劉建軍，王群，王民方

（吉林省吉能電力集團(tuán)有限公司兩江水力發(fā)電公司，吉林安圖，133600）

分期洪水調(diào)度在兩江水電站的應(yīng)用分析

劉建軍，王群，王民方

（吉林省吉能電力集團(tuán)有限公司兩江水力發(fā)電公司，吉林安圖，133600）

二道松花江先后在2010年和2013年發(fā)生特大洪水，對(duì)兩江水電站設(shè)計(jì)洪水成果有較大影響，由此帶來了水庫防洪能力不足問題。文章分析了兩江水電站汛期洪水分期的可行性，并通過對(duì)汛期分期調(diào)洪成果的檢驗(yàn)，表述了分期洪水調(diào)度在兩江水電站實(shí)際運(yùn)行中起到的作用和效果。

兩江水電站；洪水分期；洪水調(diào)度

1 概述

兩江水電站地處吉林省安圖縣兩江鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址位于二道松花江與富爾河匯合口以上18 km處，壩址以上控制流域面積2 970 km2。壩址多年平均徑流量12.08億m3，水庫總庫容2.105億m3，是一座兼顧養(yǎng)殖和旅游等綜合利用的大Ⅱ型、不完全年調(diào)節(jié)水庫。水庫正常蓄水位545.00 m，相應(yīng)庫容1.73億m3；校核洪水位547.35 m，相應(yīng)庫容2.105億m3；汛限水位和設(shè)計(jì)洪水位均為545.00 m。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期100年洪水，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期2 000年洪水。

兩江水電站建成運(yùn)行后，所在流域二道松花江先后在2010年、2013年發(fā)生了特大洪水，延長洪水系列后設(shè)計(jì)洪水成果有較大增加（如重現(xiàn)期2 000年設(shè)計(jì)洪峰流量由原設(shè)計(jì)的3 540 m3/s增加到了4 170 m3/s，增大了17.8%；重現(xiàn)期100年設(shè)計(jì)洪峰流量由原設(shè)計(jì)的2 150 m3/s增加到2 460 m3/s，增大了14.4%），由此帶來了水庫防洪能力不足問題，需采用汛期降低起調(diào)水位運(yùn)行方式解決。在對(duì)分期洪水進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，制定了既能保障水庫大壩防洪安全，同時(shí)兼顧電站發(fā)電效益的分期洪水調(diào)度方案，并在實(shí)際運(yùn)行中得到了比較滿意的結(jié)果。

2 暴雨洪水特性

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。造成本流域大暴雨的天氣系統(tǒng)主要為北上臺(tái)風(fēng)，除臺(tái)風(fēng)暴雨外，各種氣旋或低壓均可造成本流域的大暴雨。暴雨多發(fā)生在7～8月，以8月出現(xiàn)的次數(shù)最多。本流域一次降雨過程一般3 d左右，但主要集中在30～48 h內(nèi)。

洪水與暴雨相應(yīng)，多由7～8月的暴雨形成，以8月份出現(xiàn)的次數(shù)最多、量級(jí)最大。如2010年7月下旬遭遇連續(xù)兩次強(qiáng)降雨后，二道松花江流域江河水位急劇上漲，干流及支流古洞河、富爾河等發(fā)生超歷史記錄特大洪水，由于支流洪水疊加，沿程與干流洪水相遇，使二道松花江漢陽屯水文站出現(xiàn)了有記錄以來的首位特大洪水，洪峰流量為9 700 m3/s，洪水重現(xiàn)期超300年。2013年8月中旬，漢陽屯站發(fā)生有記錄以來的第二位大洪水，洪峰流量為4840m3/s，其中兩江水電站以上流域發(fā)生有記錄以來的最大洪水，入庫洪峰流量為2 460 m3/s。

由于流域地處長白山脈深山峽谷區(qū)，河槽下切較深，河網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，河道比降和坡面比降都較大，致使洪水匯集較快，洪水過程線多為單峰型，具有陡漲陡落的特點(diǎn)。一次洪水歷時(shí)一般約為7 d，洪峰上漲歷時(shí)一般約1～2 d，洪峰持續(xù)時(shí)間1～4 h。

