李衛(wèi)起，朱靈芝

(四川省水利水電勘測設計研究院有限公司，成都，610072)

1 工程概況

紫坪鋪水利樞紐工程位于四川省成都市西北60余千米的岷江上游，其下游6km是聞名于世的都江堰水利樞紐工程。紫坪鋪水庫于2005年建成運行至今已有近20a時間，在供水、防洪、發(fā)電及環(huán)保等方面均取得了良好的效益，為地方經濟和社會發(fā)展做出了突出的貢獻。

紫坪鋪水庫作為川西電網的重要支撐電源點，承擔著調峰調頻調壓的任務，機組出力在日內有峰谷變化，對下游河道造成波動影響是不可避免的。紫坪鋪水庫具有季調節(jié)能力，按不完全年調節(jié)方式運行。本文分別從汛期、枯期調節(jié)過程中選擇出具有代表性的典型日調度過程，計算分析電站調峰時下游河道代表斷面流量、水深等方面的變化特點，便于能夠直觀地認識其影響程度，為今后優(yōu)化水庫的調度運行方式提供參考依據。因平水期水庫主要任務是蓄水，水庫依據都江堰需水計劃和電網調度計劃利用電站機組向下游供水發(fā)電，與枯期供水發(fā)電方式比較類似，因此，本文不再選擇平水期調度過程單獨計算分析。

2 調度運行方式

2.1 調度運行方式

供水與發(fā)電相結合是紫坪鋪水庫最基本的調度運行方式，汛期6-9月份水庫維持在汛限水位850m運行，來水除供水發(fā)電外，多余水量由泄洪設施下泄；10-11月份按都江堰需水供水發(fā)電，多余水量蓄入庫中，并逐步蓄水至正常蓄水位877m；12-次年5月份按都江堰需水計劃供水發(fā)電，庫水位逐漸消落至死水位817m；供水期末根據來水情況再回蓄至汛限水位850m運行。

2.2 調度運行協調機制

“電調服從水調”是紫坪鋪水庫調度運行的基本原則，每年年底，都江堰水利發(fā)展中心結合當年岷江來水、灌區(qū)實際用水等情況，制定次年灌區(qū)需水計劃并提供給紫坪鋪公司，紫坪鋪公司據此折算機組出力并提出發(fā)電計劃建議提交至四川省電力調度控制中心，后者則據此制定發(fā)電調度計劃。

在日內調度運行方式協調方面，紫坪鋪公司提前一天給都江堰水利發(fā)展中心提供次日逐時調度計劃，都江堰水利發(fā)展中心則據此提前制定閘群調度方案，以應對紫坪鋪調峰造成的來水波動，保障閘群的運行安全及供水安全。

3 調峰對下游河道的影響分析

紫坪鋪電站尾水至都江堰魚嘴河道長4.4km，平均寬度160m，平均比降2‰。本文選擇紫坪鋪站作為代表斷面，從水面寬、流速、水深等方面，根據該斷面水位流量關系曲線計算分析機組調峰在該斷面造成的波動影響。該斷面位于岷江干流白沙河匯口上游處，不受白沙河來水的干擾，計算分析成果具有較好的代表性。

3.1 汛期典型日運行情況

汛期洪水經岷江上游各級水庫調蓄之后，大級別洪水減少，小級別洪水相應增加，紫坪鋪水庫攔蓄800m3/s～1100m3/s的小洪水成為常態(tài)[1]。水庫為維持汛限水位850m運行，則需要頻繁調節(jié)來水，一般情況下由4臺機組和泄洪設施完成。但由于沖沙放空洞、泄洪排沙洞均為高水頭高流速隧洞，流速高達45m/s，為國內流速最高的輸水隧洞，高速水流產生的水力學問題及小開度泄流產生的空蝕作用給大壩造成極大的安全隱患，實際運用中應盡量避免采用頻繁調節(jié)閘門的方式來達到控制下泄流量的目的[2]。鑒于此，水庫主要運用機組頻繁調節(jié)小級別洪水。

