魯軍 李肖男 傅巧萍 張冀 喻杉

摘要：老撾南烏河（也稱南歐江）干流水電開發(fā)已基本完成，如何發(fā)揮梯級水庫群的防洪作用是調度運行管理面臨的難題之一。為提升南烏河流域主要城鎮(zhèn)的防洪標準，根據梯級水庫的建設狀況和運行管理需求，對南烏河梯級水庫聯合防洪調度的必要性和可行性進行了探討。在此基礎上，以南歐江五級、六級水庫為重點，構建了聯合防洪調度模型，研究提出了兩水庫汛期運行控制水位。此外，探討了南烏河流域水庫群聯合調度的管理機制，針對性地提出了對策建議。研究成果對提升南烏河流域管理水平、充分發(fā)揮梯級水庫綜合效益具有參考價值。

關鍵詞：聯合防洪調度; 梯級水庫; 汛期運行控制水位; 南烏河; 老撾

中圖法分類號：TV697.1 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.06.002

文章編號：1006 - 0081（2022）06 - 0006 - 06

0 引 言

南烏（Nam Ou）河也稱南歐河、南歐江，是湄公河老撾境內最大的支流。2007年8月，老撾政府批準《老撾南歐江水電規(guī)劃報告》推薦的南烏河干流“一庫七級”開發(fā)方案，由中國電力建設集團按BOT模式分兩期開發(fā)[1]。由于當時流域防洪需求較低，在水電規(guī)劃和工程設計中，梯級水庫均不承擔防洪任務，未預留防洪庫容。隨著水電梯級開發(fā)和經濟社會的發(fā)展，干流沿線城鎮(zhèn)的防洪安全要求越來越高，防護工程缺位、防洪標準偏低的問題突顯。梯級水庫銜接的格局以及洪水傳播特性的改變，使水庫群在汛期極有可能增加洪水調度的風險，需要開展相關研究。同時，南烏河流域的行政管理對水庫群開展防洪調度也提出了需求。2019年中國-老撾合作完成的《老撾南烏河流域綜合規(guī)劃》[2]中提出：對流域治理開發(fā)與保護中具有關鍵作用的骨干水庫，應優(yōu)化水庫防洪調度，結合水雨情預報適時攔洪削峰，充分發(fā)揮水庫的防洪作用，提高重點城鎮(zhèn)的防洪能力;避免無序泄放對下游及湄公河防洪造成不利影響。

目前，老撾對南烏河梯級水庫防洪調度研究基本處于空白狀態(tài)，希望借鑒中國的管理經驗，提升水庫工程的調度管理水平。開展南烏河梯級水庫聯合防洪調度研究，充分發(fā)揮工程的防洪效益，是響應變化環(huán)境下流域防洪需求、降低乃至規(guī)避洪水風險的關鍵措施，對指導流域水庫群運行管理意義重大，也是積極落實瀾湄水資源合作的具體行動[3]。

鑒于南烏河水文資料有限，僅干流孟威（Muang Ngoy）水文站有一定的水位流量觀測資料[4]，洪水典型、地區(qū)組成等分析研究尚有欠缺，本文主要結合梯級水庫工程的建設狀況和運行管理中面臨的實際問題，對南烏河干流梯級水庫聯合防洪調度的必要性和可行性進行分析。重點關注干流孟桑潘（Muang Samphanh）和孟夸（Muang Khua）兩座縣城的防洪調度需求，借鑒中國長江流域水庫群聯合防洪調度研究思路[5-6]，采用聯合補償調度的方法研究探討南烏河梯級水庫聯合防洪調度方式，在兼顧工程發(fā)電效益的同時，提出南歐江五級和六級水庫通過設置水庫汛期運行控制水位的方式發(fā)揮防洪作用。在此基礎上，對流域水庫群聯合防洪調度的管理機制進行探討，并針對性地提出對策建議。

1 基本情況

1.1 流域概況

南烏河位于湄公河左岸，發(fā)源于老撾北部豐沙里（Phongsaly）省與中國云南省接壤的邊境一帶山脈，干流自北朝南流經豐沙里省和瑯勃拉邦（Luang Prabang）省，于瑯勃拉邦省巴烏附近匯入湄公河，支流延展至烏多姆賽（Oudomxay）省。干流全長484 km，天然落差約1 020 m，平均比降約2.1‰，流域面積為2.6萬km2，水系發(fā)育、支流眾多。

