大埔水電站抬高汛限水位研究

蔣華波

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 大埔水電站概況

柳江干流廣西境內(nèi)規(guī)劃的梯級(jí)自上而下依次為梅林、洋溪、麻石、浮石、古頂、大埔、紅花，除了都柳江段的梅林、洋溪樞紐外，其他的均已建成投入運(yùn)行。大埔水電站位于廣西柳州市柳城縣城下游約3 km，距離下游的柳州市58 km，大埔水電站地理位置見(jiàn)圖1。大埔水電站是一座以發(fā)電、航運(yùn)為主，兼顧灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用效益的工程，電站為一座低水頭徑流式水電站，水庫(kù)總庫(kù)容6.3 億m3，設(shè)計(jì)正常蓄水位93.00 m，水庫(kù)汛期（4～9月）運(yùn)行限制水位92.00 m，死水位92.00 m。根據(jù)大埔水電站歷年運(yùn)行資料，水電站多年平均最高水位為93.74 m，多年平均最低水位89.96 m；汛期平均水位92.77 m。結(jié)合歷年大埔水電站實(shí)際運(yùn)行情況，為進(jìn)一步提高電站的洪水資源利用效益，并科學(xué)合理地進(jìn)行調(diào)度，開(kāi)展抬高汛限水位研究是很有必要的。

圖1 大埔水電站地理位置圖

2 大埔水電站設(shè)計(jì)洪水成果

1991 年《廣西融江大埔水電站初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《初設(shè)報(bào)告》）采用1958—1988 年洪水系列，考慮1902、1924、1926年歷史洪水，采用P-Ⅲ型曲線適線，得多年平均洪峰流量為10 400 m3/s，Cv=0.45，CS/Cv=3.5。1998 年1 月廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編制的《洪水復(fù)核報(bào)告》在《初設(shè)報(bào)告》的基礎(chǔ)上將資料延長(zhǎng)至1996 年，得到1958—1996 年共39 年資料系列，考慮1996、1902、1924 年洪水作為特大值處理，按不連續(xù)系列的獨(dú)立樣本法進(jìn)行頻率計(jì)算，采用P-Ⅲ型曲線適線，得多年平均洪峰流量為11 200 m3/s，Cv=0.46，CS=3.5Cv，該成果通過(guò)水利部水規(guī)總院審查。本次設(shè)計(jì)將實(shí)測(cè)洪水系列延長(zhǎng)至2013 年，即采用1958—2013 年共56 年洪水系列，并考慮1996、1902、1924年共三場(chǎng)洪水作特大值處理，采用P-Ⅲ型曲線適線，得均值為12 400 m3/s，Cv=0.40，CS/Cv=3.5。本次計(jì)算成果與水利部水規(guī)總院1998年《洪水復(fù)核報(bào)告》成果相差較小，存在差異的原因主要是均值比1998年成果大10.7%，而Cv值較小。但20～300 年一遇洪峰流量差值不超過(guò)5%，因此，本次設(shè)計(jì)仍推薦采用1998年水規(guī)總院審查通過(guò)《洪水復(fù)核報(bào)告》的設(shè)計(jì)洪水成果。不同頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量見(jiàn)表1。

表1 大埔水電站設(shè)計(jì)洪水成果表

由表1 可知，由于資料系列延長(zhǎng)，考慮1996 年特大洪水后，本次采用的設(shè)計(jì)洪水成果較《初設(shè)報(bào)告》成果大7.0%～8.7%。

3 大埔水電站初設(shè)階段汛限水位分析

3.1 汛限水位及洪水調(diào)度方案

大埔水電站為河床式徑流式電站，正常蓄水位93.00 m，不承擔(dān)防洪任務(wù)，沒(méi)有專門防洪庫(kù)容，洪水調(diào)度原則及運(yùn)行方式，主要由庫(kù)區(qū)淹沒(méi)情況決定，汛限水位也由庫(kù)區(qū)淹沒(méi)賠償范圍分析確定。在設(shè)計(jì)工況下，為控制水庫(kù)淹沒(méi)范圍不超出柳城縣界，以免增加庫(kù)區(qū)淹沒(méi)處理的難度，電站汛期（4～9月）運(yùn)行限制水位定為92.00 m。當(dāng)發(fā)生洪水時(shí)，為減少庫(kù)區(qū)淹沒(méi)損失和影響，汛期當(dāng)入庫(kù)流量大于2750 m3/s還繼續(xù)漲水時(shí)，水庫(kù)提前加大泄量，把庫(kù)水位再降到89.10 m?！冻踉O(shè)報(bào)告》確定大埔水電站洪水調(diào)度方式見(jiàn)表2。

表2 初設(shè)階段大埔水電站洪水調(diào)度方式

3.2 水庫(kù)淹沒(méi)處理范圍

《初設(shè)報(bào)告》根據(jù)《水利水電工程水庫(kù)淹沒(méi)處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（SD130-84）等規(guī)范，確定大埔水電站庫(kù)區(qū)淹沒(méi)影響設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及淹沒(méi)處理范圍（見(jiàn)表3）。不同頻率回水水面線計(jì)算成果見(jiàn)圖2。

表3 不同淹沒(méi)對(duì)象設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)及淹沒(méi)處理范圍

