淺談雙牌水庫溢洪閘門的調(diào)度方式

李建林

（湖南省雙牌水電站 永州市 425203）

1 工程概況

雙牌水庫樞紐工程位于湘江的主要支流——瀟水流域雙牌縣境內(nèi)。始建于1958年11月，為發(fā)電、防洪、航運(yùn)、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程，由攔河壩、左岸船閘、右岸灌溉渠首和壩后式發(fā)電廠房組成，壩頂總長311m，最大壩高58.8m，攔河壩為雙支墩混凝土大頭壩；總裝機(jī)容量13.5萬kW（3臺(tái)×4.5萬kW），單機(jī)最大引用流量為153m3/s，年設(shè)計(jì)發(fā)電量達(dá)5.85億kW·h；水庫總庫容6.9億m3，流域集雨面積10594km2，多年平均降雨量1539mm，入庫徑流總量94.6億m3；正常高水位為170 m（最大水頭43m），有效興利庫容2.43億m3；庫容?。ㄏ禂?shù)0.026），為季調(diào)節(jié)；右主干渠道總長97km，最大引用流量25m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積為2.13萬hm2（32萬畝）；船閘為單線雙向二級(jí)。水庫豐水期水量充沛，洪量變幅較大，徑流利用率74.16%。

2 溢洪閘門的基本特點(diǎn)

溢洪道全長為110m，溢流堰型式為壩頂溢流，消能方式：鼻坎挑射消能。堰頂高程161m，其上安裝了11扇（孔）鋼制弧形溢洪閘門，尺寸寬10m×高9.3m（0.3m防浪高度），有效攔蓄庫水位為9m，1966年弧形閘門全部安裝完畢；自左至右為#1孔、#2孔、#3孔、…#11孔（其中：#1～#2孔毗鄰發(fā)電機(jī)組進(jìn)水口以及原110kV升壓站，#10～#11孔靠近右岸巖石山坡處）。

溢流閘門的特點(diǎn)：水頭較高、閘孔數(shù)量多，單寬流量大，操控靈活和開啟迅捷，渲泄速度較快，溢洪挑流場面頗為壯觀。正常高水位170m時(shí)，單孔最大調(diào)節(jié)泄量為550m3/s，11孔溢洪閘門全部開啟時(shí)，總泄量為6050m3/s。原設(shè)計(jì)溢洪閘門啟閉的調(diào)度方式：#3孔～#9孔為常用孔，#1～#2孔、#10～#11孔為備用孔。調(diào)節(jié)水量時(shí)可采取閘門單孔局部開啟，最小可開啟1圈，最多限開4圈（高度5m），相應(yīng)泄量為386m3/s，大于4圈時(shí)為單孔全開。

3 溢洪閘門運(yùn)用的三個(gè)階段

回眸雙牌水庫工程運(yùn)用40余年的歷程，由于水庫調(diào)節(jié)性能差，每年豐水期間，都需要開閘泄洪，水庫調(diào)度根據(jù)工程不同時(shí)期的情況，采取著不同溢洪調(diào)度方式，滿足了防洪保安、發(fā)電興利等要求，發(fā)揮了水庫的綜合效益。從歷年水庫水文資料初步分析概括，溢洪閘門的調(diào)度方式情況大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

（1）第一階段為1962～1974年。工程1962年1月正式蓄水，1963～1966年間溢洪道上閘門未有安裝好，為自由泄流的狀態(tài)；11扇弧形閘門至1966年時(shí)才安裝完畢，1967年6月正式關(guān)閘蓄水。1967～1970年間，主汛期限制水位一般在（165～167）m；加之1966年3月2#、1969年5月3#發(fā)電機(jī)組運(yùn)行、1979年5月1#機(jī)組投入運(yùn)行，水庫各個(gè)時(shí)期的控制水位偏低，頻繁啟閉溢洪閘門，同時(shí)由于工程管理在不斷地積累資料，處于研究水庫流域水文特點(diǎn)，報(bào)汛站稀少，不甚注重閘門溢洪的調(diào)度方式。

