李華穗

（重慶大唐國際武隆水電開發(fā)有限公司，重慶 408506）

1 概述

藤子溝水電站是重慶龍河梯級電站的龍頭電站，也是龍河流域中唯一的多年調(diào)節(jié)水庫，開展藤子溝水庫實時調(diào)度研究和探討，理論和實踐意義不言而喻。本文根據(jù)藤子溝水電站資料，繪制單庫防洪興利聯(lián)合調(diào)度圖，開展藤子溝水庫實時優(yōu)化調(diào)度研究和控制運用探討。

2 藤子溝水庫概況

2.1 龍河水文特性。龍河徑流主要由降水形成，其年內(nèi)、年際變化與降水一致，分布不均。石柱水文站1960～2000 年共41年平均流量為20.5m3/s。最大6 月份多年平均流量為47.0m3/s，而最小1 月份多年平均流量僅2.76m3/s，相差16 倍之多，可見年內(nèi)分配極其不均。豐水年1982 年年均流量為40.4m3/s，枯水年1967 年年平均流量為13.1m3/s，可見年際之間差異亦較大。龍河流域高山環(huán)繞，河谷深切，岸坡陡峻，河道比降大，暴雨洪水匯流迅急，洪水陡漲陡落，洪水過程一般較為尖瘦，多為單峰，若連續(xù)降水，亦會出現(xiàn)復(fù)峰的洪水過程，單峰一次洪水過程歷時約1 天左右，漲洪歷時約4h～8h，洪峰持續(xù)時間為1h，落水歷時約15h～19h。復(fù)峰洪水過程，歷時可達(dá)3 天左右。根據(jù)龍河流域的水文氣象特點，汛期為4 月～9 月，主汛期為6 月～8 月。

2.2 水庫基本特性。藤子溝水電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河上游河段，壩址距上游橋頭鄉(xiāng)5km，距下游石柱縣城27km。壩址以上流域面積591km2，占龍河流域總面積2810km2的21%。藤子溝水電站是龍河梯級電站的龍頭水庫，該電站采用混合開發(fā)方式，通過右岸隧洞引水至下游三河鄉(xiāng)設(shè)廠房發(fā)電。正常蓄水位775.00m，相應(yīng)庫容1.86 億m3，復(fù)核汛限水位773m，相應(yīng)庫容1.77 億m3，最低發(fā)電水位725m，死水位723.00m，死庫容3670 萬m3，調(diào)節(jié)庫容1.49 億m3，具有多年調(diào)節(jié)性能。設(shè)計（P=1%）三日洪量1.88 億m3，校核（P=0.1%）三日洪量2.94 億m3。藤子溝大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高124m，壩頂長339.475m，共設(shè)3 個泄洪表孔，每個泄洪孔均設(shè)置一道弧形門，最大下泄流量3286m3/s，在水庫的防洪度汛及梯級水庫防洪度汛中擔(dān)負(fù)巨大作用。電站裝機(jī)容量70MW，額定滿發(fā)流量48m3/s，保證出力17.5MW，多年平均發(fā)電量1.92 億kW.h，在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻及事故負(fù)荷備用。電站于2005 年3 月下閘蓄水，2005 年底建成，在水庫從下閘蓄水至今，僅2007 年7、8 月間水庫水位達(dá)到正常蓄水位775m，其余時間均在低水位運行。

2.3 水庫設(shè)計調(diào)洪原則。（1）起調(diào)水位為正常蓄水位；（2）當(dāng)庫水位為起調(diào)水位，入庫流量不大于起調(diào)水位的泄量時，則水庫維持該水位；（3）當(dāng)入庫流量大于起調(diào)水位的泄流能力時，則泄洪設(shè)備全部啟用，按泄流能力放流；（4）退水時，當(dāng)水位消落至起調(diào)水位時，維持該水位放流。

2.4 防洪要求。藤子溝水電站設(shè)計時不承擔(dān)下游防洪任務(wù)，建成后下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)飛速發(fā)展，2008 年考慮三店鄉(xiāng)、三河鎮(zhèn)以及石柱縣城的防洪要求，對汛限水位進(jìn)行了復(fù)核，確定藤子溝水庫主汛期汛限水位為773m。

