落久水利樞紐工程汛期動(dòng)態(tài)運(yùn)行水位探討

【摘要】效益的增加不能以風(fēng)險(xiǎn)的提高為代價(jià)，科學(xué)合理地制定落久水庫(kù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行水位，并從風(fēng)險(xiǎn)與效益兩個(gè)方面進(jìn)行可行性論證。提高落久水利樞紐汛期運(yùn)行水位既不影響其防洪功能的發(fā)揮，也能滿足欖口灌區(qū)自流灌溉要求，同時(shí)大幅度提高落久水庫(kù)樞紐的供水、發(fā)電及航運(yùn)等其它效益。

【關(guān)鍵詞】落久；動(dòng)態(tài)運(yùn)行；風(fēng)險(xiǎn)；方案；效益

1、背景

落久水利樞紐工程是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《珠江流域防洪規(guī)劃》確定的柳江防洪控制性工程之一，亦是2015年國(guó)務(wù)院《政府工作報(bào)告》要求今年開(kāi)工建設(shè)的27項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一。工程位于廣西融水苗族自治縣境內(nèi)柳江支流貝江下游，距離柳州市城區(qū)約121km。2015年7月，國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)了工程可行性研究報(bào)告。批復(fù)的工程建設(shè)任務(wù)以防洪為主，兼顧灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等綜合利用。水庫(kù)總庫(kù)容3.46億m3，電站裝機(jī)4.2萬(wàn)KW，規(guī)劃灌溉面積8.84萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)日均城鎮(zhèn)及農(nóng)村供水7.5萬(wàn)m3。工程由主壩、副壩、灌溉及供水取水建筑物、發(fā)電引水建筑物、壩后式電站廠房等組成。主壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高62.8m?？裳信鷱?fù)工程總投資22.54億元，總工期40個(gè)月。2015年9月落久水利樞紐工程正式開(kāi)工建設(shè)，工程計(jì)劃2019年全面建成并發(fā)揮效益。

柳州市地處柳江下游，是國(guó)家重點(diǎn)防洪城市和廣西重要的工業(yè)城市。柳江歷史上洪水災(zāi)害頻繁，給柳州市造成了嚴(yán)重?fù)p失。落久水利樞紐工程建成后，與擬建的柳江上游洋溪水利樞紐工程聯(lián)合調(diào)度，采取堤庫(kù)結(jié)合的方式，可將柳州市區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前的50年一遇提高到國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《珠江流域防洪規(guī)劃》確定的100年一遇，并提高融水、柳城等縣城的防洪能力。同時(shí)，可為欖口灌區(qū)提供可靠的灌溉水源，向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸送清潔能源，改善融水縣供水條件和水庫(kù)上游航運(yùn)條件，對(duì)保障并促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有十分重要的作用。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)批復(fù)。落久水利樞紐工程水庫(kù)正常蓄水位為153.50m，汛期限制水位為142.00m，防洪高水位為161.00m，設(shè)計(jì)洪水位為161.00m，校核洪水位為161.13m；水庫(kù)總庫(kù)容為3.46億m3，防洪庫(kù)容為2.50億m3，興利庫(kù)容為1.14億m3。根據(jù)落久水庫(kù)的防洪定位和調(diào)度原則，其防洪作用是聯(lián)合擬建的洋溪水庫(kù)，兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行，可使柳州市防洪能力從50年一遇提高到100年一遇。水庫(kù)特征水位的設(shè)置充分考慮了其防洪功能的發(fā)揮，但對(duì)發(fā)電、灌溉和供水效益兼顧較少，未充分發(fā)揮水庫(kù)作用?？紤]到柳州市50年一遇洪水為稀有洪水，需要?jiǎng)佑寐渚盟畮?kù)防洪庫(kù)容的時(shí)間很少，且落久水庫(kù)汛限水位142m與正常蓄水位153.5m之間存在一定的空間。為了更好的發(fā)揮水庫(kù)樞紐的灌溉、供水、發(fā)電及航運(yùn)等其它效益，本文將探討抬高落久水庫(kù)的汛期運(yùn)行水位的可行性。

