金沙江中游觀音巖水電站常遇洪水預(yù)報調(diào)度淺析

周 建

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花 617000)

金沙江中游觀音巖水電站常遇洪水預(yù)報調(diào)度淺析

周 建

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花 617000)

在水電站的工程設(shè)計中，預(yù)留的防洪庫容是根據(jù)有一定稀遇程度的全年設(shè)計洪水計算而確定的，而洪水的發(fā)生為隨機事件，并不是每年都有大洪水發(fā)生，特別是稀遇洪水，往往是幾十年甚至更長時間才發(fā)生一次。在7月―9月的汛期內(nèi)，并非每月或每旬都會發(fā)生較大洪水，因此，一般年份對于常遇洪水，在較為可靠的水文氣象預(yù)報的支撐下，通過洪水預(yù)報調(diào)度在不影響防洪安全的前提下適當(dāng)攔蓄洪水(洪尾)抬高水庫水位，可減小常遇洪水下泄流量，減輕下游兩岸的損失和提高水電站的發(fā)電效益。

防洪任務(wù)；防洪庫容；預(yù)報及下泄能力；控制指標(biāo)

1 工程概述

觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣與四川省攀枝花市交界的金沙江中游河段，電站大壩右岸屬四川省攀枝花市，左岸屬云南省麗江市華坪縣，工程屬一等大(1)型工程，為金沙江中游河段規(guī)劃八個梯級電站的最末一個梯級，上游與魯?shù)乩娬鞠嚆暯印沃芬陨虾娱L2 703 km，落差4 385 m，河道平均坡降1.62‰，控制流域面積25.65萬km2，多年平均流量1 860 m3/s。電站總裝機容量為3 000 MW，安裝5臺600 MW的混流式機組。單獨運行時保證出力478.0 MW，設(shè)計年發(fā)電量122.4億kWh，年利用小時數(shù)為4 080 h。水庫正常蓄水位1 134 m，死水位1 122 m，正常蓄水位以下庫容為20.92億m3，調(diào)節(jié)庫容5.5億m3，水庫具有周調(diào)節(jié)性能。樞紐校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000年一遇(P=0.02%，Q=20 500 m3/s，混凝土壩部分標(biāo)準(zhǔn))和10 000年一遇(P=0.01%，Q=21 600 m3/s，堆石壩部分)，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇(P=0.2%，Q=16 900 m3/s)。壩址各頻率設(shè)計洪水成果見表1。

表1 觀音巖水庫可下泄水量計算分析表

觀音巖水電站樞紐主要由擋水、泄洪排沙、電站引水系統(tǒng)、壩后廠房及右岸城市供水工程等建筑物組成。引水發(fā)電系統(tǒng)建筑物布置在河中，岸邊溢洪道布置在右岸臺地里側(cè)，導(dǎo)流明渠溢洪道布置在導(dǎo)流明渠過壩區(qū)域。

2 承擔(dān)的防洪任務(wù)及水庫防洪庫容的劃分

根據(jù)《長江流域防洪規(guī)劃》和《金沙江中游河段觀音巖水電站可行性研究報告》，觀音巖水電站的主要防洪任務(wù)為樞紐自身的防洪要求和滿足下游攀枝花市城市防洪要求；與金沙江水庫群聯(lián)合運用配合三峽水庫分擔(dān)長江中下游防洪任務(wù)；必要時，與金沙江中游水庫群聯(lián)合運用配合金沙江下游水庫分擔(dān)川江河段防洪任務(wù)。

7月初―8月初，水庫設(shè)置5.42億m3防洪庫容以滿足攀枝花、川江以及長江中下游防洪需要，相應(yīng)的防洪限制水位為1 122.3 m；在8月初―9月底，水庫仍需承擔(dān)下游攀枝花市城市防洪任務(wù)(將攀枝花市的防洪標(biāo)準(zhǔn)由30年一遇提高至50年一遇)，預(yù)留防洪庫容2.53億m3，相應(yīng)的防洪限制水位為1 128.8 m。

根據(jù)《觀音巖水電站防洪評價報告》中的研究成果，在7―9月為承擔(dān)攀枝花市的防洪任務(wù)，提高其防洪標(biāo)準(zhǔn)，觀音巖水庫需預(yù)留2.53億m3的防洪庫容。即在7月初―8月初預(yù)留的5.42億m3防洪庫容中有2.53億m3是為攀枝花所預(yù)留，剩余2.89億m3防洪庫容為川江及長江中下游預(yù)留。

3 預(yù)報及下泄能力

(1)統(tǒng)計攀枝花水文站有流量摘錄資料的年最大洪峰流量超過5年一遇的有1966年、1972年、1974年、1991年、1993年、1998年、2000年、2005年，分析每年洪水過程的漲水面形態(tài)，選取其中漲水面過程光滑的7場洪水(1993年波動較大除外)，繪制兩天的漲水面過程圖。(見圖1)。從圖中可以看出，觀音巖水庫入庫洪水漲水過程相對穩(wěn)定，綜合平均漲率約為290 m3/s(每6小時)，據(jù)此擬定兩天內(nèi)漲至8 780 m3/s的綜合漲水面。