由于工程施工期間基礎(chǔ)處理時(shí)間倉促，以及水庫多年的蓄水運(yùn)用及開閘溢洪泄水，1971年9月在勘探檢查中發(fā)現(xiàn)并查明，壩基下潛伏著五層破碎夾層，磨擦系數(shù)低于原設(shè)計(jì)值，帷幕局部失靈，漏水嚴(yán)重。

（2）第二階段為1975年11月至1987年底。此期間，針對工程運(yùn)用中出現(xiàn)的一些不安全問題，為了增強(qiáng)大壩基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定，消除工程隱患，對大壩進(jìn)行了加固施工處理，歷時(shí)11年之久。主要開展的項(xiàng)目有：上游采取以帷幕灌漿補(bǔ)強(qiáng)等項(xiàng)目，下游基礎(chǔ)預(yù)錨，挑流鼻坎延長等綜合措施對大壩進(jìn)行了加固處理，將原挑流鼻坎向下游方向延26.7m，鼻坎高程由原來的138m抬高至140.8m，挑射角由原來的25°加大到27°，極大改善了泄流流態(tài)以及控制沖坑效果，以保大壩安全。這期間主汛期水位一般控制在167m，由于大壩處于施工加固狀態(tài)，一邊施工，既要保證施工進(jìn)度、又要保護(hù)施工設(shè)備和材料；一邊防洪度汛和興利蓄水。這期間，故開啟#10、#11孔機(jī)會(huì)相對較多，從而對右岸山坡巖石體沖刷影響大；加之壩址上下游木排船只通航過閘頻繁，有時(shí)還要加班加點(diǎn)安全過閘。同時(shí)流域內(nèi)水情測報(bào)網(wǎng)點(diǎn)或測報(bào)手段不夠完善，雨水情信息大都是通過電信部門傳遞，準(zhǔn)確性欠佳，時(shí)效滯后、難以實(shí)施最佳的閘門調(diào)度方式，溢泄閘門的運(yùn)用主要以安全度汛和確保加固工程項(xiàng)目安全。

（3）第三階段1988年始至今。1988年大壩加固基本竣工以后，同時(shí)對工程的一些主要參數(shù)予以核定，水庫大壩從此可按照原工程設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)用，根據(jù)此期間工程的綜合情況，注重了研究閘門調(diào)度方式，由于收集水情信息的設(shè)備日趨先進(jìn)，水庫調(diào)度工作引入計(jì)算機(jī)管理，不斷地科學(xué)化、規(guī)范性、常規(guī)化；水庫調(diào)度人員的業(yè)務(wù)技術(shù)整體素質(zhì)也有了提高，加之流域內(nèi)報(bào)汛站科學(xué)布控，并利用衛(wèi)星云圖，及時(shí)掌握天氣信息，加強(qiáng)了洪水預(yù)報(bào)工作，增強(qiáng)了洪水預(yù)見期，科學(xué)的擬定了時(shí)段汛限水位。20世紀(jì)80年代改革開放以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通便捷，船只木排水上過閘的情況漸漸稀少。溢洪閘門啟閉設(shè)備，原設(shè)計(jì)為敞開式（或露天式），為了保護(hù)好溢洪閘門的機(jī)械電氣設(shè)備，方便操作，延長使用時(shí)間，2007年將其改造為遮蔽式（室內(nèi)操作），前幾年將閘門#1、#2、#10、#11孔換新。由于以上條件的改善，為水庫工程精細(xì)化管理、科學(xué)運(yùn)用溢洪調(diào)度方式奠定了基礎(chǔ)，逐漸注重了溢洪閘門調(diào)度方式的運(yùn)用。

4 溢洪閘門運(yùn)行情況回顧

回眸工程歷年來的實(shí)際運(yùn)行，由于受壩址地理位置和面臨時(shí)段、以及遭遇暴雨洪水，開閘渲泄洪水、調(diào)度方式等綜合情況的影響，樞紐工程以及附近區(qū)域沿河一帶，曾經(jīng)出現(xiàn)過如下情況：