南烏河流域屬熱帶季風氣候區(qū)，流域多年平均降雨量約1 610 mm，雨季降水量占全年的80%以上;受水汽來源及地形等方面的綜合影響，降雨總體呈現為由東北、西南向中心遞減趨勢。流域徑流主要由降雨補給，河口多年平均年徑流量160.7億m3;流域洪水主要由暴雨形成，多發(fā)生于6～9月，尤以7～8月最為頻繁[7]。

1.2 梯級水庫開發(fā)建設情況

南烏河梯級開發(fā)任務以發(fā)電為主，兼有防洪、旅游、庫區(qū)航運等綜合利用效益。7級電站自上（游）而下依次為：南歐江七級、六級、五級、四級、三級、二級和一級，總裝機容量1 272 MW，多年平均年發(fā)電量約50億kW·h。梯級水庫總庫容31.93億m3，總調節(jié)庫容17.2億m3，均未預留防洪庫容。南烏河干流7座水庫工程的分布示意見圖1，基本信息見表1。

依照水電規(guī)劃，一期開發(fā)的南歐江二級、五級和六級電站，總裝機容量540 MW，2012年10月主體工程開工建設，2016年12月底通過完工驗收。二期開發(fā)其余4座電站，總裝機容量732 MW，2016年4月主體工程開工建設。目前7座電站全部并網發(fā)電，干流河段規(guī)劃梯級基本建設完成。

2 流域防洪現狀及調度可行性分析

2.1 防洪現狀

南烏河干流沿河（由上游到下游）分布有孟桑潘縣、孟夸縣、孟威（Muang Ngoy）縣等城鎮(zhèn)及部分村落，是主要防洪保護對象，其大部分位于沿岸階地和山地平壩區(qū)域。由于經濟社會發(fā)展較慢，南烏河干流河道防洪基礎設施薄弱，沿岸主要防洪保護對象所在河段基本無堤防、護岸等防洪工程，防洪能力約5～10 a一遇（天然狀態(tài)）。《老撾南烏河流域綜合規(guī)劃》參照中國GB 50201-2014《防洪標準》，結合流域經濟社會基本情況及發(fā)展規(guī)劃，推薦孟桑潘縣、孟夸縣、孟威縣等城鎮(zhèn)的防洪標準為10 a一遇（孟夸縣城還可適當提高），沿岸村鎮(zhèn)和成片農田的防洪標準為5 a一遇[2]。目前，孟桑潘縣城區(qū)、孟威老縣城區(qū)的防洪能力約5 a一遇，孟夸縣城區(qū)約5～10 a一遇，孟威新縣城區(qū)約10 a一遇。

流域經過大規(guī)模的水電開發(fā)后，流域防洪體系建設相對滯后的問題逐漸顯露。2018年汛期，南烏河流域上游發(fā)生較大洪水，南歐江四至六級壩址實測最大洪峰流量均介于5～10 a一遇量級，孟桑潘縣、孟夸縣沿岸的部分基礎設施受到洪水影響，防洪問題引起各方重視。已建水庫工程的防洪調度問題也提上議事日程。

防洪是關系到社會穩(wěn)定、經濟發(fā)展和人民生命財產安全的大事。在南烏河流域梯級水電站設計階段，防洪任務主要為保證樞紐工程自身防洪安全，無庫區(qū)及下游防洪任務。但從新需求的迫切性和重要性考慮，在保障工程自身防洪安全的前提下，充分協調發(fā)電與防洪的關系，是南烏河梯級水庫運行管理中需要重點關注的問題。

2.2 防洪調度可行性

依據沿岸城鎮(zhèn)的防洪現狀，南烏河干流沿岸城鎮(zhèn)需重點關注孟桑潘縣、孟夸縣和孟威縣的防洪問題，可考慮通過梯級水庫的聯合調度，進一步提升其防洪能力。各梯級水庫在確保樞紐工程自身安全的前提下，可充分發(fā)揮攔洪、削峰、錯峰作用，盡量減輕上下游防洪壓力。

根據表1可知，南烏河梯級水庫群調節(jié)性能不一，上游的南歐江五至七級水庫調節(jié)能力相對較大，尤其是龍頭水庫南歐江七級，具有多年調節(jié)能力，可充分利用水庫調節(jié)庫容適時攔洪削峰。而其余4座水庫只有日調節(jié)能力，在流域防洪過程中，在確保樞紐工程自身安全的前提下，應避免增加庫區(qū)及樞紐下游的防洪負擔。值得注意的是，南歐江七級水庫控制流域面積0.34萬km2，僅占南烏河流域面積的13%，對下游洪水的調控能力相對有限，尤其是遭遇以區(qū)間來水為主的典型洪水時。南歐江六級和五級控制流域面積占南烏河流域面積的21%和39%，且更靠近下游防洪保護對象，攔蓄效果和效率應該優(yōu)于南歐江七級，但二者的調節(jié)庫容遠小于南歐江七級。

