澤城西安水電站（二期）蓄水調(diào)度運行初探

張海燕

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原030000）

1 工程概況

根據(jù)澤城西安水電站（二期）工程初步設(shè)計成果，水電站多年平均發(fā)電量為1 258萬kW·h，設(shè)計裝機(jī)5 000 kW，水電站建成后可使下游梯級電站的裝機(jī)容量由5 420 kW擴(kuò)大到20 819 kW，可增加裝機(jī)容量15 399 kW；發(fā)電量由2 476萬kW·h增加到5 522萬kW·h，可增加發(fā)電量3 046萬kW·h。澤城西安水電站（二期）建成后改變了清漳河干流河道洪枯分布的天然狀態(tài)，優(yōu)化了下游河道徑流的時間分布，對下游河道起到改善作用。經(jīng)過水庫調(diào)節(jié)，最枯年份平均每年可向下游河道補(bǔ)水994萬m3，當(dāng)水庫發(fā)生洪水時，水庫可將20年一遇洪水削峰至1 200 m3/s，可削減洪峰40%，可以提高下游河道兩岸包括麻田八路軍總部舊址在內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊及耕地的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

澤城西安水電站（二期）工程壩址控制流域面積3 230 km2，壩址處多年平均天然徑流量2.21億m3，多年平均入庫沙量218.76萬t，設(shè)計入庫洪峰流量3770m3/s，校核入庫洪峰流量9 070 m3/s。正常蓄水位852 m，汛限水位848 m，防洪高水位853.69 m，設(shè)計洪水位854.22 m，校核洪水位859.60 m，死水位840 m?？値烊? 941萬m3，其中調(diào)節(jié)庫容2 099萬m3，防洪庫容1 739萬m3，調(diào)洪庫容4 456萬m3。

2 初期蓄水調(diào)度

2.1 初期蓄水設(shè)計

目前澤城西安水電站（二期）樞紐工程面板堆石壩、導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道已完工，具備下閘蓄水條件。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計，參照已建工程經(jīng)驗，根據(jù)水庫調(diào)度運行方式，確定初期蓄水方案為：830 m高程以下，按天然全部來水自然上升，當(dāng)庫水位蓄至822 m時，維持該水位10 d；然后蓄至830 m，維持該水位15 d；830～840 m高程，控制水位上升速率≤2 m/d，當(dāng)庫水位蓄至835 m，維持該水位20 d；然后蓄水至840 m，維持該水位20 d；840～852 m高程，控制水位上升速率≤1 m/d，當(dāng)庫水位蓄至845 m，維持該水位20 d；然后蓄水至849 m，維持該水位30 d，然后蓄至正常蓄水位852 m。

為了保證蓄水安全，水庫初期蓄水必須滿足以下條件：完成面板堆石壩、導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道各分部所有土建、金結(jié)設(shè)備安裝、觀測儀器的埋設(shè)、調(diào)試。施工小導(dǎo)流洞已封堵，清除洞前圍堰。關(guān)閉導(dǎo)流泄洪洞出口弧形閘門、溢洪道進(jìn)口弧形閘門、發(fā)電引水洞進(jìn)口閘門。庫底清理需全部完成。庫區(qū)移民、搬遷需全部完成。

2.2 蓄水調(diào)度

2.2.1 調(diào)度原則

澤城西安水電站（二期）水庫初期蓄水從汛后開始，需保證初期蓄水大壩安全及滿足下游工農(nóng)業(yè)需水和河道生態(tài)基流要求。

2.2.2 下游需水量

下游需水量采用“山西省澤城西安水電站（二期）工程初步設(shè)計優(yōu)化方案補(bǔ)充報告”成果，詳見表1。

表1 水電站（二期）工程下游需水量

2.2.3 生態(tài)基流的確定

河道內(nèi)環(huán)境和生態(tài)用水要求，主要考慮水庫下游河道，應(yīng)滿足給定目標(biāo)條件下的河流環(huán)境和生態(tài)功能，及河道內(nèi)所需要的流量或水量，包括維持河道內(nèi)基本功能的用水量、通過湖泊濕地用水量和河口環(huán)境和生態(tài)用水量等，根據(jù)下游河道的水質(zhì)、沖沙、水生生物等要求計算確定。

在水庫下游河道內(nèi)，沒有特殊要求，河道內(nèi)生態(tài)用水采用河道基本功能的用水量，作為河道內(nèi)環(huán)境和生態(tài)用水量。分別采用Tennant法、10年最小月平均流量法、Q95法和7Q10法計算。

（1）Tennant法

本方法是根據(jù)多年平均流量的百分比來計算河道生態(tài)基流，劉家莊水文站天然徑流量為2.59億m3，多年平均流量為8.21 m3/s，將多年平均流量的10%作為基流時，基流為0.82 m3/s。

（2）10年最小月平均流量法

本方法在《制訂地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則與方法》（GB 3839-93）、《全國水資源綜合規(guī)劃水資源可利用量估算方法》中推薦采用，計算方法為：一般河流河道內(nèi)生態(tài)和環(huán)境用水量采用近10年最枯月平均流量的均值。

