三河口水利樞紐初期蓄水方案比選

范 旻

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710000）

引漢濟(jì)渭工程總體開發(fā)方案是以陜南漢江干流及其支流子午河為水源；以干流黃金峽水庫(kù)及其支流三河口水利樞紐為調(diào)蓄水庫(kù)；以黃金峽泵站、三河口泵站、秦嶺輸水隧洞（黃三段、越嶺段）為調(diào)水工程；共同完成調(diào)水至關(guān)中受水區(qū)的工程開發(fā)任務(wù)。

三河口水利樞紐地處佛坪縣與寧陜縣交界的子午河中游狹谷段，壩址位于佛坪縣大河壩鄉(xiāng)三河口村下游2 km 處，是引漢濟(jì)渭工程兩個(gè)水源地之一，多年平均調(diào)水量5.5 億m3；是調(diào)水工程中主要調(diào)蓄功能的樞紐，位于整個(gè)調(diào)水線路上的中間位置，具有“承上啟下”作用，其規(guī)模和布置與其它調(diào)水組成部分的工程規(guī)模和布置緊密聯(lián)系，相互影響；其主要任務(wù)是調(diào)蓄子午河來(lái)水與漢江干流不能直供受水區(qū)的水量，并結(jié)合發(fā)電。

根據(jù)引漢濟(jì)渭工程建設(shè)單位施工進(jìn)度總體安排，三河口水利樞紐計(jì)劃于2019 年11 月導(dǎo)流洞下閘封堵，2021 年5 月初水庫(kù)開始初期蓄水，編制水庫(kù)導(dǎo)流洞下閘封堵和初期蓄水運(yùn)行方案的目的，主要是為了協(xié)調(diào)水庫(kù)下閘蓄水與工程后期施工以及水庫(kù)發(fā)生效益的關(guān)系。

1 三河口水利樞紐工程實(shí)施情況

三河口水利樞紐工程于2014 年1 月工程對(duì)導(dǎo)流洞和壩肩開挖等前期項(xiàng)目施工招標(biāo)的項(xiàng)目已基本完工并完成分部工程驗(yàn)收。

2015 年4 月29 日，水利部正式批復(fù)了陜西省引漢濟(jì)渭工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告，標(biāo)志著引漢濟(jì)渭工程進(jìn)入全面加快建設(shè)的新階段。2015 年7 月以來(lái)，工程根據(jù)項(xiàng)目批復(fù)及施工進(jìn)度安排，對(duì)攔河壩、消力塘、電站廠房、砂石料系統(tǒng)、施工供電工程以及相應(yīng)的金屬結(jié)構(gòu)、水機(jī)和電氣設(shè)備及附屬設(shè)備等主體項(xiàng)目進(jìn)行了施工招標(biāo)。2015 年11 月27 日，三河口水利樞紐實(shí)現(xiàn)大壩截流，2016 年4 月，上、下游圍堰填筑完成，主體工程進(jìn)入全面實(shí)施階段；8 月16 日，樞紐大壩基坑開挖至建基面504.5 m 高程，標(biāo)志著大壩基坑開挖工作全部完成；8 月22 日，壩后消力塘基坑開挖至建基面511 m 高程，標(biāo)志著消力塘開挖完成；9 月22日大壩墊層混凝土（0.3 m 厚）正式開始澆筑；11 月2 日大壩壩體混凝土始全面正式碾壓。三河口水利樞紐已于2019 年12 月上旬下閘蓄水。

2 三河口水庫(kù)蓄水方案

三河口水利樞紐已于2019 年12 月導(dǎo)流洞下閘封堵，2021 年5 月初水庫(kù)開始初期蓄水，根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合三河口水利樞紐水庫(kù)蓄供水特點(diǎn)，初步擬定水庫(kù)下閘蓄水方案為：根據(jù)批復(fù)的下游生態(tài)用水調(diào)度原則下放生態(tài)水，在考慮大壩安全、工程進(jìn)度和水庫(kù)蓄水、抬高水位、回收電能情況下進(jìn)行導(dǎo)流洞下閘封堵和水庫(kù)初期蓄水。

2.1 蓄水原則

（1）滿足下游生態(tài)基流2.71 m3/s 的要求。

（2）水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，主汛期6 月～9 月汛限水位為642 m，非汛期正常蓄水位643 m。

（3）水庫(kù)導(dǎo)流洞下閘封堵期起始水位為導(dǎo)流洞底板高程531.77 m，泄洪底孔下閘初期蓄水期起始水位為泄洪底板高程550.0 m，水庫(kù)蓄水過(guò)程中，及時(shí)對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保大壩安全，方可繼續(xù)抬高蓄水水位。

（4）按照工程導(dǎo)流洞封堵施工進(jìn)度要求，導(dǎo)流洞封堵施工完畢后，預(yù)留1 年的蓄水準(zhǔn)備期，水庫(kù)從2021 年5 月開始，開始初期蓄水。

（5）按照工程蓄水期的施工進(jìn)度安排，大壩在2021 年5 月已滿足大壩正常泄洪要求，水庫(kù)蓄水過(guò)程在汛期須滿足水庫(kù)汛限水位要求。