因此，根據各水庫的調蓄能力、防洪保護對象的空間分布等，確定孟桑潘縣和孟夸縣城區(qū)是流域水庫防洪調度的重點保護對象。梯級水庫群防洪調度以南歐江五級和六級水庫為主，且主要防御干流來水為主的洪水類型;對于南歐江七級水庫，遭遇干流來水為主的典型時，可以直接通過攔蓄洪水對下游進行防洪調度，遭遇以區(qū)間來水為主的典型，則主要通過攔蓄基流方式減少進入南歐江六級和五級水庫的洪量，配合對下游防洪保護對象進行防洪。而南歐江一至四級為日調節(jié)水庫，在防洪過程中，可通過預報預泄的方式提前降低壩前水位，盡量不增加庫區(qū)的防洪負擔。

此外，鑒于南烏河流域梯級水庫均未專門預留防洪庫容，本文的研究思路是通過設置汛期運行控制水位的方式，在兼顧發(fā)電效益的同時，發(fā)揮水庫的防洪效益。

3 聯合防洪調度研究

3.1 防洪庫容需求分析

針對孟桑潘縣和孟夸縣城區(qū)的聯合防洪調度，采用固定下泄與補償調度相結合的方法構建了以南歐江五級和六級水庫為重點的聯合防洪調度模型，并控制孟桑潘縣和孟夸縣分別不超過其安全泄量：

式中：[Qms]為孟桑潘縣城安全泄量，m3/s;[Qmk]為孟夸縣城安全泄量，m3/s;[Qsk]為孟桑潘與孟夸區(qū)間來流，m3/s;[Qf5]為南歐江五級水庫下泄流量，m3/s。同時，模型考慮水位約束、泄流能力約束、梯級水庫水量平衡約束等控制條件。

以孟桑潘縣城防洪能力提升至10 a一遇、孟夸縣城提升至20 a一遇為目標，采用聯合防洪調度模型計算了庫容需求?，F狀洪水資料表明，達到上述目標至少需要1.75億m3庫容[8]。

鑒于南烏河流域洪水資料短缺，尤其是缺乏不同防洪保護對象的洪水地區(qū)組成分析成果，本文的研究成果僅供運行管理單位參考。實時調度中，若孟桑潘縣或孟夸縣有防洪需求時，在上游水庫的配合下，南歐江五級水庫可按不超河道安全泄量進行控泄調度。

3.2 汛期運行控制水位探討

在庫容需求分析的基礎上，重點討論了南歐江五級和六級水庫聯合防洪運用的庫容分配問題，即南歐江五級和六級水庫的汛期運行控制水位。首先，從泄流能力看，南歐江五級泄流能力較大，死水位430 m的泄流能力為3 640 m3/s（圖2），基本不存在因泄流能力不足而造成的被動滯洪和無效攔蓄，庫容使用效率較高;而南歐江六級在死水位附近的泄流能力相對較小，490 m水位的泄流能力為405 m3/s（圖2），若水庫汛期運行控制水位設置在死水位附近，水庫泄流能力與下游南歐江五級不匹配，且水庫將因泄流能力不足而造成被動滯洪，造成無效攔蓄。因此，如果要較好地發(fā)揮南歐江六級水庫的攔洪作用，汛期運行控制水位應設置在502 m（相應泄流能力3 470 m3/s）以上，此時距正常蓄水位之間庫容約1.27億m3，加上南歐江五級水庫1.42億m3調節(jié)庫容，可滿足聯合防洪調度目標需要。同時，鑒于孟桑潘縣提升至10 a一遇所需的庫容不大，可考慮由南歐江五級或六級水庫單獨預留。南歐江五級和六級水庫泄流能力曲線見圖2。

綜合上述分析，按照南歐江五級和六級水庫共同預留不少于1.75億m3庫容的目標，基于固定下泄與補償調度相結合的思路，設置了3組汛期運行控制水位方案（表2）。

分析比較了南歐江五級和六級水庫設置不同汛期運行控制水位對發(fā)電效益的影響[8]。與未設置汛期運行控制水位的運行方案相比，表2中方案1～3的多年平均年發(fā)電量分別減少0.91億，0.79億kW·h和0.77億kW·h，約占設計多年平均年發(fā)電量的1.5%左右，橫向比較顯示方案3的發(fā)電效益略優(yōu)于方案1和2，表明在預留總庫容相同的前提下，一定范圍內抬高南歐江五級水庫的運行水位、降低南歐江六級水庫的運行水位，對兩庫總體發(fā)電效益更為有利。同時，方案3相比方案1和2對水庫預泄更為有利，調度靈活性更優(yōu)。