根據(jù)劉家莊水文站近10年（1990—2000年）實測徑流資料，10年最枯月平均流量均值為0.43 m3/s。

（3）7Q10法

該計算方法在《水庫調(diào)度設(shè)計規(guī)范》（征求意見稿）和其他文獻(xiàn)中推薦采用，計算方法為采用90%保證率年份最枯連續(xù)7 d的平均流量作為維持河道基本功能的用水流量。根據(jù)對劉家莊站1959—2000年實測流量的頻率分析，其90%保證率的徑流量為5 835萬m3，選擇年徑流量為5 625萬m3的1979年作為90%保證率年份，其最枯7 d平均流量為0.31 m3/s。

（4）Q95%法

將95%頻率下的最小月平均徑流作為河道的生態(tài)基流。根據(jù)劉家莊水文站天然年徑流頻率分析成果，P=95%年份的天然年徑流量為0.88億m3，相應(yīng)年份為1980年，1980最小月平均流量為0.25 m3/s。

（5）河道內(nèi)生態(tài)和環(huán)境用水量

根據(jù)以上四種方法計算出的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水量結(jié)果相差較大，考慮到下游河道內(nèi)沒有水生物，也沒有河道輸沙等要求，并且近10年發(fā)生枯水流量期間河道內(nèi)沒有發(fā)生生態(tài)災(zāi)害，所以確定取中間值0.43 m3/s作為河道的生態(tài)基流。

2.2.4 水庫初期蓄水位預(yù)測

在考慮下游河道生態(tài)基流和工農(nóng)業(yè)用水的條件下，如果水庫放水滿足生態(tài)基流要求，則不再專門考慮生態(tài)基流的放水。本次設(shè)計根據(jù)入庫徑流系列分別選取P=50%、P=95%頻率的平水年和枯水年進(jìn)行蓄水模擬，初期蓄水時間從汛后開始。

初期蓄水模擬典型年選取，根據(jù)壩址處天然徑流頻率分析進(jìn)行選取，P=50%頻率選取年份為1990年，P=95%頻率選取1997—1999年作為連續(xù)枯水段進(jìn)行模擬。根據(jù)計算可以看出：在P=50%保證率年份下，從蓄水當(dāng)年10月蓄水至蓄水次年9月，可滿足蓄水至汛限水位848 m高程的要求。在P=95%保證率下，水庫需要3年時間才可蓄水至汛限水位，蓄水過程模擬見表2。

表2 P=50%頻率蓄水模擬過程

3 正常運用期調(diào)度

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)和水庫下游安全泄量

3.1.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-94），澤城西安水電站（二期）大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計，1 000年一遇校核。水庫下游灘地和村鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

3.1.2 水庫下游安全泄量

經(jīng)對下游河道進(jìn)行過流能力進(jìn)行分析后，當(dāng)水庫下泄量控制在1 200 m3/s時，可使下游免受洪水災(zāi)害，因此將1 200 m3/s作為澤城西安水電站（二期）水庫的安全泄量。

3.2 防洪調(diào)度

3.2.1 防洪調(diào)度原則

一是確保大壩安全。二是防洪調(diào)度應(yīng)滿足設(shè)計和上級有關(guān)規(guī)定的要求。三是遇下游防洪出現(xiàn)緊急情況時，在水情預(yù)報及樞紐工程可靠的條件下，應(yīng)充分發(fā)揮水庫調(diào)洪作用。四是當(dāng)水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，采取保證大壩安全非常措施時應(yīng)盡量考慮下游損失。

3.2.2 防洪調(diào)度方法

根據(jù)防洪要求，澤城西安水電站（二期）水庫的防洪調(diào)度按3級控制，當(dāng)水庫水位超過汛限水位848 m，但未達(dá)到防洪高水位時，水庫下泄流量不超過1200m3/s，開啟導(dǎo)流泄洪洞和1孔溢洪道閘門控制下泄；當(dāng)水庫水位超過防洪高水位時，開啟導(dǎo)流泄洪洞和3孔溢洪道閘門控制下泄；當(dāng)水庫水位超過設(shè)計洪水水位時，開啟導(dǎo)流泄洪洞和5孔溢洪道閘門控制下泄；但最大下泄流量不得超過入庫洪峰流量。

3.2.3 洪水調(diào)節(jié)成果

根據(jù)以上水庫洪水調(diào)度原則，不同頻率洪水調(diào)節(jié)計算成果見表3。

表3 洪水調(diào)節(jié)成果表

3.3 發(fā)電調(diào)度

發(fā)電調(diào)度原則服從水庫調(diào)度運行原則，即非汛期水庫盡量抬高水位，增大發(fā)電水頭，但水位最高不超過正常蓄水位852 m；汛期時，兼顧防洪、排沙任務(wù)，發(fā)電水位不超過汛限水位848 m。

4 建議

根據(jù)水庫調(diào)度運行方式及初期蓄調(diào)水方案，盡快完成水電站庫區(qū)征地移民工作，以滿足水庫蓄水發(fā)電要求。