水電站徑流調節

水電站徑流調節是指利用水庫或湖泊(天然水庫)，按發電、防洪和其他綜合利用水資源的要求，改變河川徑流時空分布的理論和方法。水電站水庫的徑流調節，在改變河川徑流時空分布時，也同時改變水能的時空分布。河川水流的豐枯周期變化及其隨機性，常不能適應發電、防洪及其他水資源利用部門的要求，需要進行徑流的時空再分布。簡言之，徑流調節是通過修建水庫，重新分配不同季節河流流量（蓄洪濟枯），改善枯水季節河流通航條件的一種工程措施。

基本介紹

• 中文名：水電站徑流調節
• 外文名：Hydropower station runoff regulation
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：水電站
• 目的：改善枯水季節河流通航條件

簡介

利用水庫或湖泊(天然水庫)，按發電、防洪和其他綜合利用水資源的要求，改變河川徑流時空分布的理論和方法。水電站水庫的徑流調節，在改變河川徑流時空分布時，也同時改變水能的時空分布。河川水流的豐枯周期變化及其隨機性，常不能適應發電、防洪及其他水資源利用部門的要求，需要進行徑流的時空再分布。徑流調節的基本途徑是利用水庫的容積和泄流設施儲存和泄放水量，通過調節周期的水量平衡，進行水庫運行的決策，從而改變徑流及水能的時空分布，達到合理地滿足發電、防洪及其他水資源綜合利用用戶要求的目的。經過水庫調節以後，較能適應水資源用戶要求的流量，叫做調節流量。

徑流調節種類和要求

根據服務對象不同，徑流調節可分為發電徑流調節、洪水調節和為其他綜合利用部門進行的徑流調節。根據水資源綜合利用各用戶的特點，對徑流調節提出了不同的要求。

（1）發電徑流調節。河川天然徑流在年季間變化較大，在一天內則較穩定。電力用戶的用電特性則相反，在年季間變化相對較小，在一天內變化較大。發電徑流調節是利用水庫把某些時期相對多餘的來水量蓄存起來，在相對缺水時補給用以發電，以適應電力系統的需求。發電徑流調節計算又叫做水能計算。

（2）洪水調節。水庫為下游防洪及保壩，在汛期攔蓄洪峰，當出現與下游防洪區防洪標準相應的洪水時，使下泄流量與區間流量(當有支流加入時)匯合後不大於下游防洪區的安全泄量，以減免下游洪災。當出現較稀遇的洪水時，允許在水庫安全範圍內超蓄，並加大泄量，以保證大壩安全。

（3）其他綜合利用(含航運、灌溉、供水、環境保護及旅遊等)徑流調節。①航運要求庫內或下遊河道在通航季節維持一定的水位以保持航深。並要求流速和水位變率不大於某一限度，故對重要的航運河段，還要進行明渠不恆定流計算。②灌溉要求合適的取水高程，並在農作物褥灌水季節(旱季)，放水灌溉。③供水(主要是城鎮工業和居民生活用水)要求一年各季均勻供水，並有較高的水質要求。④環境保護(含漁業等)及旅遊等主要是對水位和水深的要求。

徑流調節的各用戶，均應有各自的保證率，一般以城鎮供水最高，發電、航運次之，灌溉及其他部門較低。

水電站徑流調節的特點

其特點主要包括兩方面。

(1)水能的要素為流量和水頭。在徑流調節過程中，水庫的充蓄和消落直接導致庫水位的變化，水庫長期維持高水位，固然可取得較大的水頭，但由於未充分利用庫容調節徑流，增加枯水期的調節流量，對增加保證出力和年發電量，都是不利的。相反，若水庫水位過度消落，雖常可取得較大的枯水期調節流量，但由於低庫水位導致水頭的降低，也可能使保證出力和發電量減少。故水電站徑流調節，必須全面照顧調節流量和水頭的利用，進行有利的決策。

(2)水電站的水庫即能庫。水電站消落調節庫容(不含防洪庫容，或稱興利庫容、有效庫容)而增加的調節流量與本電站及其下游梯級電站利用的總水頭而形成的能量，叫做水庫蓄能。水庫蓄能可較全面地體現水電站水庫的凋節作用。在考慮河流梯級開發方案時，應儘量將水庫布置在上游，以取得較大的控制水頭，增加水庫蓄能，從而增加調節能力;當水電站開發方式及水庫容積已定時，水電站的徑流調節的任務就是最有利地利用其蓄能，以取得最大的發電效益。

水庫調節性能

水庫調節周期為水庫從庫滿到放空再蓄滿(或從庫空蓄滿再放空)所需的時間。水庫調節性能(不含洪水調節)，按其調節周期長短可分為日調節、周調節、季(年)調節和多年調節四種。在徑流特性相同的情況下，調節周期越長需要的調節庫容越大，發電效益也越大。具有較長期調節性能的水庫也同時具有較短期調節的性能。

(1)日調節。水庫的調節庫容可在每天將低負荷時多餘的水蓄起來，在高負荷時用，調節周期為一天。

(2)周調節。除進行日調節外，還可在每周將用電負荷降低時(如周末)多餘的水蓄起來，增加在高負荷時(如工作日)的發電流量，調節周期為一周。

(3)季(年)調節。在每一年中蓄存豐水期多餘的水量供枯水期用，以提高枯水期的出力，其調節周期為季(年)。

(4)多年調節。能將若干豐水年的多餘水量蓄存起來供枯水年或若干連續枯水年使用，調節周期在一年以上。

徑流調節計算

徑流調節計算的任務和目的，是在滿足各項約束條件的前提下，為最大限度地滿足發電、防洪及其他綜合利用的要求，在調節周期內進行水量及能量平衡計算，從而進行水庫運行的決策，並模擬水庫未來運用情況，計算出調節效益指標及水庫運行特性，作為規劃、設計的基礎及為水庫建成後的運行作參考。徑流調節的基本依據是河川的徑流資料，而河川徑流具有周期性、隨機性和不重複性。按對徑流過程的處理方法不同，徑流調節計算方法可分為時曆法、數理統計法和隨機過程法三類。

水電站群的徑流調節

水電站群有三種類型:

①無水力聯繫，各水電站不在一條河上，即跨流域水電站群。

②有水力聯繫，即水電站梯級，上游電站下泄的流量流入下游梯極電站。

③混合式，兼有上述兩種類型的水電站群。

水電站群的徑流調節，必須以水電站群總發電效益最大為原則，制定各電站的運行方式，進行水量和能量的平衡。

反調節

當上游水庫按某綜合利用用戶用水要求進行調節時，因不能適應下游其他綜合利用用戶的需要。而必須進行的徑流重新調節。如發電日調節造成下游日內不均勻流量，影響下游通航或灌溉、供水等，而需用水庫將不均勻來水調勻，以適應下游有關綜合利用用戶的要求。

國內關於徑流調節的研究

中國從20世紀50年代初開始徑流調節的研究工作，經過40多年的實踐，發展較快，研製了許多實用模型，尤其是在水庫最佳化調度和梯級、跨流域水庫群補償調節方面建立了多種各具特色的模型。徑流過程的處理，有確定型的，有隨機型的。汁算方法有常規方法，如調度圖和判別式法;有最佳化方法，如動態規劃、線性規劃、非線性規劃和逐步最佳化算法(POA)。並在制定水電站水庫群聯合調度規則方面有所創新。