2.5 下游電站概況。藤子溝水電站下游建有牛欄口水電站，牛欄口壩址距上游的石柱縣城約11km，距上游的藤子溝水電站約38km。水庫屬小（一）型，正常蓄水位517m，設(shè)計水位517.63m，校核洪水位520.27m，調(diào)節(jié)庫容131 萬m3，死水位515m，死庫容267 萬m3，屬于日調(diào)節(jié)水庫。電站裝機(jī)容量20MW，與藤子溝電站聯(lián)合運行，在地區(qū)電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻及事故負(fù)荷備用。最大發(fā)電引用流量69.2m3/s。藤子溝～牛欄口區(qū)間多年平均流量13m3/s。

3 水庫運行中存在的問題

3.1 藤子溝水庫是多年調(diào)節(jié)水庫，設(shè)計單位未提供水庫調(diào)度圖，水庫缺少科學(xué)調(diào)度依據(jù)。

3.2 由于藤子溝水庫多年未泄洪，沿岸群眾防汛意識差，安全思想淡薄，藤子溝電站壩址至下游三河鎮(zhèn)，水庫至電站的脫流段河床及沿河兩岸，有部分群眾擅自在龍河河道行洪通道內(nèi)進(jìn)行回填平整、硬化，搭建彩鋼棚等違法建筑，種植高桿作物，形成嚴(yán)重的行洪障礙，藤子溝遇設(shè)計洪水時泄洪下游最高水位675.29m，遇校核洪水時泄洪下游最高水位676.21m。在三店鄉(xiāng)的漫水橋處沒有修筑防洪護(hù)堤，一旦大壩開始泄洪，洪水將從漫水橋缺口處涌入三店鄉(xiāng)，危及周圍居民的人身及財產(chǎn)安全。如遭遇5 年一遇及以上洪水，調(diào)洪后的下泄洪水都將會產(chǎn)生巨大財產(chǎn)損失和威脅居民安全。

4 解決方法

4.1 繪制水庫調(diào)度圖。由藤子溝壩址徑流推算的主要依據(jù)站石柱水文站1960～2000 年年徑流差積曲線可見，1960～1965年、1975～1980 年、1986～1996 年為一波動的枯水段，1966～1974 年、1981～1985 年、1997～2000 年為一波動的豐水段，因此1960 年～2000 年徑流系列豐、枯交替出現(xiàn)，具有一定的代表性，能滿足計算的要求。分別繪制防洪和興利調(diào)度線后，將兩者結(jié)合起來，根據(jù)具體情況調(diào)整兩者之間不協(xié)調(diào)的關(guān)系，得到最終的防洪興利聯(lián)合調(diào)度圖1。

圖1 藤子溝水庫防洪興利聯(lián)合調(diào)度圖

（1）采用計算典型年法，根據(jù)供水年組的第一年來繪制上基本調(diào)度線；根據(jù)供水年組的最后一年來繪制下基本調(diào)度線。（2）連續(xù)供水年組第一年的各計算典型年流量過程，按保證出力自蓄水期末相應(yīng)允許的最高興利水位（防洪限制水位或正常蓄水位）逆時序逐月計算至蓄水期初的年消落水位（年庫容相應(yīng)的最低水位），然后再自供水期末由求得的年消落水位逆時序計算至供水期限初的相應(yīng)最高蓄水位。這樣就求得了各年發(fā)保證出力時的水庫蓄水指示線，取上包線即為多年調(diào)節(jié)水庫的上基本調(diào)度線——防破壞線。（3）以連續(xù)供水年組最后一年的各計算典型年流量過程從供水期末起，自死水位按保證出力逆時序試算至蓄水期初又回到死水位為止，求得各年發(fā)保證出力時的水庫蓄水指示線，取下包線即得下基本調(diào)度線——限制出力線。（4）對上下基本調(diào)度線進(jìn)行修正。

4.2 調(diào)度圖測試。將調(diào)度圖運用于設(shè)計多年平均來水計算發(fā)電量：庫水位控制在上、下基本調(diào)度線中間（中值），取1960年～2000 年多年徑流系列月平均入庫流量進(jìn)行發(fā)電計算，年發(fā)電量為1.93 億，詳見表1。藤子溝設(shè)計年發(fā)電量為1.92 億kW.h，可見按基本調(diào)度線控制水庫運行接近設(shè)計發(fā)電目標(biāo)。

