曹先振 李仪

摘要：本文结合陶岔渠首枢纽工程在运行调度过程中的不同水头、流量、闸门开度、机组出力等，分析不同情况下运行工况，针对不同工况所面临的应急调度状态，制定不同应急调度策略，确保制定的应急调度策略能够在应急调度过程中发挥作用，为渠首枢纽工程安全平稳供水提供可靠保障。

关键词：渠首枢纽工程;应急调度;策略

引言

南水北调中线工程是中国最大的调水工程，极大缓解了中国中北方地区的水资源短缺问题。陶岔渠首枢纽工程是南水北调中线输水工程的渠首工程，是连接丹江口水库和中线总干渠的枢纽，她不同于中线工程一般闸站，不但包括一座闸站（引水闸）而且还有一座电站（河床径流式水电站），运行工况相对较为复杂，包括引水闸单独运行、发电机组单独运行和引水闸与机组共同运行等模式。在发生应急突发状况时，不但需要采用一般节制闸的应急调度策略，而且要涉及机组的应急调度策略。

1.渠首枢纽工程概况

渠首枢纽工程运行调度既要服从丹江口水库综合调度要求，也要服从总干渠供水调度需要;陶岔电厂利用中线工程引水流量发电，服从总干渠供水调度要求。渠首引水闸（桩号0+000），设3孔，孔口尺寸（7×6.5m），渠首闸按受水区需水要求引水，最低引水水位为水库极限消落水位（145m），正常运用最高引水水位为水库正常蓄水位170m，遭遇大洪水时极端最高引水水位为水库设计洪水位（172.2m）。引水闸设计引水流量350m³/s，加大引水流量420m³/s。陶岔电厂布置采用河床径流式电站，电站厂房型式为灯泡贯流式，安装2台25兆瓦发电机组，装机容量50兆瓦。机组装机高程136.20m，水轮机直径5.0m。陶岔电厂利用引水流量发电，服从总干渠供水调度要求。电站正常运行水头范围取6m-22.66m，考虑极端最大水头24.86m时机组仍可运行。

2.渠首枢纽工程应急调度指导思想

渠首枢纽工程在输水调度方面有别于一般节制闸最大的不同在于，一般节制闸要按照闸前常水位控制，而渠首枢纽工程控制的是入总干渠流量。不管枢纽工程的运行方式是引水闸单独过流，或者机组单独过流，或者机组和引水闸共同过流，都必须要保证入总干渠流量达到目标流量。因此枢纽工程在发生应急突发事件时，应急调度的指导思想就是在最短的时间段内采取最有效的应对措施恢复入总干渠流量。

3.渠首枢纽工程应急调度的工况分析及应对策略

渠首枢纽工程的正常的运行调度方式要根据上下游之间的水头来确定。由于渠首枢纽工程的上游是通过引渠与丹江口水库相连接，下游与总干渠相连接，总干渠的水位控制相对较为稳定，因此枢纽工程的运行调度方式主要根据丹江口水库水位进行选择。

当水头低于 6m（相应库水位约 154m～156m），大于 24.86m（相应库水位约 172.2m）时电站机组停机，通过渠首引水闸过流满足受水区引水要求 。此时须启用备用电源确保枢纽正常运行。这种工况下出现的应急突发事件包括闸门异动、下滑、卡死等设备故障，此时引水闸的功能和一般节制闸相同，因此应对策略和措施可参照一般节制闸。

当水头在 6m（相应库水位约 154m～156m）～24.86m（相应库水位约172.2）之间时，总干渠引水流量通过渠首电站发电下泄，电站最大引水流量为 420m3 /s（相应水头范围约为13.5m～16.1m）。在这个水头区间下，满足机组运行条件，正常情况输水调度运行方式为全部机组过流或机组+引水闸共同过流。“以水定电，水电联调”的运行调度模式是当前渠首枢纽工程最主要也是最重要的运行模式。这种运行模式的核心内容就是机组参与运行调度，根据入总干渠目标流量的要求，让水流尽可能多从机组通过，尽可能多发电，创造尽可能多的经济效益。机组参与调度是当前枢纽工程常态化的运行调度模式，因此机组参与调度出现突发事件的应急调度策略是应该掌握的最重要的应急调度策略。