（1）下游（壩趾處）灘洲經(jīng)過多年的泄洪沖淤，河床中部及右側(cè)全由沖坑淘刷出來的石塊堆積淤塞，致使沖刷坑加深，河床灘洲向下移動(dòng)并壅高，形成明顯裸露的新石灘洲。

（2）進(jìn)入發(fā)電廠房公路沿河一帶和船閘四閘首等幾處地段漿砌護(hù)坡工程，由于長年暴雨形成大洪水，以及集中開閘渲泄洪水、泄洪歷時(shí)長的影響，多次被大洪水沖擊垮塌或基礎(chǔ)淘空，或是出現(xiàn)險(xiǎn)情。

（3）船閘下游四閘首出口引航橋構(gòu)筑物，由于逐年被洶涌的洪水沖刷，局部地段曾遭到不同程度的毀壞；上游發(fā)電進(jìn)水口處攔污柵被水流沖成麻花狀，造成木頭進(jìn)入水渦輪內(nèi)，停機(jī)搶修。

（4）由于水庫多年重復(fù)的泄洪及巨大水能的劇烈沖刷作用，相距壩踵幾十米處，右岸山坡巖石體處，原始巖石體被洪水沖刷，形成新的巖石體切面，呈顯倒懸式狀態(tài)或較大的水下洞穴，嚴(yán)重危及著右岸山體安全穩(wěn)定，亟待施工處理。

（5）距壩址下游2km處沿河道一帶右岸山體邊坡護(hù)坦，多處地段常被洪水沖擊形成空穴現(xiàn)象，甚至坍塌，嚴(yán)重危及著此段其上引水渠工程的安全。

（6）距壩址下游約3km處的水電站員工生活居住的明珠花園小區(qū)由于所處地勢偏低，前幾年亦多次被滔滔的洪水浸淹，洪水肆虐，漬水深度達(dá)1m之余，最長一次的時(shí)間為50h，給員工的正常工作、生活出行帶來極為不便，經(jīng)濟(jì)損失較大。

（7）當(dāng)遭遇較大洪水和開啟溢洪閘門孔數(shù)較多時(shí)，由于大量且集中開閘泄洪，渲泄的洪水經(jīng)挑坎拋向空中，產(chǎn)生濃濃的水霧氣，彌漫在發(fā)電廠和辦公區(qū)的四周，影響群眾生活（一般為開閘3孔以上）。

5 幾點(diǎn)看法

鑒于雙牌水庫為瀟水流域的骨干水利工程，一旦集中開閘泄洪對下游沿河一帶防洪減災(zāi)影響較大。為合理調(diào)度水庫，充分利用水資源，統(tǒng)籌兼顧，減免由大洪水帶來的損失，筆者認(rèn)為：溢洪閘門的調(diào)度方式要實(shí)行精細(xì)化管理，切實(shí)做到科學(xué)調(diào)度水庫和開關(guān)閘門，規(guī)范閘門最佳的調(diào)度方式，不誤時(shí)機(jī)渲泄洪水和調(diào)節(jié)水庫水量。

（1）調(diào)度閘門的原則。樹立防大汛、抗大災(zāi)、抗旱災(zāi)的思想，確保樞紐工程安全，科學(xué)地執(zhí)行上級(jí)的調(diào)度命令，參與河庫優(yōu)化聯(lián)調(diào)；積極做好防御大洪水的應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)確地調(diào)度好各類大小洪水，發(fā)揮好水庫防洪興利的作用。

（2）管好“一庫水”。注重工作的前瞻性和時(shí)效性，謹(jǐn)慎地實(shí)施閘門渲泄和調(diào)節(jié)水量的方式；遭遇大洪水時(shí)，善擇時(shí)機(jī)，科學(xué)有效地預(yù)泄，該泄則泄，大水多泄；來水偏少，及雨季結(jié)束時(shí)，該蓄則蓄，做到防洪、興利兩不誤。確保溢洪閘門開得啟、穩(wěn)得住、關(guān)到嚴(yán)（不漏水），切實(shí)管好“一庫水”。

