蔡 界 清

(重慶中電獅子灘發(fā)電有限公司，重慶 長壽　401220)

獅子灘水電站水庫汛期運(yùn)行水位的變化與管理

蔡 界 清

(重慶中電獅子灘發(fā)電有限公司，重慶 長壽401220)

摘要：對獅子灘水電站水庫汛期歷史防洪限制水位的變化及由來進(jìn)行了介紹，針對有關(guān)問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：獅子灘水電站；水庫；汛期運(yùn)行水位

1概述

獅子灘水電站為龍溪河梯級的龍頭電站，位于重慶市長壽區(qū)境內(nèi)，座落在長江左岸一級支流龍溪河上，是國家“一五”計劃的重點工程之一，于1954年8月開始施工，1956年10月下閘蓄水、第一臺機(jī)組投入運(yùn)行，1957年3月底工程竣工。

獅子灘水電站樞紐工程的主要任務(wù)是以發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉、旅游等綜合利用。對于永久性擋水和泄水等主要建筑物，原設(shè)計報告中將其定為Ⅱ級建筑物，按100 a一遇洪水設(shè)計，1 000 a一遇洪水校核。1990年大壩首輪安全定期檢查時，根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(山區(qū)、丘陵區(qū)部分)SDJ12—78及其《補(bǔ)充規(guī)定》，復(fù)核確定為二等(大(2)型)工程，主要建筑物為2級，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為100 a，校核洪水重現(xiàn)期為2 000 a。水庫原設(shè)計汛期防洪限制水位高程為346.5 m，設(shè)計洪水位高程為347.75 m，校核洪水位高程為348.9 m，正常蓄水位高程為347 m，死水位高程為328.5 m。水庫總庫容原設(shè)計為10.27億m3，有效庫容 7.48億m3，防洪庫容1.93億m3，死庫容1.15億m3，水庫具有多年調(diào)節(jié)性能。

獅子灘水電站大壩下游20余km河道范圍內(nèi)建有3個日調(diào)節(jié)梯級電站，且原設(shè)計大壩正常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)均按50 a設(shè)計，其中第二級上硐大壩非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 a，相應(yīng)最大過壩流量為3 600 m3/s；第三、四級回龍寨、下硐水電站大壩非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 a，相應(yīng)最大過壩流量均為2 700 m3/s。梯級電站標(biāo)準(zhǔn)不協(xié)調(diào)，洪水調(diào)度分級控制復(fù)雜。鑒于龍溪河梯級電站相互銜接，其防洪安全視為整體，下游梯級電站與大壩的安全運(yùn)行均有賴于獅子灘水電站龍頭水庫的調(diào)節(jié)，其汛期運(yùn)行水位對整個梯級電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生重要影響。

2歷史防洪限制水位的變化及原由

獅子灘水庫59 a來的汛期運(yùn)行水位均是經(jīng)過對當(dāng)時工程運(yùn)用的實際條件、洪水變化復(fù)核后，由上級主管部門和地方水行政主管部門及防汛部門批復(fù)的。

2.1原設(shè)計方案及完善階段

1954年，獅子灘水電站(原稱601—1工程)技術(shù)設(shè)計由原電力工業(yè)部北京水電設(shè)計院完成。在洪水調(diào)節(jié)計算中考慮了12 h洪水預(yù)報，擬定汛期運(yùn)行水位高程為347 m.。但考慮到下游三個梯級電站將陸續(xù)建成，洪水預(yù)報條件還不夠完善，遂建議汛期運(yùn)行水位按高程346 m控制。