机组参与调度的运行模式出现突发事件最主要的表现机组故障停机，入总干渠流量骤减，导致总干渠水位快速下降，影响中线工程平稳安全运行。

3.1 入总干渠目标流量<机组过流能力1/2

（1）一台机组（出力值X兆瓦）故障停机

一般情况下，两台机组同时参与运行调度，如果一台机组（出力值X兆瓦）故障停机，一台机组（出力值Y兆瓦）正常运行。

应急调度策略一：由于入总干渠目标流量<机组过流能力1/2，则一台机组过流能力可以满足入总干渠目标流量，因此一台机组事故停机，可以将正常运行机组出力值调整增加至（X+Y）兆瓦，保证入总干渠目标流量。

应急调度策略二：根据正常情况下两台机组过流分配，计算出故障机组过流Q1，利用e=Q1/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要开启开度e。然后快速开启引水闸至目标开度e，保证总干渠目标流量。

（2）两台机组同时故障停机

应急调度策略：根据目标流量Q，利用e=Q/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要开启开度e。然后快速开启引水闸至目标开度e，保证总干渠目标流量。

3.2 机组过流能力≥入总干渠目标流量≥机组过流能力1/2

一般情况下，两台机组同时参与运行调度，一台机组出力值X兆瓦，一台机组出力值Y兆瓦。

（1） 一台机组（出力值X兆瓦）故障停机

应急调度措施一：根据正常情况下两台机组过流分配，计算出故障机组过流Q1，利用e=Q1/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要开启开度e。然后快速开启引水闸至目标开度e，保证总干渠目标流量。

应急调度措施二：由于入总干渠目标流量>机组过流能力1/2，则一台机组过流能力无法满足入总干渠目标流量，因此一台机组事故停机，可以将正常运行机组出力值和流量调整增加至一台机组最大出力值M兆瓦和流量Qmax，根据目标流量Q，利用e=（Q-Qmax）/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要开启开度e。然后快速开启引水闸至目标开度e，保证总干渠目标流量。

注：应急调度措施二由于涉及相对较为复杂计算，并且操作过程中机组和引水闸同时调整，操作环节多，处置时间长，在应急突发事件处置过程中，有可能会发生误操作，因此不建议采用。

（2）两台机组同时故障停机

应急调度策略：同3.1（2）

3.3 入总干渠目标流量>机组过流能力

入總干渠目标流量>机组过流能力，则枢纽工程的运行方式时机组和引水闸共同过流。此时一台机组出力值X兆瓦，一台机组出力值Y兆瓦，引水闸总开度e mm。

（1） 一台机组（出力值X兆瓦）故障停机

应急调度措施：根据正常情况下两台机组过流分配，计算出故障机组过流Q1，利用e’=Q1/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要增加开度e’。然后快速开启引水闸至目标开度E=e+e’，保证总干渠目标流量。

（2） 两台机组同时故障停机

应急调度措施：根据目标流量Q，利用E=Q/0.8136×b×√2gh，计算出引水闸需要开启总开度E，引水闸需要增加e’=E-e，快速增加引水闸总开度e’，达到目标开度E，保证总干渠目标流量。

4.总结

通过对渠首枢纽工程应急调度的工况分析制定了相应的应对策略，运行管理实践中证明这些应急调度策略是针对性强、行之有效的，对渠首枢纽工程在突发事件处置过程中发挥了至关重要的指导作用，对确保南水北调中线工程供水安全具有重要意义。后续运行管理处过程中，结合经验积累和运行调度实践，可进一步优化应急调度策略。

参考文献

[1]《南水北调中线干线工程输水调度暂行规定（试行）》（Q/NSBDZX101.01—2018）.

[2]《南水北调中线干线工程突发事件应急调度预案》（Q/NSBDZX 409.22—2019）.

作者简介

曹先振，男，出生日期 1984.10.13----籍贯：河南省濮阳市台前县，工作单位：南水北调中线建管局渠首分局陶岔管理处，学历：本科研究方向：南水北调工程运行管理。