2、動(dòng)態(tài)運(yùn)行原則

（1）不影響落久水利樞紐的防洪功能發(fā)揮

落久水利樞紐工程的建設(shè)任務(wù)為以防洪為主，兼顧灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等綜合利用，因此，動(dòng)態(tài)運(yùn)行必須確保落久水利樞紐的防洪功能，即確保柳州市在發(fā)生50年一遇及更大洪水前，能將水庫(kù)水位預(yù)泄至防洪起調(diào)水位142m，達(dá)到2.5億m3的防洪庫(kù)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，柳州市水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的完善，落久水庫(kù)預(yù)報(bào)預(yù)泄是可行的。本文擬定落久水庫(kù)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)預(yù)泄的條件為：預(yù)報(bào)柳州市24h后發(fā)生超過(guò)2年一遇洪水。根據(jù)柳州市11場(chǎng)典型洪水資料，按洋溪水庫(kù)、落久水庫(kù)兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)度規(guī)則，預(yù)泄方案啟動(dòng)與防洪調(diào)度開(kāi)始的時(shí)間間隔為30h～84h；按落久水庫(kù)單獨(dú)調(diào)度規(guī)則，預(yù)泄方案與防洪調(diào)度開(kāi)始的時(shí)間間隔為18h～150h。本文從防洪調(diào)度安全考慮，預(yù)泄允許時(shí)間取最小值，即18h。各典型洪水允許預(yù)泄時(shí)間見(jiàn)表2—1。

（2）滿足自流灌溉要求

期運(yùn)行水位提高，水庫(kù)的灌溉、供水、發(fā)電及航運(yùn)等其它效益均會(huì)有較大的提高，但水位的提高，汛期水庫(kù)淹沒(méi)會(huì)增加，且汛期運(yùn)行水位應(yīng)滿足欖口灌區(qū)自流灌溉要求，水庫(kù)汛期運(yùn)行水位需在148m以上。

（3）保障下游河道安全

水庫(kù)預(yù)泄流量不能超過(guò)下游河道的承受能力，并留有一定的余量，以確保安全。落久壩址距離貝江與柳江匯合口13.7km，經(jīng)調(diào)查，此河段貝江岸邊無(wú)重要設(shè)施和村莊，具備較好的預(yù)泄條件。預(yù)泄洪水匯入柳江后，柳江河段河寬約500～600m，安全泄洪流量超過(guò)20000m3/s，貝江預(yù)泄洪水（最大流量4000m3/s）對(duì)柳江影響輕微，本文不再考慮預(yù)泄洪水對(duì)柳江的影響。

落久水庫(kù)下游已建有江門水電站，該電站攔河壩為混凝土重力壩，設(shè)置了5孔泄洪閘壩，布置在主河槽中，閘孔口尺寸為10×10.5m（b×h），堰頂高程100.0m，江門水電站按30年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。由于江門水電站已經(jīng)建成運(yùn)行，其淹沒(méi)賠償標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇（落久壩址洪峰流量4840m3/s），本文從安全角度考慮，保留一定余量，擬定預(yù)泄最大流量為4000m3/s（相當(dāng)于5年一遇洪水），采用逐級(jí)加大下泄的方式下泄。為穩(wěn)妥起見(jiàn)，在水庫(kù)預(yù)泄前設(shè)置3小時(shí)的預(yù)警時(shí)間，以確保安全。

3、動(dòng)態(tài)運(yùn)行方案選擇

根據(jù)擬定的落久水利樞紐動(dòng)態(tài)運(yùn)行原則，綜合考慮各方面因素，本文擬定148m、150m和153.5m三個(gè)方案分別從預(yù)泄風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較，成果見(jiàn)表3-1和3-2。

