王世平 王渺林 姜利玲

(長江水利委員會(huì)水文局長江上游水文水資源勘測局，重慶 400020)

1 概述

向家壩水電站是金沙江下游河段水電規(guī)劃的最下游梯級，壩址位于四川省宜賓縣和云南省水富縣交界的金沙江干流上。工程設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，同時(shí)改善航運(yùn)條件，兼顧防洪、灌溉，并具有對溪洛渡水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。電站于2012年10月10日下閘蓄水，10月16日水位蓄至354 m左右運(yùn)行。

向家壩水電站運(yùn)行調(diào)度將改變天然流量特征，使壩下水流條件發(fā)生較大變化。壩下距水富港2.5km，距宜賓港約33km，距瀘州港約163km。壩址下游涉及岷江、橫江、沱江、南廣河等多條河流。其中，橫江在壩址下游約3.5km處自右岸匯入金沙江，控制流域面積1.54萬km2;岷江在壩址下游約33km處自左岸匯入長江，控制流域面積13.6萬km2;南廣河在壩址下游約36km處自右岸匯入長江，控制流域面積4600km2;沱江在壩址下游約163km處自左岸匯入長江，流域面積2.78萬km2。

本文分析研究向家壩不同下泄流量級條件下，流量變化對下游碼頭水位的影響。研究成果將為向家壩電站實(shí)時(shí)調(diào)度提供技術(shù)支持。

2 分析方法與軟件

結(jié)合下游河段河勢與資料情況，采用河道一維水力學(xué)模型對向家壩不同下泄流量對下游河道水位變化情況進(jìn)行模擬計(jì)算?？紤]到向家壩電站下游－瀘州區(qū)間有岷江、橫江、南廣河、沱江等支流匯入，因此在計(jì)算過程中還必須考慮上述支流的不同來水量情況。

向家壩水電站下游河段水位測算軟件，主要是采用河道一維水力學(xué)模型，預(yù)測向家壩下游水位及其變化。研究得出，向家壩壩址至瀘州水位站，河道里程約163km。

單機(jī)運(yùn)行軟件采用VB、FORTRAN等開發(fā)語言進(jìn)行開發(fā)，利用FORTRAN開發(fā)的核心河道一維水力學(xué)模型，通過VB進(jìn)行界面和數(shù)據(jù)的集成和處理。軟件采用微軟的辦公軟件系統(tǒng)Office中的Microsoft Excel作為數(shù)據(jù)輸入界面，中間數(shù)據(jù)交換和讀取采用文本文件的方式。

軟件計(jì)算流程為:輸入向家壩電站的下泄流量過程，以及下游支流岷江高場站、橫江流域橫江站、南廣河福溪站、沱江富順站流量過程，通過河道一維水力學(xué)模型，計(jì)算輸出下游重點(diǎn)碼頭、水位(水文)站斷面水位，流程見圖1。

圖1 計(jì)算軟件流程

3 計(jì)算條件與成果

3.1 計(jì)算條件

3.1.1 支流流量

為分析不同支流來水對向家壩電站下游水位日變幅的影響，擬定下列4種支流條件:

(1)條件1。各支流站流量采用歷年均值。

(2)條件2。岷江漲水，岷江流量采用歷年均值加上歷年最大日變幅均值，其他支流站流量采用歷年均值。

(3)條件3。橫江和南廣河漲水，橫江和南廣河流量采用歷年均值加上歷年最大日變幅均值，其他支流站流量采用歷年均值。

(4)條件4。橫江、岷江、南廣河、沱江都漲水，流量采用歷年均值加上歷年最大日變幅均值。根據(jù)各站1990～2012年的流量資料統(tǒng)計(jì)，支流計(jì)算條件見表1。

表1 支流計(jì)算條件 m3/s

3.1.2 向家壩下泄流量

在支流條件1下，為確定下游向家壩站水位日變幅不超過3 m的可增加的最大下泄流量，從3700 m3/s開始，依次通過試算，得到 3700，6800，10900，16000，22200 m3/s共5個(gè)向家壩下泄流量條件。