因此，從實時調度角度出發(fā)，本研究推薦南歐江五級和六級水庫汛期運行控制水位分別為436 m和503 m。當預報來水較大，需南歐江五級和六級水庫聯合攔洪時，建議采取以下策略。

（1） 若南歐江六級庫水位低于503 m，建議先運用南歐江六級水庫，按下游防洪補償調度要求攔蓄，南歐江五級水庫基本維持出入庫平衡。

（2） 若南歐江六級庫水位運用至503 m后，南歐江六級水庫維持出入庫平衡，運用南歐江五級水庫攔洪，直至南歐江五級庫水位運用至439 m;然后南歐江五級水庫維持出入庫平衡，繼續(xù)運用南歐江六級水庫攔洪，直至南歐江六級庫水位運用至506 m。

（3） 當南歐江六級庫水位運用至506 m且南歐江五級庫水位運用至439 m后，若下游孟桑潘縣城和孟夸縣城仍有防洪需求，應重點考慮孟夸縣防洪需求，按照對孟夸縣城補償流量進行控制，兩庫繼續(xù)攔蓄，直至庫水位運用至正常蓄水位。

視水情、工情和防洪形勢需要，南歐江七級水庫可根據來水，適當攔洪配合南歐江五級和六級水庫調度;南歐江四級水庫應根據孟桑潘縣淹沒風險，必要時提前騰庫預泄至死水位，保證庫區(qū)孟桑潘縣城的防洪安全。南歐江四級水庫騰庫預泄時應不增加下游孟夸縣的防洪負擔。

4 汛期聯合調度體制機制建議

4.1 水庫調度管理

目前，老撾政府有關部門在水庫電站建管方面存在一定的“重建輕管”現象，管理機制尚不健全，水庫調度責權關系尚未理順，行政管理單位還未落實。同時，由于水文預報、工程設計、信息化建設等方面基礎薄弱，研究水平有限，水庫群防洪調度工作并未開展，水庫群的安全運行及科學調度面臨巨大挑戰(zhàn)。2018年7月，老撾南部阿速坡（Attapeu）省在建的桑片-桑南內（Xepian-Xe Nam Noy）水電工程發(fā)生了嚴重的潰壩事故，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失，引起了強烈的反響[9]。針對實際需求和存在的問題，南烏河梯級水庫聯合調度管理應堅持如下原則。

（1） 堅持統籌兼顧、重點突出的原則。妥善處理流域水庫群防洪與興利，局部與整體等關系。通過水庫群聯合調度，實現流域上下游統籌，充分發(fā)揮水庫群綜合效益，為南烏河流域經濟社會發(fā)展提供保障。

（2） 堅持局部服從全局、興利服從防洪、電調服從水調、常規(guī)調度服從應急調度的原則。雖然南烏河流域梯級水電站未專門預留防洪庫容，但從經濟社會發(fā)展的角度出發(fā)，在確保水庫自身安全、充分發(fā)揮河道泄流能力的同時，應結合水文氣象預報，根據流域防洪需求減少流域防洪壓力，合理利用水資源，兼顧綜合利用要求。

（3） 堅持權責統一、分級管理的原則。目前，流域的防洪調度權限屬老撾自然資源與環(huán)境部，發(fā)電調度權限屬老撾國家電力公司（EDL），水庫的日常運行管理單位是南歐江流域發(fā)電有限公司，應妥善協調各利益相關方之間的關系，暢通聯系渠道。

為此，參考中國有關流域汛期水庫群聯合調度管理模式[10]，提出如下建議。

（1） 成立老撾南烏河流域水庫群聯合調度管理機構，負責協調行業(yè)主管部門和地方政府、電調與水調的矛盾，制定聯合調度管理辦法，暢通聯合調度機制，對流域水庫群進行統一管理與調度。

（2） 汛期水庫不進行防洪調度，或水庫綜合利用相關方對水庫下泄流量無特殊要求時，由南歐江流域發(fā)電有限公司商老撾國家電力公司調度，報老撾自然資源與環(huán)境部和流域內相關省級地方水行政主管部門備案。