（3）重視基礎(chǔ)性工作。確保溢洪閘門設(shè)備完好，鑒定有問題的設(shè)備要及時(shí)更換；加強(qiáng)業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)工作，熟悉溢洪閘門設(shè)備的性能，嚴(yán)格遵守閘門運(yùn)行操作規(guī)程。每年汛前，對溢洪閘門進(jìn)行空載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)檢查消缺，保證閘門的機(jī)械或電氣設(shè)備處于良好狀態(tài)，開啟自如，能開能關(guān)，能單孔全開，亦能局部開啟調(diào)節(jié)之。建立溢洪閘門的技術(shù)檔案，及時(shí)準(zhǔn)確記錄逐孔閘門的運(yùn)行狀況，整理匯編其資料，以便備查。

●安全第一。確保上下游木排船只及人身安全，利用壩頂上安裝的開閘報(bào)警器鳴笛，提前發(fā)出開閘的預(yù)備通知。謹(jǐn)慎初始開閘溢水，在保證防洪、興利調(diào)度的前提下，調(diào)控閘門有序，盡量安排在白天或避開降大雨的時(shí)段。

●應(yīng)急處理。防止開閘或關(guān)閘孔數(shù)的大起大落，盡可能地采取梯狀及同步均勻分級(jí)的泄溢洪方式，及時(shí)通知上下游木排船只，做好保安工作。調(diào)洪結(jié)束關(guān)閘后，若遇到下游船只擱淺時(shí)，在確保防洪安全時(shí)，予以解決，適當(dāng)開閘泄流短時(shí)增加下河道水量，使之脫離擱淺浮出水面。

（4）閘門最佳調(diào)度方式。溢洪閘門的開關(guān)順序，必須要合理靈活，正確面臨時(shí)段的雨水情，又要根據(jù)工程的實(shí)際情況，擬定科學(xué)開關(guān)閘門的方式，恰如其時(shí)。

●#1孔和#2孔開啟的次數(shù)偏多，特別是#1開啟時(shí)間居多，主要是利用其及時(shí)沖走上游漂浮木屑和雜物，以利3臺(tái)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，但若雜物少時(shí)，盡量少開#1孔；同時(shí)盡量少開啟#11、#10閘門，防止加劇沖刷下游右岸山坡體。

●當(dāng)遭遇大洪水和調(diào)節(jié)蓄水時(shí)，一般來說擬定溢洪閘門的調(diào)度方式見下：

次洪洪量驟增時(shí)溢洪開閘順序 （閘孔）：#1+#2+#3+#4+#5+#8+#9+#6+#7+#10+#11（備用）。

洪量遞減時(shí)的關(guān)閘順序（閘孔）：#10+#11+#7+#6+#5+#4+#8+#9+#3+#2+#1。

調(diào)節(jié)蓄水關(guān)閘的順序（閘孔）：#2→#9→#1→#8。

（5）洪水類別的開閘預(yù)案。反觀工程主汛期水量豐沛，峰高量大、漲落幅度大，以及河床行洪狹窄的特點(diǎn)。依據(jù)準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)，嚴(yán)格執(zhí)行水庫調(diào)度方案，在不考慮預(yù)泄或錯(cuò)峰的情況下，根據(jù)工程豐水期各階段的限制水位（若為169m時(shí)）和來水的一般規(guī)律，以及洪水峰值大?。êl(fā)電流量）的區(qū)間劃分，對應(yīng)中的開閘孔數(shù)情況大致如下（附表）：

附表 開閘孔方案

（6）相關(guān)技術(shù)措施。針對溢洪道較長、泄洪量大、閘孔數(shù)相對較多、以及建筑物布置的特點(diǎn)，在實(shí)際調(diào)度閘門中，要適時(shí)渲泄洪和調(diào)節(jié)水量，精心調(diào)度好每一場洪水，必須要處理好如下相關(guān)技術(shù)內(nèi)容：