圖1 觀音巖洪水漲水面分析圖

分漲水和平時兩種情況，自滿發(fā)流量起計算不同的入庫流量級別，在預(yù)見期48 h內(nèi)以最大預(yù)泄流量控泄的可預(yù)泄水量(見表1)。7月份，在平水條件下，初始流量為5 640 m3/s，48 h內(nèi)可以從正常高水位預(yù)泄至汛限水位；在漲水情景下，初始流量為4 480 m3/s，48 h內(nèi)可以從正常高水位預(yù)泄至汛限水位。8―9月份，平水條件下，初始流量為7 300 m3/s，48 h內(nèi)可以從正常高水位預(yù)泄至汛限水位；漲水情景下，初始流量為6 150 m3/s，48 h內(nèi)可以從正常高水位預(yù)泄至汛限水位。

(2)觀音巖水庫承擔(dān)著攀枝花市、川江和長江中下游的防洪任務(wù)，7月份共預(yù)留防洪庫容5.52億m3,8―9月預(yù)留防洪庫容2.53億m3。當(dāng)預(yù)報觀音巖來水流量將達(dá)到甚至超過8 780 m3/s(5年一遇洪水)時,水庫采取預(yù)泄措施，降低庫水位運行，保證攀枝花市的防洪安全。因此，觀音巖水庫啟動預(yù)泄的條件定為預(yù)報入庫流量將達(dá)到或超過8 780 m3/s，預(yù)泄時間48 h，在實況入庫流量不大于8 780 m3/s的情況下，最大預(yù)泄出庫流量按不大于8 780 m3/s控制。

4 預(yù)報調(diào)度控制指標(biāo)

根據(jù)觀音巖水電站的預(yù)報預(yù)泄能力分析，在漲水情景下，初始流量為6 150 m3/s時，48 h內(nèi)可預(yù)泄水量為2.53億m3。預(yù)報調(diào)度啟動條件和浮動控制指標(biāo)如下:

4.1 啟動條件

未來48 h內(nèi)觀音巖入庫洪峰流量小于5年一遇或出現(xiàn)過較大洪水但入庫流量已退至5年一遇的洪峰流量以下且天氣形式明朗、48 h內(nèi)仍處于退勢；在考慮預(yù)見期降雨的情況下，觀音巖水庫超蓄水量在48 h預(yù)見期預(yù)泄至汛限水位后，攀枝花水文站流量小于11 700 m3/s，水位低于1 001.60 m。

4.2 控制指標(biāo)

觀音巖水庫實際入庫流量小于6 150 m3/s，未來1―2天預(yù)見期內(nèi)入庫流量小于8 780 m3/s，水庫可相機浮動利用2.53億m3的防洪庫容，即7月份可在死水位(1 122 m)―1 128 m之間運行，下泄流量不大于8 780 m3/s；當(dāng)預(yù)報未來1―2天內(nèi)入庫流量可能超過8 780 m3/s，水庫水位應(yīng)及時預(yù)泄至汛限水位，最大預(yù)泄流量不大于8 780 m3/s。

5 結(jié)語與建議

(1)7月份當(dāng)觀音巖水庫既不需要為下游防洪目標(biāo)實施防洪調(diào)度，也不需要為川江及長江中下游進(jìn)行防洪調(diào)度時，水庫水位可根據(jù)實時雨水情和預(yù)測預(yù)報，相機進(jìn)行浮動控制；預(yù)見期內(nèi)入庫流量小于5年一遇時，也不需要為攀枝花市防洪時，可浮動利用為攀枝花預(yù)留的2.53億m3的防洪庫容。

(2)常遇洪水的預(yù)報調(diào)度主要依賴水文氣象預(yù)報，由于水文氣象現(xiàn)階段仍然存在一定的不確定性，需完善水電站氣象服務(wù)體系，補充短期(24 h、48 h)氣象(降雨)預(yù)報服務(wù)，建立觀音巖―石鼓區(qū)間氣象信息采集網(wǎng)，構(gòu)建電站氣象預(yù)報系統(tǒng)，進(jìn)行區(qū)間氣象(降雨)預(yù)報，加強新技術(shù)新方法的研究應(yīng)用，以提高水文氣象預(yù)報的精度，增長洪水預(yù)見期，為水庫的預(yù)報調(diào)度提供基礎(chǔ)，也為進(jìn)一步提高水庫的運用水位指標(biāo)創(chuàng)造條件。

(3)加強上游水庫信息的收集與聯(lián)合調(diào)度研究。洪水規(guī)律受人類活動影響越來越嚴(yán)重，觀音巖上游建有多個電站，有一定的攔洪滯洪作用，這將為觀音巖常遇洪水的利用創(chuàng)造一定條件，但在一定程度上也將改變洪水組成和洪水過程，增加了預(yù)報的難度；因此，需要加強上游水庫的水情及調(diào)度信息的收集及聯(lián)合調(diào)度的研究，為觀音巖調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度提供基礎(chǔ)。

(4)積極開展試驗性調(diào)度運用，并不斷總結(jié)完善?？煞e極開展調(diào)度控制指標(biāo)的試驗性調(diào)度運用，加強滾動預(yù)報，并不斷總結(jié)完善，使電站發(fā)揮更大的綜合效益。

[1] 姜樹海,范子武.水庫防洪預(yù)報調(diào)度的風(fēng)險分析[J].水利學(xué)報,2004, 35(11):102-107.

[2] 柯豐華. 水電站汛期限制水位動態(tài)控制初探[C]// 聯(lián)合國水電與可持續(xù)發(fā)展研討會文集.2004.

周 建(1977- )，男，四川眉山人，畢業(yè)于西華大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師，大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司從事水庫調(diào)度工作.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2017- 08- 24

[TM622]；TV122；S763.305

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1001- 2184(2017)04- 0111- 02