1956年獅子灘水電站下閘蓄水后，流域連續(xù)發(fā)生枯水年，經(jīng)洪水復(fù)核，其成果均小于1954年技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)，因此而誤認(rèn)為原設(shè)計成果偏大，泄洪道尺寸偏大，加之大洪河電站缺少泄洪設(shè)施；遂于1959年二季度將獅子灘水電站中的第5孔閘門拆遷至大洪河電站使用，導(dǎo)致其泄洪能力大大降低。1962年汛期首次泄洪后，成都勘測設(shè)計院(以下簡稱成勘院)對洪水進(jìn)行了全面復(fù)核和修改，并首次對分期設(shè)計洪水進(jìn)行了計算，但其成果未運(yùn)用，遂于1964年提出了《水文工程檢查復(fù)核報告》。根據(jù)洪水復(fù)核成果，成勘院于1965年汛前提出了《獅子灘水庫水利計算與汛期防洪調(diào)度報告》?？紤]到獅子灘壩址到下硐水電站大壩區(qū)間無實測水文資料，而區(qū)間設(shè)計洪水定為200 m3/s。為確保下游3個日調(diào)節(jié)梯級電站大壩的安全，獅子灘水庫在發(fā)生200 a一遇洪水時，獅子灘水庫控泄2 500 m3/s流量，成勘院研究并分析了4孔和5孔閘門方案的汛期防洪限制水位，要求恢復(fù)第5孔閘門，以確保非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)時的大壩安全，并將汛期5～10月防洪限制水位確定為高程346.5 m(5孔閘門方案)。

2.2下硐水電站大壩不正常運(yùn)行期

下硐水電站為龍溪河梯級電站中的第四級電站， 于1958年7月建成。原設(shè)計報告考慮到長江三峽電站建成后其將被回水淹沒，根據(jù)水力發(fā)電建設(shè)總局于1956年及1957年下達(dá)的設(shè)計任務(wù)書及其補(bǔ)充文件規(guī)定與批復(fù)：“下硐電站可按臨時性或降低設(shè)計等級的建筑物來考慮，按照規(guī)范，降低一級進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計洪水按3級設(shè)計，建筑物結(jié)構(gòu)按4級設(shè)計，參照蘇聯(lián)建筑法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，大壩按50 a設(shè)計，200 a校核，最大過水能力為2 700 m3/s”。下硐水電站由于大壩右岸非溢流壩段壩基巖體為碳質(zhì)粘土巖，施工時未挖至設(shè)計高程，削減了斷面，以至于抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)偏低。1968年汛期，獅子灘水庫泄洪流量為1 530 m3/s時，發(fā)現(xiàn)下硐大壩在過流時產(chǎn)生異常響聲和震動。 1970年，獅子灘壩址到下硐水電站大壩區(qū)間發(fā)生了一次特大暴雨洪水，推算區(qū)間最大流量為1 190m3/s，為原設(shè)計值的6倍。為確保下硐大壩安全，重慶電業(yè)局以[70]渝革生字31號文批復(fù)，下硐電站大壩未加固之前，獅子灘水庫近期防洪限制水位為高程346 m。運(yùn)行單位從安全計，實際運(yùn)行時按高程345.5 m控制。

1970年，運(yùn)行管理單位按成勘院要求恢復(fù)了獅子灘水庫第5孔閘門，使其最大泄洪能力達(dá)4 900 m3/s。由于獅子灘壩址到下硐水電站大壩區(qū)間發(fā)生了大洪水，1977年，對區(qū)間設(shè)計洪水進(jìn)行了復(fù)核，提出了《龍溪河獅子灘水庫及大洪河水庫1977年汛期措施報告》([77]蓉設(shè)革規(guī)字049號)后，經(jīng)上級主管部門同意，1977年至1983年防洪限制水位為高程345 m，1984～1986年又按高程345.5 m運(yùn)行。

20世紀(jì)80年代初，運(yùn)行管理單位開展了下硐電站大壩加固處理的前期工作。1986年，大壩加固工程完成，恢復(fù)了其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，安全隱患消除?？紤]到大壩加固后未經(jīng)大洪水考驗，經(jīng)上級主管部門批復(fù)同意，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m運(yùn)行。

2.3水電站水庫大壩首輪安全定期檢查復(fù)核

1987年9月，原水利電力部頒發(fā)了《水電站大壩安全管理暫行辦法》。1988年9月，原能源部頒發(fā)了《水電站大壩安全檢查實施細(xì)則》，從此，水庫大壩安全管理全面進(jìn)入安全定期檢查時期。1990～1995年，先后完成了獅子灘、上硐、回龍寨、下硐大壩的首輪安全定期檢查，均對工程等級及洪水標(biāo)準(zhǔn)、洪水與防洪調(diào)度進(jìn)行了全面復(fù)核。特別是通過對獅子灘壩址到下硐水電站大壩區(qū)間設(shè)計洪水及設(shè)計洪水地區(qū)組成進(jìn)行了深入的復(fù)核及防洪調(diào)度計算后，研究并確定了最佳的洪水地區(qū)組成和防洪調(diào)度操作規(guī)則，經(jīng)四川省電力工業(yè)局批復(fù)，在充分發(fā)揮獅子灘水庫攔蓄洪水作用的前提下，上硐、回龍寨、下硐大壩的洪水標(biāo)準(zhǔn)均定為正常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)，即50 a，非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為500 a，500 a及其以下洪水，獅子灘水庫下泄流量加區(qū)間流量不得超過2 700 m3/s。從此，梯級電站等級標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)，聯(lián)合調(diào)度靈活簡化，經(jīng)防洪調(diào)度復(fù)核，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m不變，校核洪水位比原設(shè)計最高洪水位高程348.9 m低0.56 m，防洪安全具有較大的安全裕度。