汛期典型日調度過程以2019年7月7日為例，該日紫坪鋪電站根據上游來水變化自上午8時之后每1～2小時調整一次出力，該日上游來水日均入庫流量800m3/s，水庫通過4臺機組及沖沙閘下泄水量維持汛限水位850m平穩(wěn)運行。沖沙閘為全開模式，泄流量為313m3/s，其余水量通過機組下泄。

該日安排4臺機組調峰，最大出力75.58萬kW，發(fā)電流量793m3/s，水庫最大下泄流量1106m3/s，此時下游代表斷面寬168m，平均流速2.84m3/s，最大水深4.54m；低谷時段最小出力33.99萬kW，發(fā)電流量406m3/s，水庫最小下泄流量719m3/s，此時下游代表斷面寬160m，平均流速2.53m3/s，平均水深1.79m，最大水深4.07m。機組調峰與最小出力時相比，代表斷面流量相差387m3/s，水位變幅0.47m。汛期典型日代表斷面水位變幅特征見表1。

表1 汛期典型日代表斷面水位變幅特征

為分析汛期小級別洪水情況下下游河道波動的極端情況，假定兩種情況進行計算分析。第一種情況是該日調峰出力保持不變，低谷時段按一臺機組出力考慮，多余水量通過沖沙閘與泄洪洞下泄，考慮到泄洪洞局開控泄的不安全性采用全開大排的方式下泄；第二種情況是該日調峰出力保持不變，低谷時段仍按一臺機組出力考慮，同時允許庫水位短時上浮超汛限水位運行，即不對來水調節(jié)。

第一種情況下水庫最大下泄流量17626m3/s，下游代表斷面寬171m，平均流速3.06m3/s，最大水深5.32m，與調峰時相比，代表斷面流量相差656m3/s，水位變幅0.78m，見表2。

表2 情況一代表斷面水位變幅特征

第二種情況下水庫下泄流量199m3/s，此時下游代表斷面寬78m，平均流速1.22m3/s，最大水深2.78m，與調峰時相比，代表斷面流量相差907m3/s，水位變幅1.76m，見表3。

表3 情況二代表斷面水位變幅特征

3.2 枯期典型日運行情況

枯水期水庫主要任務為供水、發(fā)電，水庫主要通過機組以不低于保證出力16.8WM供水發(fā)電，電站最大出力與最小出力往往相差較大，因此，電站是否參與調峰對下游河道的影響最為突出。這種影響主要集中于每年11-次年1月份，水庫調峰次數以及變幅達到了一年之最[3]。

枯水期典型日調度過程以2019年1月4日為例，該日4臺機組參與調峰，當日最大負荷70.3萬kW，發(fā)電流量655m3/s，此時代表斷面水面寬160m，平均流速2.36m3/s，最大水深3.81m；最小出力19.14萬kW，發(fā)電流量174m3/s，代表斷面水面寬78m，平均流速1.22m3/s，平均水深1.79m，最大水深2.78m。機組調峰與最小出力時相比，代表斷面流量相差481m3/s，水位變幅1.03m，見表4。

表4 枯水期典型日代表斷面水位變幅特征

4 結論及建議

通過分析可以看出，汛期水庫有防洪任務，下游河道波動主要由電站調峰以及水庫對小級別洪水的調節(jié)等因素疊加造成，代表斷面波動變幅在0.47m～1.76m左右；枯期水庫無防洪任務，下游河道波動主要由電站出力峰谷變化造成，波動幅度約0.93m左右。此外，不同斷面因河道比降、斷面形狀的不同，河道波動的幅度可能存在很大差別，以上結果僅代表所選斷面波動情況。

目前，紫坪鋪水庫采用四川電網自動發(fā)電控制AGC模式運行后，電站運行減少了人工干預，電站調峰更加隨機，增加了對下游河道的影響和都江堰閘群調度工作的難度。因此，建議紫坪鋪公司與都發(fā)中心加強協作，加大技術措施研究和投入，建立智能聯動的運行調度系統(tǒng)，使兩工程的運行調度更加協調統(tǒng)一。