汾河水庫興利調度研究

李 娟

（山西汾河水庫管理有限公司，山西 太原 030002）

1 汾河水庫概況

汾河水庫位于太原市婁煩縣杜交曲鎮(zhèn)下石家莊村北1km處，下游距離太原市83km；汾河水庫于1958年開始興建，1961年6月正式投入運轉，控制流域面積為5268km2。堤壩為水中填黃土均質壩，壩高61.4m，壩頂海拔1131.4m，壩頂長1002m、寬度為6m。汾河水庫是一座以防洪、農業(yè)灌溉及城市生活與工業(yè)生產供水為主，兼顧發(fā)電、旅游度假、水產養(yǎng)殖等綜合效益的大（二）型水利樞紐工程，總庫容7.33億m3，其中調洪庫容1.26億m3，興利庫容2.316億m3，共用庫容0.445億m3，淤積庫容3.83億m3，死庫容3.45億m3（凈死庫容0.445億m3）。

汾河水庫建成后，汾河灌區(qū)約10萬hm2農田灌溉基本得到保證，截止2018年，累計為農業(yè)與生態(tài)供水達140.70億m3，年平均生態(tài)供水量2.38億m3；累計為下游太原市的城市生態(tài)供水及太原一電廠、太鋼集團、古交市等工礦企業(yè)和城市工業(yè)供水量達11.84億m3；從2003年起，擔負萬家寨引黃工程南干供水調節(jié)，累計為太原市生活飲用供水達12.73億m3。

汾河水庫水電站始建于1982年10月，1986年11月正式竣工驗收投產并網發(fā)電，2016年進行了增效擴容升級改造。水電站為壩后引水式季節(jié)性電站，裝機容量為2×6500kW，引水流量7.4～29.5m3/s，年平均發(fā)電量1325.68萬kW·h。

2 興利調度計劃

2.1 水庫調度參數(shù)

水庫調度參數(shù)，包括防洪標準及安全泄量、特征水位、供水量與供水保證率等。汾河水庫大壩設計防洪標準為100年一遇，校核防洪標準2000年一遇。

特征水位包括校核洪水位1130.5m、設計洪水位1128.0m、正常蓄水位1128.0m、汛限水位1126.0m、死水位1114.5m，工業(yè)供水最低取水水位1114.56m，農業(yè)灌溉最低取水水位1116.27m。

供水量與供水保證率設計指標包括，農業(yè)灌溉面積9.97萬hm2，供水量2.36億m3，灌溉保證率50%；工業(yè)和城市供水量1.41億m3，供水保證率95%；生態(tài)供水量3.24億m3（含調節(jié)引黃水量2.67億m3和汾河水庫補水量0.57億m3），供水保證率95%。

2.2 總體調度運用計劃

根據(jù)水庫建設目的和興利調度規(guī)則，確定汾河水庫調度運用方式為：非汛期（1—5月與10—12月），按照興利調節(jié)調度運用；汛期（6月1日—9月30日），其中主汛期（7月15日—8月15日），非主汛期（6月1日—7月14日和8月16日—9月30日），按照防洪調節(jié)調度運用。

在非汛期間，水位可控制在允許最高興利水位1128.0m以下運行。庫水位在1128.0m以下時，水庫保持蓄水運行，要嚴格執(zhí)行興利調度實施方案和調度規(guī)程有關技術要求，在保證水質、水量、流量等技術條件的前提下，服從調度指揮機構下達的調節(jié)指令，按時段和要求及時足量科學調度；庫水位超過1128.0m時，如未有上級部門特別調度指令或安排，水庫將申請開閘棄水，把超控制水位的多余水量下泄，保證庫水位控制在蓄水位1128.0m以下。

進入汛期（6月1日—9月30日），首先，嚴格執(zhí)行汛期調度運用控制計劃進行調度，庫水位將控制在汛限水位1126.0m運行，若遇有超汛限水位時，按照批復的汛期調度控制運用計劃嚴格執(zhí)行；其次，執(zhí)行興利調度實施方案，按照“汾河干流水量豐起來”的技術要求，保持逐日泄水流量不低于10m3/s的預定目標實施計劃調度。若汛期內水量較為豐盈時，遵照省廳供水調度中心指令，及時調節(jié)調度水量，執(zhí)行實時興利調度。

3 調度實施方案

3.1 城市生活供水、工業(yè)生產供水與農業(yè)灌溉供水調度

（1）優(yōu)先保證城市生活用水，其次保證工業(yè)生產供水，然后保證農業(yè)灌溉供水。遇干旱年份等特殊供水需求時，應服從有調度權限的部門，進行抗旱調度。

（2）城市生活年供水量1.05億m3。城市生活供水主要對象是萬家寨水控集團太原分公司（下稱太原呼延水廠）、西山煤電集團古交給排水公司（下稱古交水廠）等，運用2處獨立的取水設施進行水量調節(jié)調度，太原呼延水廠日取水流量3.5m3/s，古交水廠日取水流量0.1～0.2m3/s。