3.2 計(jì)算結(jié)果

(1)支流來水保持不變情況下，向家壩不同下泄流量的下游水位變化。①分析4種支流來水情況下的向家壩不同下泄流量的下游水位變化情況。以支流來水條件1為例，向家壩下泄流量增加時(shí)，距離壩址較近的河段，即華龍到普安河段(距壩址約4～17km范圍)大部分水位變幅超過3 m，其他河段水位時(shí)變幅均未超過3 m(如圖2所示)。支流條件2、條件3和條件4的分析結(jié)果基本與支流條件1一致。②水位變幅在距壩址約8km的打魚村斷面為最大，下游沿程有逐漸衰減的趨勢。③水位變幅有隨流量增加而變大的趨勢。如支流條件1下，打魚村斷面水位變幅隨流量增加由3.31 m增加到3.69 m。

圖2 向家壩下游水位變幅(支流來水條件1)

(2)向家壩下泄流量保持不變，不同支流來水的下游水位變化情況。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析同一向家壩下泄流量遭遇不同支流來水的下游水位變化情況。向家壩下泄流量不變時(shí)，當(dāng)支流由條件1變?yōu)闂l件4時(shí)，即下游橫江、岷江、南廣河、沱江都漲水時(shí)，離岷江匯合口較近的河段，即普安到宜賓河段(距壩址約17～47km范圍)大部分水位變幅超過3 m/d，其他河段水位時(shí)變幅均未超過3 m/d。其中向家壩下泄流量為3700 m3/s時(shí)，隨著支流條件的改變，下游水位變化相對最大(如圖3所示)。

圖3 支流都漲水時(shí)向家壩下游水位變幅(即支流來水條件1變?yōu)闂l件4)

(3)向家壩可能運(yùn)行方案分析。①在支流條件1下，從3700 m3/s開始試算，以確定向家壩站水位變化不超過3 m的可增加的最大下泄流量。②若下游岷江漲水，當(dāng)下游支流條件由條件1變?yōu)闂l件2時(shí)，通過試算得到向家壩站水位變幅為3 m的可增加的最大下泄流量。③若下游橫江和南廣河漲水，當(dāng)下游支流條件由條件1變?yōu)闂l件3時(shí)，通過試算得到向家壩站水位變幅為3 m的可增加的最大下泄流量。

以上3種情況下，向家壩下泄流量的變化比較見圖4。由圖4可以看出，①在支流不變時(shí)，流量增加量隨著向家壩出庫量級的增加而增加，但相對變化率減小。②下游同時(shí)漲水時(shí)，如當(dāng)下游支流條件由條件1變?yōu)闂l件2時(shí)，向家壩可增加的下泄流量將顯著減少。如當(dāng)向家壩流量為3700 m3/s時(shí)，支流流量保持不變，要滿足向家壩站日變幅不超過3 m，則向家壩下泄流量可以增加3070 m3/s。而在支流條件同時(shí)由條件1變?yōu)闂l件2時(shí)，向家壩下泄流量只能增加2710 m3/s。流量增加量隨著向家壩出庫量級的增加而增加，但相對變化率減小。

圖4 向家壩下泄流量變化比較

4 結(jié)論與建議

本文給定向家壩電站不同下泄流量條件，并考慮下游岷江、橫江、南廣河、沱江等支流不同來水條件，采用以河道一維水力學(xué)模型為基礎(chǔ)的計(jì)算軟件，對向家壩不同出庫流量下的下游河道水位日變幅進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)論如下:

(1)在擬定的向家壩下泄流量條件下，支流不變時(shí)，可以保證向家壩站水位日變幅不超過3 m，但下游華龍碼頭到普安河段(距向家壩壩址約4～17km范圍)水位變幅超過3 m。

(2)下游河道水位日變幅有沿程逐漸衰減的趨勢，且變幅隨下泄流量增加而變大。

(3)即使向家壩電站下泄流量保持不變，當(dāng)橫江、岷江、南廣河、沱江等支流漲水時(shí)，普安到宜賓河段(距壩址約17～47km范圍)水位日變幅仍可能會(huì)超過3 m。

(4)在下游支流同時(shí)漲水情況下，要滿足向家壩站水位日變幅不超過3 m，向家壩水電站可增加的下泄流量將顯著減少。