3 汛期洪水分期可行性分析

3.1 暴雨成因分析

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。暴雨最早發(fā)生在5月，最遲發(fā)生在9月。盛夏季節(jié)，由于太平洋副熱帶高壓不斷北伸，配合高空槽，引導(dǎo)南來的氣旋臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)北上，在本地區(qū)發(fā)生大范圍較高強(qiáng)度的降雨，其中尤以臺(tái)風(fēng)造成的暴雨較為強(qiáng)烈，如1960年大洪水是經(jīng)我國東部沿海直接北上的臺(tái)風(fēng)與北方冷空氣相遇產(chǎn)生大暴雨的天氣系統(tǒng)形成。除臺(tái)風(fēng)暴雨外，只要副熱帶高壓位置適當(dāng)，各種氣旋或低壓均可造成本流域的大暴雨，如2010年7月下旬～8月上旬受高空槽、冷渦、切變和副高后部西南暖濕氣流的共同影響，二道松花江流域普降暴雨、大暴雨。受暴雨變化規(guī)律影響，二道松花江流域每年6月初進(jìn)入汛期，7月中旬至8月末為主汛期，進(jìn)入9月份以后，大范圍的降水天氣過程明顯減少，主汛期也基本結(jié)束，因此可初步確定7月中旬為前汛期和主汛期的分界點(diǎn)，8月末為主汛期和后汛期的分界點(diǎn)。

3.2 洪水發(fā)生頻次及分布規(guī)律分析

二道松花江流域的大洪水一般發(fā)生在6～9月。通過分析松江水文站和漢陽屯水文站實(shí)測洪水，松江站發(fā)生在6月份的洪水次數(shù)為10次，占總數(shù)的18%，發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的9%，發(fā)生在7月份的洪水次數(shù)為19次，占總數(shù)的34%，發(fā)生在8月份的洪水次數(shù)為22次，占總數(shù)的39%，7、8兩月之和占總數(shù)的73%；漢陽屯站發(fā)生在6月份的洪水次數(shù)為7次，占總數(shù)的12%，發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的8%，發(fā)生在7月份的洪水次數(shù)為28次，占總數(shù)的47%，發(fā)生在8月份的洪水次數(shù)為20次，占總數(shù)的33%，7、8兩月之和占總數(shù)的80%。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字說明，二道松花江流域的洪水主要發(fā)生在每年的7、8兩月，而9月洪水明顯偏少，僅占總數(shù)的10%以下。

另外，在松江站7月份發(fā)生的19次洪水中，7月15日前發(fā)生8次，7月15日以后發(fā)生11次；在漢陽屯站7月份發(fā)生的28次洪水中，7月15日前發(fā)生8次，7月15日以后發(fā)生20次，這說明本流域主汛洪水基本發(fā)生在7月15日之后。

3.3 洪水量級(jí)分布規(guī)律分析

從松江和漢陽屯兩站各月最大流量散布圖分析，年最大流量主要分布在7月20日～8月31日之間，其中松江站峰流量超過300 m3/s的年份有6年，漢陽屯站峰流量超過2 000 m3/s的年份有7年，7月15日以前和9月1日以后的洪水量級(jí)明顯減小。另外，通過實(shí)測洪水系列中不同量級(jí)洪水發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)分析：松江站重現(xiàn)期10年以上洪水共發(fā)生5次，其中7月1～14日期間發(fā)生1次，7月15日～8月31日發(fā)生4次，而6月、9月未發(fā)生重現(xiàn)期10年以上洪水；漢陽屯站重現(xiàn)期10年以上洪水共發(fā)生4次，均發(fā)生在7月15日～8月31日期間，其他時(shí)間段未發(fā)生重現(xiàn)期10年以上洪水。洪水量級(jí)分布規(guī)律可以充分反映出本流域的主汛期基本上為7月15日～8月31日。

3.4 洪水分期可行性分析結(jié)論

從上述流域引發(fā)暴雨的天氣系統(tǒng)影響程度和范圍的季節(jié)性規(guī)律、洪水發(fā)生時(shí)間及頻次分布規(guī)律和洪水量級(jí)分布規(guī)律上看，兩江水電站入庫洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律。根據(jù)水利部頒發(fā)的《綜合利用水庫調(diào)度通則》（水管（1993）61號(hào)文）規(guī)定“入庫洪水具有季節(jié)變化規(guī)律的水庫，應(yīng)實(shí)行分期防洪調(diào)度，如原規(guī)劃設(shè)計(jì)未考慮的，可由管理單位會(huì)同設(shè)計(jì)單位共同編制分期防洪調(diào)度方案，經(jīng)水庫主管部門審批后實(shí)施”。因此，兩江水電站具備實(shí)行分期洪水調(diào)度的條件，實(shí)行分期洪水調(diào)度是可行的，也是合理的。

4 汛期分期的確定

根據(jù)二道松花江流域洪水分布特性及變化規(guī)律，結(jié)合兩江樞紐防洪度汛要求，將二道松花江流域汛期（6～9月）劃分為前汛期、主汛期和后汛期，其中前汛期為6月1日～7月14日，主汛期為7月15日～8月20日，后汛期為8月21日～9月30日，主汛期前后有過渡期。