（6）按照建設(shè)單位總體進(jìn)度要求，秦嶺輸水隧洞計(jì)劃于2023 年1 月起向關(guān)中地區(qū)供水，按照初步配水計(jì)劃，2023 年均勻供水2.5 億m3，2024 年～2025 年期間每年均勻供水5 億m3。

（7）在水庫(kù)蓄水的同時(shí)，有條件進(jìn)行電能回收，增加工程初期效益。

2.2 基礎(chǔ)資料

1）徑流資料根據(jù)《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》(SL 104-2015)[2]，結(jié)合三河口水利樞紐蓄水計(jì)劃要求，采用三河口水利樞紐壩址徑流1954 年11 月～2017 年10 月長(zhǎng)系列多年平均入庫(kù)徑流量8.65億m3作為基本資料，采用壩址多年平均旬徑流過(guò)程作為典型，推求25%、50%、75%頻率的年內(nèi)分配，水庫(kù)蓄水計(jì)算采用逐旬時(shí)歷法。25%、50%和75%典型年三河口水利樞紐壩址入庫(kù)水量見表1。

2）水位庫(kù)容曲線

采用天然狀況下的水庫(kù)水位庫(kù)容曲線，見表2。

表1 25%、50%和75%典型年三河口水利樞紐壩址入庫(kù)水量 單位：萬(wàn)m3

表2 三河口水利樞紐天然情況水位與庫(kù)容關(guān)系表

續(xù)表2

3）壩下游生態(tài)基流

三河口水利樞紐壩址生態(tài)基流為2.71 m3/s。4

）水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失

計(jì)算過(guò)程中考慮庫(kù)區(qū)及大壩滲漏量和水庫(kù)蒸發(fā)增損，水庫(kù)滲漏量按旬蓄水庫(kù)容的2‰計(jì)算，水庫(kù)蒸發(fā)增損深度依據(jù)水文資料計(jì)算。

5）電站機(jī)組發(fā)電流量與發(fā)電水頭關(guān)系

發(fā)電水頭達(dá)55 m 后壩后電站常規(guī)發(fā)電機(jī)組開始發(fā)電，單臺(tái)機(jī)組最大流量根據(jù)發(fā)電水頭匹配。

2.3 不同蓄水方案

考慮水庫(kù)初期蓄水過(guò)程，水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定、水工建筑物安全的情況下，參考類似工程蓄水經(jīng)驗(yàn)，擬定了三種蓄水方案。

①直蓄方案：以大壩、庫(kù)岸安全監(jiān)測(cè)、觀測(cè)以及建筑物變形分析滿足要求情況下，盡快蓄庫(kù)。

②蓄10 m 停10 天方案：為保證擋水建筑物蓄水安全，水庫(kù)蓄水按照水位每抬升10 m，水庫(kù)水位須在此水位保持10天，對(duì)大壩、庫(kù)岸等安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定沒有問題后，方可繼續(xù)抬高蓄水水位。

③蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案：按照“低水位高速率，高水位低速率”原則分階段蓄庫(kù)，550 m 以下蓄水速率不作控制，550 m～593 m 階段，蓄水速率不超過(guò)2 m/d，593 m～643 m 階段，蓄水速率不超過(guò)1 m/d。

3 蓄水方案比選

三種不同蓄水方案的蓄庫(kù)時(shí)間、累計(jì)發(fā)電量。最大蓄水速率計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 不同蓄水方案計(jì)算結(jié)果

由表3 可知，從蓄水時(shí)間看，蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案相比直蓄方案，蓄水至滿庫(kù)所需時(shí)間相當(dāng)，相比蓄10 m 停10天的蓄水方案，水庫(kù)蓄水至滿庫(kù)時(shí)間較短；從累計(jì)發(fā)電量看，蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案至2023 年末水庫(kù)累計(jì)發(fā)電量為最大，電能效益較優(yōu)；從最大蓄水速率看，蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案在蓄水過(guò)程中避免了汛期蓄水速率過(guò)快或非汛期蓄水速率過(guò)慢，對(duì)擋水建筑物、泄水建筑物、壩肩與兩岸結(jié)合部位、水庫(kù)庫(kù)岸以及水庫(kù)庫(kù)區(qū)三個(gè)滑坡體的穩(wěn)定性，均有較好的適應(yīng)性。

因此，確定水庫(kù)初期蓄水以蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案為最佳方案。在對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無(wú)安全問題的情況下，按照：

1）導(dǎo)流洞封堵期，水庫(kù)水位550 m 以下蓄水速率不作控制。

2）水庫(kù)初期蓄水期，水位550 m～593 m 階段，蓄水速率不超過(guò)2 m/d。

3）水庫(kù)初期蓄水期，水位593 m～643 m 階段，蓄水速率不超過(guò)1 m/d。

三個(gè)階段進(jìn)行三河口水庫(kù)初期蓄水。

4 結(jié)論

通過(guò)三種不同蓄水方案的蓄水至滿庫(kù)的時(shí)間、至2023 年末水庫(kù)累計(jì)發(fā)電量和蓄庫(kù)過(guò)程中最大蓄水速率的計(jì)算結(jié)果分析，綜合比選出三河口水庫(kù)初期蓄水以蓄水速率控制水庫(kù)蓄水方案為最佳方案。