2.4水庫分期設(shè)計洪水及防洪發(fā)電控制研究及運(yùn)用

為安全計，均以降低水庫汛期防洪限制水位為措施，汛期5～10月采用不變的水位定值進(jìn)行常規(guī)計算及控制，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m運(yùn)行，其比原設(shè)計高程346.5 m和正常蓄水位高程347 m都低，從而造成汛期不能蓄水、水量利用不充分、汛后又蓄不到水而導(dǎo)致發(fā)電水頭降低、枯期供水減少，從而影響到整個梯級電站的發(fā)電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，防洪與發(fā)電的矛盾突出。為此，運(yùn)行管理單位與四川華陽勘察設(shè)計總所成勘院分所合作，于1995～1996年開展了獅子灘水庫分期設(shè)計洪水及防洪發(fā)電控制運(yùn)用研究，在歷次洪水與防洪調(diào)度復(fù)核的基礎(chǔ)上，分析研究了流域暴雨洪水季節(jié)性變化規(guī)律及成因，將5～7月劃分為前汛期，8～10月劃分為后汛期，分期并跨期取樣統(tǒng)計進(jìn)行分析并充分考慮了歷史洪水，對分期設(shè)計洪水進(jìn)行了計算分析，擬定了多種分期限制水位方案進(jìn)行防洪調(diào)度計算與分析，在確保安全的前提下，推薦確定5～7月前汛期限制水位高程為346.5 m，8～10月后汛期限制水位高程為347 m。其成果于1995年8月和1996年6月通過了四川省電力工業(yè)局組織的兩次審查，為水庫實施分期控制運(yùn)行提供了依據(jù)，但未編制洪水調(diào)度方案報批，防洪限制水位仍執(zhí)行高程346 m。

1996年7月，龍溪河流域連續(xù)發(fā)生了4次中小洪水。7月24日，水位上漲至高程346.7 m。結(jié)合水文氣象預(yù)測，預(yù)計流域?qū)⑦M(jìn)入高溫伏旱期，同時將跨入后汛期。依據(jù)上述研究成果并對其進(jìn)行分析，在確保安全的基礎(chǔ)上利用洪水多發(fā)電，洪水全部攔蓄，未開閘泄洪，當(dāng)年龍溪河梯級電站節(jié)水增發(fā)電量達(dá)2 900萬kW·h，水庫調(diào)度取得的效益顯著。

1998年汛期發(fā)生中小洪水13次，均集中于7～8月，為減輕長江中下游抗洪搶險壓力，在重慶市防汛指揮部的統(tǒng)一指揮下，充分利用了水情自動測報系統(tǒng)和分期設(shè)計洪水及防洪發(fā)電控制運(yùn)用研究成果，水庫實施攔洪、預(yù)泄及錯峰調(diào)度，最高攔洪水位高程為346.77 m，開閘泄洪10次，水庫水位有70余天超過高程346 m運(yùn)行，當(dāng)年節(jié)水增發(fā)電量達(dá)2 320萬kW·h，防洪與發(fā)電效益明顯。

2000年來水集中在后汛期8～10月，發(fā)生了6次中小洪水，三次泄洪關(guān)閘后回升水位接近高程346.8 m，減少了泄洪棄水，10月末水庫蓄滿，年末水位達(dá)高程345.68 m，為電網(wǎng)迎峰度冬提供了出力和電量。