5 設(shè)計(jì)洪水調(diào)度分析

在上述汛期分期基礎(chǔ)上，通過對(duì)兩江水電站不分期和分期設(shè)計(jì)洪水過程線分別進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，在滿足不超過校核洪水位（547.35 m）的條件下，不分期時(shí)校核標(biāo)準(zhǔn)洪水（0.05%）的最高起調(diào)水位為540.50 m，分期時(shí)主汛期校核標(biāo)準(zhǔn)洪水的最高起調(diào)水位為540.80 m。由此可見，分期洪水調(diào)洪起調(diào)水位更高，調(diào)洪最高水位更低，既能有效保障水庫大壩防洪安全，又能最大程度發(fā)揮電站發(fā)電效益。

根據(jù)汛期分期洪水調(diào)度方案，采用降低主汛期起調(diào)水位方法，選擇設(shè)計(jì)、校核標(biāo)準(zhǔn)工況下，對(duì)各分期調(diào)洪計(jì)算成果進(jìn)行分析（見表1），主汛期重現(xiàn)期100年洪水的調(diào)洪最高水位為542.82 m，較設(shè)計(jì)洪水位545.00 m低2.18 m；重現(xiàn)期2 000年洪水調(diào)洪最高水位為547.33 m，較校核洪水位547.35 m低0.02 m。

前汛期、后汛期重現(xiàn)期100年洪水的調(diào)洪最高水位與設(shè)計(jì)洪水位相等（為545.00 m），因前汛期、后汛期設(shè)計(jì)洪水成果較主汛期設(shè)計(jì)洪水成果小很多，其重現(xiàn)期2 000年洪水調(diào)洪最高水位比校核洪水位547.35 m低2.35 m。

表1 不同工況下分期洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果表Table 1 Calculation results of flood regulation by stages under various conditions

通過調(diào)洪成果分析，主汛期重現(xiàn)期100年洪水調(diào)洪最高水位低于設(shè)計(jì)洪水位，重現(xiàn)期2 000年洪水調(diào)洪最高水位低于校核洪水位，表明兩江水電站采用分期洪水調(diào)度方案能夠滿足水庫防洪安全要求。

6 實(shí)際洪水調(diào)度運(yùn)行情況

兩江水電站分期洪水調(diào)度方案于2014年編制完成，在2015年汛期得到了運(yùn)行檢驗(yàn)。2015年最大入庫流量238.11 m3/s（8月5日），相當(dāng)于重現(xiàn)期5年洪水，洪水量級(jí)較小。采用分期洪水運(yùn)行調(diào)度方案，前汛期最大入庫流量136.94 m3/s，相應(yīng)最高庫水位539.41 m；主汛期最大入庫流量238.11 m3/s，相應(yīng)最高庫水位539.87 m；后汛期最大入庫流量112.08 m3/s，相應(yīng)最高庫水位542.91 m。兩江水電站2015年度洪水調(diào)度運(yùn)行成果見表2。

表2 2015年度洪水調(diào)度運(yùn)行成果表Table 2 Results of flood regulation in 2015

通過2015年洪水分期調(diào)度的運(yùn)用，較以往相似年份增加發(fā)電量157萬kW·h，較大地提高了水庫發(fā)電效益，并且保證了水庫防洪安全運(yùn)行。

7 結(jié)語

（1）兩江水電站所在流域洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，水庫具備分期洪水調(diào)度的可行性。

（2）根據(jù)分期洪水調(diào)洪成果分析，兩江水電站能夠?qū)崿F(xiàn)合理可行的分期洪水調(diào)度方案，滿足工程防洪安全要求。

（3）在兩江水電站遭遇特大洪水時(shí)，采用分期洪水調(diào)度方案可在一定程度上降低水庫主汛期運(yùn)行水位，同時(shí)減小最大下泄流量，對(duì)下游防洪減災(zāi)效益明顯。另外，也可使前汛期和后汛期的庫水位不至降到太低，最大程度地保護(hù)水庫發(fā)電效益。

總之，兩江水電站采用分期洪水調(diào)度方案，不論是對(duì)下游防洪減災(zāi)，還是工程的自身安全和經(jīng)濟(jì)效益方面，均能發(fā)揮重要作用。■

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世界最大內(nèi)河船閘——三峽船閘累計(jì)貨運(yùn)量突破10億噸

據(jù)中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)今年3月，世界上連續(xù)級(jí)數(shù)最多、總水頭最高、規(guī)模最大的內(nèi)河船閘——三峽船閘累計(jì)貨運(yùn)量突破10億t。自2003年投入運(yùn)行以來，三峽船閘已連續(xù)14年實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行，有力支持了長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的實(shí)施。