（3） 在專門的管理機構成立前，如流域發(fā)生洪水，需要梯級水庫進行防洪調度時，原則上應由老撾自然資源與環(huán)境部負責調度;現階段，可由南歐江流域發(fā)電有限公司按年度水庫汛期調度運用計劃及內部管理程序進行調度，并報老撾自然資源與環(huán)境部備案。

（4） 水庫運行管理單位應于每年汛前編制年度水庫汛期調度運用計劃，征求相關部門意見后，報老撾自然資源與環(huán)境部審批備案。調度運用計劃應明確南歐江七級、六級、五級水庫的汛期蓄水計劃。

（5） 當流域內有應急調度需求時，由老撾自然資源與環(huán)境部商流域內相關省級地方水行政主管部門調度。

4.2 信息報送與共享

為有效發(fā)揮梯級水庫綜合效益，應不斷完善梯級水庫聯合調度信息報送與共享機制，為南烏河梯級水庫聯合調度決策提供支撐。

（1） 納入聯合調度的水庫運行管理單位應及時向老撾自然資源與環(huán)境部報送實時雨水情、工情信息，并根據協議向電力等行業(yè)主管部門報送調度信息。

（2） 應急水量調度或臨時泄洪前，應及時向下游有關部門和單位通報，同時報告老撾自然資源與環(huán)境部和相關省級地方行業(yè)行政主管部門，視情況向社會公告。

（3） 南歐江流域發(fā)電有限公司應根據流域防洪需要，充分利用水文自動測報系統及其他水文氣象站網提供的水文氣象信息，不斷加強流域實時水雨情預測預報水平，做好信息化管理，加強信息報送，不斷完善災害預警、人員轉移等預警信息的報送、共享及發(fā)布機制，及時發(fā)布洪水預警信息。

（4） 逐步建立水文站網“共建共管、信息共享”機制。老撾自然資源與環(huán)境部與南歐江流域發(fā)電有限公司共同推進重要控制斷面水文站建設，實現水文站網共建共享共管。

5 結 語

隨著流域水庫群的全面建成投運及調度實踐經驗、基礎數據的積累，應進一步完善南烏江水文站點的布局，加強水文站網的建設（尤其是主要支流入匯點和干流重要城鎮(zhèn)附近），為洪水預報預警和聯合調度研究提供支撐。

鑒于老撾國內水庫群聯合調度研究與管理現狀，為提升南烏河流域水庫群綜合效益，建議可按照“兩步走”的方式提升流域水庫群聯合調度水平。第一步，在豐富徑流洪水資料的同時，結合對無資料或少資料地區(qū)設計洪水的研究成果，開展洪水地區(qū)組成研究;以此為基礎，針對不同洪水典型，開展南烏河上游梯級水庫群聯合防洪調度研究和梯級渠化后的洪水傳播規(guī)律研究;在保障流域防洪安全的前提下，深入開展水庫群聯合發(fā)電優(yōu)化調度研究。第二步，在深化水庫群聯合調度方式的基礎上，開發(fā)建設集“預報、調度、演進、預警、決策”一體化的水庫群聯合調度系統，為提升水庫群綜合效益提供決策支持。

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Discussion on joint flood control operation of reservoirs

on Nam Ou River in Laos

LU Jun1，2， LI Xiaonan1，2，FU Qiaoping1，2，ZHANG Ji3，YU Shan1，2

（1. Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010，China; 2. Hubei Key Laboratory of Basin Water Security， Wuhan 430010，China; 3. PowerChina? Resources Ltd.， Beijing 100084， China）

Abstract：The hydropower development on the main stream of the Nam Ou River in Laos has been basically completed. One of practical challenges in operation management is how to give full play to the flood control function of cascade reservoirs. In order to improve the flood control capacity of main towns， this paper discussed the necessity and feasibility of the joint flood control operation of cascade reservoirs on the Nam Ou River according to the construction status of the cascade reservoirs and the actual needs in operation practice. Moreover， focusing Nam Ou 5 and Nam Ou 6 reservoirs， the operation control water levels of 2 reservoirs during flood season were proposed. In addition， the management mechanism of joint flood control operation of reservoirs on the Nam Ou River was studied and the related suggestions were put forward in order to give full play to the comprehensive utilization benefits of the cascade reservoirs. The study results has reference for improving the management level and fully playing the comprehensive benefit of the cascade reservoirs.

Key words： joint flood control operation; cascade reservoirs; operating water level during flood season; Nam Ou River in Laos