4.3 調(diào)度圖的使用。藤子溝水庫防洪興利聯(lián)合調(diào)度圖由上基本調(diào)度線（防破壞線）、下基本調(diào)度線（限制出力線）及調(diào)洪調(diào)度線組成，將水庫分成保證出力區(qū)、降低出力區(qū)、加大出力區(qū)和調(diào)洪區(qū)。其調(diào)度運行方式為：（1）當(dāng)庫水位位于防破壞線和限制出力線之間時，水庫按保證出力工作。（2）當(dāng)庫水位位于限制出力線以下時，水庫按0.7 倍保證出力工作，但最低運行水位不得低于死水位，否則按天然來水流量工作。（3）當(dāng)庫水位位于防破壞線以上時，水庫按加大出力或滿發(fā)，使水位不超過正常蓄水位，否則水庫棄水。（4）汛期當(dāng)入庫流量不大于正常蓄水位的泄流能力時，水庫水位維持在正常蓄水位；當(dāng)入庫流量大于正常蓄水位對應(yīng)的泄流能力時，則泄洪設(shè)備全部起用。退水期水庫水位回落到正常蓄水位后，水庫維持在正常蓄水位運行。

圖2 藤子溝水庫歷年運行圖

5 實際應(yīng)用

利用調(diào)度圖指導(dǎo)藤子溝水庫控制運用：

5.1 采用調(diào)度圖與水文預(yù)報相結(jié)合的方法進(jìn)行調(diào)度，充分利用水文氣象預(yù)報，逐步修正，優(yōu)化水庫運行，成為指導(dǎo)調(diào)節(jié)水庫控制運用的重要工具。

5.2 根據(jù)調(diào)度圖制定了藤子溝電站經(jīng)濟(jì)運行方案和廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行策略，視水庫來水及水庫水位情況，根據(jù)電網(wǎng)需求向系統(tǒng)提供調(diào)峰容量、電量和部分備用。

5.3 結(jié)合調(diào)度圖及來水預(yù)報，按照時間，根據(jù)庫水位在水庫調(diào)度圖上的位置確定水庫運行方式或發(fā)電方式，按調(diào)節(jié)計算原則編制年度及月度發(fā)電計劃，是制定水庫控制運用計劃的主要依據(jù)。

6 防洪調(diào)度風(fēng)險

因大壩下游存在行洪障礙，為減少泄洪風(fēng)險，按最不利因素考慮，取藤子溝壩址歷時可達(dá)3 天的復(fù)峰的典型洪水過程線，分別調(diào)洪演算5%、10%、20%頻率的洪水過程。大洪水和特大洪水按電站遇大洪水應(yīng)急措施和遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急措施泄洪調(diào)度，在此不進(jìn)行調(diào)算。

6.1 調(diào)洪演算規(guī)則：以大壩不泄洪，最高庫水位達(dá)775m，逆時序反算得起調(diào)水位。

6.2 調(diào)洪演算結(jié)果：5%頻率典型洪水過程，逆時序反算得起調(diào)水位為745.08m；10%頻率典型洪水過程，逆時序反算得起調(diào)水位為754.05m；20%頻率典型洪水過程，逆時序反算得起調(diào)水位為762.11m。

6.3 考慮汛限水位控制，20%頻率典型洪水過程，以大壩不泄洪，最高庫水位達(dá)773m（汛限），逆時序反算得起調(diào)水位為759.75m。

7 結(jié)論

7.1 藤子溝在調(diào)度圖的保證出力區(qū)運行最為經(jīng)濟(jì)可靠。

7.2 在可能遭遇小于20 年一遇洪水時，為避免棄水危及周圍居民的人身及財產(chǎn)安全，需在洪水來臨前控制水庫水位在745m 及以下運行。受限于洪水預(yù)見期和準(zhǔn)確率，以及發(fā)電的預(yù)泄能力，主汛期5 月、6 月水庫水位控制在762m 之下運行，可在出現(xiàn)5 年一遇以下洪水時不致棄水。但為優(yōu)化藤子溝多年調(diào)節(jié)水庫的調(diào)度，增加電站發(fā)電效益和龍河流域梯級電站的綜合效益，發(fā)揮多年調(diào)節(jié)水庫作用，需著力解決大壩下游行洪障礙，水庫水位盡量靠近上基本調(diào)度線運行為宜。

7.3 藤子溝水庫主汛后期7 月為蓄水期，應(yīng)盡量蓄滿水庫用于補充枯季的來水不足，充分發(fā)揮多年調(diào)節(jié)庫容的作用，增加枯季發(fā)電量，同時可增加下游梯級電站的發(fā)電能力。

7.4 在下游行洪道達(dá)到泄洪要求并不危及沿岸人身及財產(chǎn)安全時，庫水位可按略低于上基本調(diào)度線控制運行。多年平均來水過程調(diào)蓄計算，最多可增發(fā)電量0.26 億千瓦時，增發(fā)13.5%。