投入運(yùn)行以來，三峽船閘過閘貨運(yùn)量不斷增加，2011年首次突破億噸，提前19年達(dá)到設(shè)計(jì)能力。截至3月7日，三峽船閘累計(jì)運(yùn)行12.87萬閘次，通過船舶73.3萬艘次、旅客1 181.2萬人次，貨運(yùn)量達(dá)10.01億t。

三峽工程極大促進(jìn)了長江航運(yùn)事業(yè)快速發(fā)展和沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展，有力支持了長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的實(shí)施。

據(jù)三峽集團(tuán)樞紐運(yùn)行管理人員介紹，三峽工程蓄水后，淹沒了川江139處急流灘、險(xiǎn)灘和淺灘，改善了宜昌至重慶660 km航道的通航條件。該段航道維護(hù)水深從2.9 m提高到3.5～4.5 m，航行船舶噸位從1 000 t級(jí)提高到3 000～5 000 t級(jí)，航道等級(jí)全線升至一級(jí)，實(shí)現(xiàn)了全年全線晝夜通航，'自古川江不夜航'成為歷史。萬噸級(jí)船隊(duì)可從上海直達(dá)重慶。船舶運(yùn)輸成本降低三分之一以上。與2003年前相比，典型船型在漢渝間往返一次，總節(jié)省時(shí)間枯水期為68～74 h，洪水期為61～112 h。

三峽工程蓄水后，還增加了約2 000 km支流航道，干支聯(lián)通使長江干流及幾大支流的航運(yùn)事業(yè)都得以進(jìn)一步發(fā)展。

三峽工程蓄水后，庫區(qū)水流流速減緩、流態(tài)穩(wěn)定、比降減小，船舶載運(yùn)能力明顯提高，油耗明顯下降，大幅度降低了長江航運(yùn)的運(yùn)輸成本。初步統(tǒng)計(jì)顯示，庫區(qū)船舶單位千瓦拖帶能力由建庫前的1.5 t提高到目前的4～5 t，每千噸公里的平均油耗由7.6 kg下降到2.0 kg左右，每千載重噸平均船員配備從2002年的8～10人下降到目前的2～3人，船舶單位能耗下降，污染物排放明顯減少，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高，運(yùn)輸成本顯著下降。

目前，三峽船閘全年過閘貨運(yùn)量是三峽工程蓄水前該河段年最高貨運(yùn)量的6倍以上。通過三峽船閘的所有船舶均免費(fèi)過閘。

作為三峽工程的建設(shè)運(yùn)行管理單位，三峽集團(tuán)在保證質(zhì)量、安全的前提下，大力開展創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，使船閘設(shè)備設(shè)施始終處于優(yōu)良狀態(tài)。

為提高檢修效率，三峽集團(tuán)突破大型船閘檢修傳統(tǒng)模式，一些大修期間做的項(xiàng)目，改在停航小修時(shí)完成；原需停航小修的項(xiàng)目，在日?；蛲ê介g隙完成。他們研制了船閘專用載人升降車、人字門同步頂升系統(tǒng)、快速檢修工裝、檢修修補(bǔ)材料，完善了檢修工藝。這些措施和技術(shù)創(chuàng)新極大減少了船閘檢修對(duì)樞紐通航的影響。

在運(yùn)行管理各方共同努力下，三峽船閘運(yùn)行14年來，沒有出現(xiàn)因設(shè)備設(shè)施故障而停航的情況。三峽船閘年均通航率達(dá)95.9%，高于84.1%的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

The two extreme floods occurred in Erdao Songhua river in 2010 and 2013 exerted great influence on design flood of Liangjiang hydropower station,which resulted in the problem of insufficient reservoirfloodcontrolcapacity.Inthispaper,thefeasibilityofflooddividedintostagesinfloodseasonofLiangjiang hydropower stationisanalyzed,andtheapplicationand effectoffloodregulationbystages inactualoperationofLiangjianghydropowerstationarediscussedbyinspectionoffloodregulationresultsbystages.

Liangjiang hydropower station;flood divided into stages;flood regulation

TV697.1

B

1671-1092（2017）02-0041-04

2017-02-15

劉建軍（1973-），男，吉林安圖人，高級(jí)工程師，主要從事水力發(fā)電、大壩安全管理及生產(chǎn)工作。

Title:Application analysis of flood regulation by stages at Liangjiang hydropower station//by LIU Jianjun,WANG Qun and WANG Min-fang//Liangjiang Hydropower Company,Ji'neng Electric Power Group Co.,Ltd.