經(jīng)過多次實際運(yùn)行調(diào)度，運(yùn)行管理單位在水庫分期控制運(yùn)用、利用洪水資源方面積累了一定的經(jīng)驗。獅子灘大壩經(jīng)大壩安全定期檢查為正常壩，水情自動測報系統(tǒng)運(yùn)行正常，洪水預(yù)報正確率在90%以上，工程運(yùn)用條件較好。2002年編制了汛期洪水調(diào)度方案并向上級主管部門報批，水庫實施分期調(diào)度控制運(yùn)用并首次提出了水位控制的變動區(qū)間。

2.52002年廠網(wǎng)分離以來

在進(jìn)行獅子灘水電站水庫大壩第二次安全定期檢查時，運(yùn)行管理單位于2004年委托成勘院對分期設(shè)計洪水、防洪調(diào)度與能量指標(biāo)進(jìn)行了復(fù)核，設(shè)計洪水與1996年分期設(shè)計洪水及防洪發(fā)電控制運(yùn)用研究成果相比無變化。運(yùn)行管理單位從保證工程安全和提高電站發(fā)電效益綜合考慮，推薦獅子灘水庫前汛期防洪限制水位高程為346.3 m，后汛期防洪限制水位高程為347 m。

同年，水庫運(yùn)行單位以歷次水文與洪水調(diào)度復(fù)核成果、水庫庫容復(fù)核和分期設(shè)計洪水與分期發(fā)電控制運(yùn)用研究成果為技術(shù)依據(jù)，結(jié)合工程運(yùn)用條件和防汛要求，編制了汛期洪水調(diào)度計劃方案并向重慶市水利局和防汛部門首次報批并得到批復(fù)，同意獅子灘水庫前汛期(5～7月)防洪限制水位高程為346.3 m，后汛期(8～10月)防洪限制水位高程為346.8 m。目前仍執(zhí)行以上分期控制運(yùn)行水位。

獅子灘水庫汛期歷史防限水位變化情況見表1。

3問題與建議

(1)獅子灘水庫降低汛期運(yùn)行水位的主要原因為下硐水電站大壩存在安全隱患和洪水條件發(fā)生變化。

(2)為確保工程安全，長期采取降低汛期運(yùn)行水位的措施，電量損失較大。如獅子灘水庫汛期運(yùn)行水位從高程346.5 m降至346 m，其庫容差為3 000萬m3，梯級電站電量損失約1 000萬kW·h；汛期運(yùn)行水位從高程346.5 m降至345 m，其庫容差為9 300萬m3，梯級電站電量損失約3 100萬kW·h。從1962年首次泄洪到2000年，獅子灘多年調(diào)節(jié)水庫實際發(fā)生了21個泄洪年，其間的發(fā)電量損失相對較大。

(3)2004年，在進(jìn)行分期設(shè)計洪水、防洪調(diào)度與能量指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核時，采用的設(shè)計洪水過程線及調(diào)洪原則與1996年分期設(shè)計洪水及防洪發(fā)電控制運(yùn)用研究成果完全一樣，但兩次調(diào)洪結(jié)果不一致：對于前汛期(5～7月)的防洪限制水位，前者為高程346.3 m，后者為高程346.5 m。對此，應(yīng)在下次大壩安全定期檢查時對洪水和防洪調(diào)度做進(jìn)一步的專題復(fù)核。

(4)在實施水庫分期調(diào)度中, 防洪限制水位前汛期(5～7月)高程為346.3 m，后汛期(8～10月)高程為346.8 m是一條不可逾越的“水位紅線”，在實際運(yùn)行時，易造成過分強(qiáng)調(diào)“水位紅線”控制、損失攔蓄洪水及錯過蓄水的時機(jī)。如果7月中下旬發(fā)生中小洪水，水庫水位也只能按高程346.3 m控制。但通常是后期將進(jìn)入川東高溫伏旱期，為了電網(wǎng)迎峰度夏，水庫水位消落過快，或者為了抗旱保水，只能減少發(fā)電出力運(yùn)行。既使是9～10月發(fā)生中小洪水，水庫水位也只能按高程346.8 m控制，汛末通常難以蓄到正常蓄水位，從而導(dǎo)致水庫蓄滿率較低。據(jù)統(tǒng)計，水庫運(yùn)行59 a來，平均2 a發(fā)生一個泄洪年，平均5.4 a蓄滿一次，汛末水庫蓄滿率僅為18.6%。為了在安全的基礎(chǔ)上充分利用水資源，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究并分析水庫來水特性，完善分期調(diào)度方案，明確跨期運(yùn)用方式及后汛期過度蓄水時間。