從表3-1來(lái)看，汛期運(yùn)行水位148m方案的預(yù)泄時(shí)間為7.4h～9.1h（含3小時(shí)預(yù)泄預(yù)警時(shí)間），預(yù)泄時(shí)間較短，與允許的18h預(yù)泄時(shí)間有足夠的空間，預(yù)泄方案可靠；汛期運(yùn)行水位151m方案的預(yù)泄時(shí)間為9.7h～20.6h，雖然大部分年型未超過(guò)預(yù)泄允許時(shí)間，但有少部分年型不滿足要求，且預(yù)泄時(shí)間均超過(guò)10h，存在一定的預(yù)泄風(fēng)險(xiǎn)；汛期運(yùn)行水位153.5m方案的預(yù)泄時(shí)間為12.4h～24.2h，雖然大部分年型未超過(guò)預(yù)泄允許時(shí)間，但預(yù)泄時(shí)間均在15h左右，接近18h預(yù)泄允許時(shí)間，且有少部分年型不滿足要求，存在較大的預(yù)泄風(fēng)險(xiǎn)。從預(yù)泄風(fēng)險(xiǎn)角度來(lái)看，汛期運(yùn)行水位148m方案更可靠。

從表3-2中可見(jiàn)，水庫(kù)庫(kù)區(qū)淹沒(méi)范圍指標(biāo)、水庫(kù)預(yù)泄所需時(shí)間及工程總投資，隨汛期運(yùn)行水位的提高而增加，水力發(fā)電量亦有增加。汛期運(yùn)行水位提高至148m，雖增加了淹沒(méi)投資60.39萬(wàn)元，但汛期運(yùn)行水位提高后可滿足欖口灌區(qū)自流灌溉需求，增加供水水頭，增加汛期發(fā)電量1022萬(wàn)KW·h，效益非常顯著。而汛期運(yùn)行水位從148m提高至151m或者153.5m，發(fā)電量增加有限，但淹沒(méi)提高較多，方案間的淹沒(méi)投資分別為1560.32萬(wàn)元和1323.71萬(wàn)元，方案間差額內(nèi)部收益率均小于社會(huì)折現(xiàn)率8%。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，汛期運(yùn)行水位148m更優(yōu)。

4、效益分析

上述研究表明，汛期運(yùn)行水位148m方案既能滿足欖口灌區(qū)自流灌溉要求，又能大幅度提高水庫(kù)樞紐的供水、發(fā)電及航運(yùn)等其它效益，基本上不增加淹沒(méi)投資，且預(yù)泄方案時(shí)間較短，可靠性高，不影響落久水利樞紐工程防洪功能的發(fā)揮，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，主要效益為：

（1）新增欖口灌區(qū)自流灌溉面積8.84萬(wàn)畝；

（2）提高融水縣城供水水頭6m；

（3）增加壩后電站汛期發(fā)電量1022萬(wàn)KW·h；

（4）增加庫(kù)區(qū)航運(yùn)里程5km。

5、結(jié)語(yǔ)

柳州市是國(guó)家重點(diǎn)防洪城市和廣西重要的工業(yè)城市，落久水利樞紐效益的增加不能以風(fēng)險(xiǎn)的提高為代價(jià)，科學(xué)合理地制定并從風(fēng)險(xiǎn)與效益兩個(gè)方面論證落久水庫(kù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行水位是非常必要的。隨著新理論新技術(shù)的發(fā)展，水文氣象預(yù)報(bào)精度的不斷提高，在洪水來(lái)臨前，通過(guò)加大出力及時(shí)消落水庫(kù)水位，騰空庫(kù)容，可將汛期運(yùn)行水位抬高。上述研究表明，將汛期運(yùn)行水位提高至148m具有較強(qiáng)的可操作性。

參考文獻(xiàn)

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[5]水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范（SL 72-2013）

作者簡(jiǎn)介

劉剛（1979-），男，湖北石首市人，廣西柳州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院工程師.