡水电站投产运行，龙羊峡、刘家峡梯级水电站年发电量较方案7增加5.08亿k W·h，不计龙羊峡、刘家峡区间水电站增发电量，直接增加发电效益1.15亿元。从发电目标而言，黑山峡水库参与水沙调控运行，解放了刘家峡水库，释放了龙羊峡、刘家峡梯级水库群的发电约束，不计黑山峡水电站自身发电量外，极大地增加了龙羊峡、刘家峡梯级水电站群的发电效益，对实现发电目标、增发电量做出了积极贡献。

从供水目标而言，方案7兰州断面年供水总量为360.77亿m3，较方案9的331.80亿m3多，均满足了2020年兰州断面的年供水总量326亿m3的要求，但方案7在供水初期的5月未能满足月供水流量要求，造成方案7供水安全破坏。黑山峡水库参与运行后，在满足全年供水总量的前提下，各月供水控制流量达到要求值，保证了兰州断面各月的供水安全。水沙调控期间，刘家峡水库按照满发流量下泄，不足的水沙调控控制流量由黑山峡水库补给。进入供水期前，刘家峡水库水位降至1728.80m，水库未放空。进入供水期后，刘家峡水库严格按照各月兰州断面要求的供水流量下泄，保证了兰州断面各月的供水安全。因此，就供水目标而言，黑山峡水库避免了兰州断面供水不足的缺陷，保障了黄河全流域的供水安全。

通过龙羊峡、刘家峡、黑山峡梯级水库群联合运行，以往由刘家峡水库承担的防洪防凌任务由黑山峡水库承担，依靠其较大的防洪、防凌库容，黑山峡水库参与水沙调控梯级水库群水沙调控运行，更有利于保障下游的防洪、防凌安全。黑山峡水库位于宁夏中卫市、下河沿水文站上游，已进入黄河宁夏河段，能够更为精确地控制宁蒙河段封河、开河期的流量，有效减少防凌期宁蒙河段封河长度。由各方案计算结果：进入防凌期，刘家峡、黑山峡水库预留了足够的防凌库容，黑山峡水库严格按照防凌预案要求的控泄流量下泄，完全能够保障宁蒙河段的防凌安全。对于防洪目标而言，黑山峡水库的投产运行，增加了黄河上游梯级水库群，特别是上游下段河段的防洪库容，在龙羊峡、刘家峡梯级水库群满足下游防洪安全的基础上，黑山峡水库通过与龙羊峡、刘家峡联合运行，更有利于下游防洪目标的实现，无疑在保障黄河上游防洪安全中扮演着重要的角色。

方案12与方案11相比，和方案9与方案7具有同样的规律，且方案9与方案12纵向比较，和方案7与方案11均有类似的规律，鉴于篇幅所限，这里不以赘述。

由上述分析，黑山峡水库参与梯级水库群水沙联合调度运行后，水沙调控效果与以往方案并无差别，但黑山峡水电站投产运行后，刘家峡水库的调度方式必将改变。在水沙调控的发电、供水、防洪防凌等调控目标中，方案9、方案12均优于同等条件下的水沙调控方案，从一定程度上说明了黑山峡水库在黄河上游梯级水库群中的贡献和重要地位，但对于黑山峡水库规划、施工及其投产，还应从黄河全流域水资源调配、黑山峡水库合理库容、水库移民、文物保护等多方面综合论证，本节就黑山峡水库梯级方案论证不进行深入探讨。