(5)關(guān)于水庫中小洪水資源的利用。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國家水資源的地區(qū)不平衡和相對匱乏，在對洪水的認(rèn)識上，已從洪水控制向洪水資源利用發(fā)生轉(zhuǎn)變。2002年以來，國家防總在全國選擇了若干有代表性的水庫進(jìn)行了汛限水位設(shè)計與運(yùn)用研究試點，并開展了水庫汛限水位動態(tài)控制方法等課題研究。水庫汛限水位動態(tài)控制已在某些水庫進(jìn)行了試點，在確保安全的前提下提高了水資源綜合利用效益。但直至目前，國家防汛法律、法規(guī)及有關(guān)調(diào)度規(guī)程均要求按靜態(tài)汛限水位實施水庫調(diào)度工作，其尚未在法律、法規(guī)層面上得到認(rèn)可。

從獅子灘水庫多年的運(yùn)行實踐看，在地方防汛部門的指揮下，經(jīng)歷了水庫攔洪、錯峰、預(yù)泄調(diào)度。當(dāng)預(yù)報發(fā)生較大洪水時,應(yīng)按批準(zhǔn)的汛期洪水調(diào)度方案嚴(yán)格執(zhí)行，而中小洪水為流域常遇洪水，應(yīng)結(jié)合可靠的洪水預(yù)報并利用天氣預(yù)報信息，對水庫實施中小洪水資源利用，采取預(yù)報調(diào)度措施，不存在水庫工程等防汛安全問題。筆者認(rèn)為：為了發(fā)揮獅子灘水庫的綜合利用效益，在完善水庫分期調(diào)度方案的基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步研究制訂中小洪水控制與利用方案，其成果應(yīng)按防汛管理程序?qū)彶椴笈?/p>

蔡界清(1962-)，男，江蘇無錫人，高級工程師，學(xué)士，從事水電站水庫預(yù)報調(diào)度及防汛管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

川電外送超千億

據(jù)悉，2014年，四川電網(wǎng)全年外送電量首次突破千億大關(guān)，累計達(dá)1 116億千瓦時，較2013年增長62%，創(chuàng)歷史新高。其中，復(fù)奉、錦蘇、賓金三大特高壓直流輸電線路外送華東清潔水電897億千瓦時，為華東地區(qū)治理霧霾天氣作出巨大貢獻(xiàn)。同時，特高壓輸電線路在遠(yuǎn)距離、大容量優(yōu)化配置電能方面的優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯。據(jù)分析，2014年四川電網(wǎng)外送電量創(chuàng)新高主要得益于三大因素：一是四川各大流域來水較豐沛，據(jù)統(tǒng)計，去年夏天四川省境內(nèi)重點水電站來水較前年同期多21%；二是新投運(yùn)了一批水電裝機(jī)，主汛期前，四川新投水電裝機(jī)容量1 000萬千瓦，全省水電 裝 機(jī) 總 量 突 破

6 000萬千瓦；三是特高壓直流輸電工程投運(yùn)，復(fù)奉、錦蘇、賓金三大特高壓直流輸電線路向華東地區(qū)源源不斷傳輸水電清潔能源全年累計達(dá)897億千瓦時，相當(dāng)于三峽電廠的年發(fā)電量。三大特高壓直流輸電工程，不僅為華東經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展注入強(qiáng)勁動力，也為國家推動低碳綠色發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。據(jù)測算，897億千瓦時電量相當(dāng)于減少火電原煤消耗4 000多萬噸，減少二氧化碳排放約1億噸，減少二氧化硫排放35萬噸，特高壓輸電線路為華東地區(qū)治理霧霾天氣作出了巨大貢獻(xiàn)。此外，針對四川水情及用電市場的變化，國網(wǎng)四川電力在豐水期靈活交易，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和各流域水情實際，提出了有效運(yùn)行方式，極大地緩解了四川各水庫消落壓力，減少豐水期“隱形棄水”，最大限度保障了清潔水電的可靠消納，平水期首次實現(xiàn)大規(guī)模外送。

收稿日期:2014-12-11

文章編號:1001-2184(2015)02-0075-04

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV697;TV62;TV12

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