（3）工業(yè)生產年供水量0.36億m3（其中供汾管局、一壩管理局核定工業(yè)水量0.25億m3，直供工業(yè)水量0.11億m3）。工業(yè)直供水的主要對象是太原鋼鐵集團礦業(yè)公司的婁煩尖山鐵礦（下稱尖山鐵礦）與嵐縣袁家村鐵礦（下稱嵐縣鐵礦）等，運用2處獨立且聯(lián)結的取水設施，進行水量調節(jié)調度，尖山鐵礦與嵐縣鐵礦合計日取水流量約0.2m3/s。

（4）農業(yè)灌溉年供水量為2.36億m3。灌溉供水主要是太原、晉中、呂梁等三市的農業(yè)用水，運用輸水洞、水電站、溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物進行水量調節(jié)調度，還可優(yōu)化組合調度運用。主要有4次供水調度時段：早春澆約50d，3月1日—4月20日；晚春澆約20d，6月1日—6月20日；夏澆約20d，9月10日—9月30日；冬澆約20d，11月5日—11月25日。

（5）城市生活、工業(yè)、灌溉供水調度與生態(tài)供水調度，實行統(tǒng)一調度。在灌溉季節(jié)，按照灌溉水量與汾河干流生態(tài)水量一起下泄，即農業(yè)灌溉與城市生活、工業(yè)供水統(tǒng)一融合于河道，進行生態(tài)供水調度，不再實行單列調度。

3.2 發(fā)電、防冰、泥沙及生態(tài)用水調度

（1）發(fā)電調度。水庫的發(fā)電調度，應服從灌溉與防洪及供水調度，日常引水流量可控制在29.5m3/s。主要結合農業(yè)灌溉用水、下游城市工業(yè)與環(huán)境用水、河道生態(tài)補水以及汛期棄水等時段，運用兩臺水輪發(fā)電機組（2×6500kW）向河道泄流進行水量調度，通過調整機組運行臺數(shù)以及調節(jié)機組開度等參數(shù)，合理調度下游用水量。當用水流量≤15m3/s時，啟用1臺機組進行發(fā)電；當用水流量≤29.5m3/s時，啟用2臺機組進行發(fā)電；當用水流量大于29.5m3/s時，保持2臺機組發(fā)電，再啟用溢洪道（或泄洪洞、或輸水洞）補充泄水余量，保證下游用水量需求。

（2）水庫防冰。12月上旬至來年3月10日期間，水庫冰面厚度可達45cm，屆時要沿泄洪排沙洞、輸水洞、引黃供水洞進口建筑物周圍4～5m半徑范圍內進行破冰。溢洪道閘門上游4～5m范圍內也要進行破冰。可采用空壓機、潛水泵相互結合的自動破冰方式。

（3）泥沙調度。經過多年水土保持治理，汾河水庫壩址上游流域植被得到明顯改善。根據(jù)汾河水庫1958—2016年（共58年）入庫泥沙淤積量的實測資料，截至2016年淤積總量達3.8366億m3，年均淤積量661.5萬m3/年；其中1958—2000年的42年間，累計淤積3.6686億m3、年均淤積量873萬m3/年；2001—2016年的16年間，累計淤積0.168億m3，年均淤積量105萬m3/年，說明近年來汾河水庫泥沙淤積明顯減少。產沙主要為汛期泥沙，可結合水庫防洪，進行安全排沙。除特殊情況外，每年汛后進行庫區(qū)測淤，監(jiān)測水庫淤積變化情況，并對泥沙淤積情況進行評估，為修訂和優(yōu)化泥沙調度提供依據(jù)。

（4）生態(tài)用水調度。結合目前汾河流域河道水生態(tài)惡化、生物多樣性破壞等情況，尤其是汾河干流太原以下河段水量少、水質污染嚴重等現(xiàn)狀，應增加河道生態(tài)流量，加大汾河干流生態(tài)水量，盡快改善汾河生態(tài)狀況，促使汾河干流水質持續(xù)向好，以實現(xiàn)習近平總書記在山西考察時提出的讓汾河“水量豐起來、水質好起來、風光美起來”總體目標的要求。

為保證下游河道生態(tài)基流，依據(jù)《汾河水庫調度規(guī)程》批復情況，汾河水庫生態(tài)供水執(zhí)行標準為非汛期流量1.5～3.0m3/s、汛期流量3.0～5.0m3/s，供水調度時段，為農業(yè)灌溉、下游城市工業(yè)與生活供水時段和汛期棄水時段以外的間歇期。

4 結語

汾河水庫興利調度應堅持以人為本、安全第一、統(tǒng)籌兼顧，按照區(qū)域服從流域、興利服從防汛、電調服從水調、水調保障生活、供水結合生態(tài)、生態(tài)保障環(huán)境的調度原則，在確保水庫工程安全的前提下，合理利用水庫的蓄水資源，充分發(fā)揮生態(tài)環(huán)境供水、農業(yè)灌溉供水、工業(yè)生產供水、城市生活供水與水力發(fā)電供水等綜合利用效益。