●防洪方面。根據(jù)流域內(nèi)時(shí)段實(shí)際降雨、天氣預(yù)報(bào)和降雨方位走向，準(zhǔn)確地作出洪水預(yù)報(bào)，擬定次洪泄洪方案。盡可能減少出現(xiàn)水庫上下受淹沒的現(xiàn)象，做到有效的提前預(yù)泄，騰出一定的防洪庫容，并提防復(fù)合型洪水的發(fā)生。趨利避害，確保工程周邊構(gòu)筑物的安全，避免因人為調(diào)度不當(dāng)，陡增洪量，誘發(fā)洪水災(zāi)害，影響工程的綜合效益。

●消能方面。確保工程樞紐以及近處周邊構(gòu)筑物的安全，將泄水挑高和挑遠(yuǎn)折沖水能抵消消能減壓，盡量避免產(chǎn)生折沖水流、旋渦、回流等現(xiàn)象，減緩下游右岸山和沖刷坑被嚴(yán)重沖刷；或減少因開閘泄洪時(shí)的水汽和霧氣現(xiàn)象。另外在滿足興利調(diào)節(jié)水量的前提下，盡量減少溢洪閘門局部開啟的時(shí)間，以免損壞閘門底邊水封橡皮。

●排泄壩前飄浮雜物。保護(hù)壩前木排船只的安全，減緩上游泄洪區(qū)因急劇水流的速度，吸附其他雜物的現(xiàn)象，及時(shí)排泄雜物，減免雜物進(jìn)入發(fā)電進(jìn)水口攔污柵，保證攔污柵的機(jī)組安全運(yùn)行。

●調(diào)節(jié)蓄水量。當(dāng)次洪洪峰出現(xiàn)且消落，或出現(xiàn)明顯的晴天、壩前也無漂浮物時(shí)，可采取（閘門居中形式）“藝術(shù)”型的開閘泄流方式。即調(diào)節(jié)水量時(shí)將泄流閘孔移至溢流段的中間部位，使其形成一道較為壯觀挑流泄洪的景觀。入庫流量少于600m3/s，常采用一孔閘門局部開啟（適當(dāng)變換閘孔位置）的方式，科學(xué)調(diào)節(jié)入庫水量，適時(shí)將水位蓄滿（防止閘門頂部滾水），以利優(yōu)化水庫運(yùn)行方式，增發(fā)水頭和水量電能。

●確保閘門設(shè)備的完好率。當(dāng)出現(xiàn)枯水，或洪水次數(shù)相對偏少年景、溢流的時(shí)機(jī)較少時(shí)，應(yīng)盡可能對溢洪閘門輪流運(yùn)用一段時(shí)間，不可顧此失彼。同時(shí)謹(jǐn)防溢洪閘門“疲勞”運(yùn)行，即開啟時(shí)間過長，或帶病帶傷運(yùn)行，以防可能發(fā)生的安全事故；對于泄洪設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)問題要及時(shí)處理。

●謹(jǐn)防異常水情。當(dāng)次洪水消退，或氣象部門又預(yù)報(bào)近期有暴雨時(shí)，但雨情量化不定時(shí)，?？刹捎靡豢组l門局部開啟的方式，調(diào)節(jié)入庫水量，密切注視雨情、水情變化，當(dāng)明確有大洪水時(shí)，并可能出現(xiàn)復(fù)峰時(shí)，果斷采取新的一輪洪水調(diào)度方式，確保防災(zāi)減災(zāi)的主動(dòng)性和時(shí)效性。

●縮短大量泄洪的時(shí)間。遭遇大洪水泄流時(shí)或暴雨天氣時(shí)，需要開啟多孔或11孔溢洪閘門全部開啟泄流時(shí)，要注重加強(qiáng)對水工建筑物、泄洪設(shè)備開啟的狀態(tài)進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)掌握溢洪閘門的實(shí)際運(yùn)行狀況。當(dāng)實(shí)測已出現(xiàn)洪峰時(shí)，在保證防洪的前提下，及時(shí)減少溢洪閘門孔數(shù)，盡可能縮短大量集中泄洪的時(shí)間，減輕上下游沿河一帶的洪災(zāi)損失。