圖2 《初設(shè)報(bào)告》大埔水電站水面線計(jì)算成果圖

由圖2 可知，根據(jù)《初設(shè)報(bào)告》提出的洪水調(diào)度方案，大埔水電站耕地賠償線在壩前的水位為94.00 m，人口遷移線則為10 年一遇洪水回水水面線，相應(yīng)壩前水位為94.10 m。因此，大埔水電站汛期運(yùn)行壩前存在1.00 m（高程92.00～93.00 m）的抬高空間。

4 大埔水電站抬高汛限水位研究

4.1 洪水調(diào)度方式

為控制大埔水電站水庫(kù)淹沒(méi)范圍不超出柳城縣界，且控制水庫(kù)不因抬高汛限水位而使淹沒(méi)回水外包線超過(guò)《初設(shè)報(bào)告》淹沒(méi)回水外包線，電站汛期采用動(dòng)態(tài)運(yùn)行調(diào)度方式。通過(guò)回水計(jì)算分析，當(dāng)入庫(kù)流量大于8000 m3/s 時(shí)，電站運(yùn)行水位不應(yīng)超過(guò)91.00 m，否則水庫(kù)淹沒(méi)回水外包線將超過(guò)《初設(shè)報(bào)告》淹沒(méi)回水外包線范圍，即超過(guò)《初設(shè)報(bào)告》淹沒(méi)賠償范圍。因此，當(dāng)入庫(kù)流量大于8000 m3/s 時(shí)，水庫(kù)閘門全開(kāi)敞泄。經(jīng)綜合分析，本次確定大埔水電站汛期水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度方式見(jiàn)表4。

表4 大埔水電站抬高汛限水位條件下的運(yùn)行調(diào)度方式

4.2 回水計(jì)算成果及水庫(kù)淹沒(méi)范圍

根據(jù)大埔水電站汛限水位抬高至93.00 m 后的運(yùn)行調(diào)度方式，當(dāng)水庫(kù)來(lái)水量大于8000 m3/s 時(shí)，電站閘門全開(kāi)，按泄流能力運(yùn)行。因此，當(dāng)發(fā)生2年一遇、10年一遇、20年一遇洪水時(shí)，電站均閘門全開(kāi)敞泄，與《初設(shè)報(bào)告》運(yùn)行方式一致，水面線成果與《初設(shè)報(bào)告》一致。根據(jù)抬高汛限水位后大埔水電站的調(diào)度原則，計(jì)算得到大埔水電站壩址上游水面線（見(jiàn)圖3）。

圖3 調(diào)高汛限水位后大埔壩址上游水面線成果圖

由圖3可知，抬高汛限水位后，水庫(kù)采取動(dòng)態(tài)運(yùn)行調(diào)度方式，2 年一遇回水外包線不超過(guò)《初設(shè)報(bào)告》2年一遇回水外包線成果，10年一遇洪水回水外包線與《初設(shè)報(bào)告》10年一遇回水外包線成果一致。因此，抬高汛限水位93 m，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行調(diào)度，不會(huì)導(dǎo)致淹沒(méi)賠償費(fèi)用的增加。

4.3 抬高汛限水位風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)抬高汛限水位的運(yùn)行調(diào)度方式（見(jiàn)表4），當(dāng)入庫(kù)流量大于8000 m3/s 時(shí)，水庫(kù)閘門全開(kāi)敞泄，因此，抬高汛限水位對(duì)水庫(kù)設(shè)計(jì)、校核洪水位沒(méi)有影響，水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)主要為入庫(kù)流量不超過(guò)8000 m3/s時(shí)，水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度過(guò)程中不能及時(shí)騰出庫(kù)容降低庫(kù)水位而增加淹沒(méi)賠償指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本次調(diào)整后的運(yùn)行方式，按水庫(kù)不能及時(shí)騰空庫(kù)容來(lái)分析其影響，較不利的回水水面線計(jì)算組合有兩個(gè)組合，分別為入庫(kù)流量為6000 m3/s、壩前水位93.00 m 組合與入庫(kù)流量8000 m3/s、壩前水位92.00 m組合。兩個(gè)組合回水水面線計(jì)算成果（見(jiàn)圖4）。

圖4 入庫(kù)流量8000 m3/s（壩前水位92.00 m）、6000 m3/s（壩前水位93.00 m）回水水面線圖

由圖4可知，大埔水電站抬高汛限水位后，不同風(fēng)險(xiǎn)分析組合的回水水面線計(jì)算成果略高于2年一遇洪水回水外包線，均不超過(guò)《初設(shè)報(bào)告》耕地淹沒(méi)賠償線，即按抬高汛限水位的運(yùn)行方式運(yùn)行，不會(huì)增加淹沒(méi)賠償指標(biāo)。

5 結(jié)論

大埔水電站汛期運(yùn)行限制水位由《初設(shè)報(bào)告》的92.00 m抬高到93.00 m是可行的，采取動(dòng)態(tài)運(yùn)行調(diào)度方式，不會(huì)增加淹沒(méi)賠償指標(biāo)。但為盡可能降低水庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)密切關(guān)注水電站上游來(lái)水情況，嚴(yán)格按照調(diào)度原則進(jìn)行調(diào)度。