拉洛水利樞紐防洪調(diào)度方式分析

楊軍，周克發(fā)，張文東

（1.西藏自治區(qū)拉洛水利樞紐及灌區(qū)管理局，拉薩 851414；2.水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院，南京 210029；3.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州 350108）

1 工程概況

拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程位于西藏自治區(qū)日喀則市西部、雅魯藏布江以南薩迦縣及日喀則市桑珠孜區(qū)，是雅魯藏布江右岸一級(jí)支流夏布曲干流上的控制性工程，工程包括拉洛水利樞紐工程和配套灌區(qū)工程。樞紐位于高程4 300.00 m的高寒缺氧地區(qū)，壩址區(qū)位于夏布曲干流距拉洛鄉(xiāng)下游約6 km的峽谷進(jìn)口河段，工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇洪水設(shè)計(jì)、2000年一遇洪水校核。拉洛水利樞紐為年調(diào)節(jié)水庫，水庫總庫容2.965×108m3，其中設(shè)計(jì)洪水位4 298.95 m，相應(yīng)最大下泄流量349 m3/s；校核洪水位4 302.34 m，相應(yīng)最大下泄流量581.05 m3/s。主汛期限制水位4 296.00 m；防洪高水位4 298.00 m，死水位4 287.00 m，正常蓄水位4 298.00 m，興利庫容1.306×108m3，控制集水面積為3 366 km2。拉洛水利樞紐主要水工建筑物由大壩、泄洪發(fā)電隧洞、溢洪道、拉洛電站、魚道、德羅引水發(fā)電系統(tǒng)組成[1]，樞紐工程為Ⅱ等，主要水工建筑物級(jí)別為2 級(jí)，配套灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積30 260 m2。

2 防洪調(diào)度

拉洛水利樞紐是一座以灌溉為主，兼顧供水、發(fā)電和防洪，并促進(jìn)改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的大（2）型年調(diào)節(jié)水庫，主要調(diào)度任務(wù)的主次關(guān)系為防洪調(diào)度、灌溉調(diào)度、供水調(diào)度、發(fā)電調(diào)度、生態(tài)用水調(diào)度。本文主要討論拉洛水利樞紐防洪調(diào)度相應(yīng)的調(diào)度方式。具體內(nèi)容如下所述。

2.1 防洪調(diào)度任務(wù)

拉洛水利樞紐承擔(dān)下游防洪任務(wù)，其調(diào)度目標(biāo)是根據(jù)預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)的水、雨、工情，按照擬定的防洪調(diào)度方式，有計(jì)劃地對(duì)洪水進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，確保樞紐工程主要建筑物安全，并避免或減輕下游洪水災(zāi)害。在主汛期7 月1 日～9 月20 日，設(shè)置防洪限制水位4 296.00 m，防洪高水位4 298.00 m，防洪庫容2.750×107m3；9 月21 日～12 月31 日以攔蓄洪水的方式開始蓄水，蓄滿后維持正常蓄水位4 298.00 m；1～6 月在控制樞紐上游水位不超過正常蓄水位4 298.00 m，但不低于死水位4 287.00 m，并在6 月底將樞紐上游水位降至主汛期防洪限制水位4 296.00 m[2]。在滿足防洪要求，確保樞紐工程安全和生態(tài)基流的前提下，最大限度地發(fā)揮樞紐的灌溉、供水、發(fā)電及生態(tài)改善等興利綜合效益。

2.2 泄水設(shè)施

拉洛水利樞紐泄水建筑物包括泄洪發(fā)電隧洞和開敞式溢洪道。泄洪發(fā)電隧洞進(jìn)口底板高程4 265.00 m，出口工作閘門底坎高程4 255.00 m；溢洪道堰頂高程4 298.00 m。在汛期，視樞紐上游來水情況，決定是否開啟泄洪發(fā)電隧洞出口工作閘門泄洪；當(dāng)樞紐上游水位超過溢洪道堰頂高程4 298.00 m 時(shí)，溢洪道開始泄洪，泄洪發(fā)電隧洞出口工作閘門敞泄。

2.3 防洪調(diào)度原則

拉洛水利樞紐工程所在流域汛期為6 月1 日～9 月30 日，可分為汛期前（6 月1～30 日）、主汛期（7 月1 日～9 月20 日）、汛期末（9 月21～30 日）3 個(gè)時(shí)間段[3]，各時(shí)段調(diào)度原則示意圖如圖1 所示。

圖1 拉洛水利樞紐汛期防洪調(diào)度示意圖

1）主汛期7 月1 日～9 月20 日

當(dāng)樞紐上游水位超過防洪限制水位4 296.00 m 并低于防洪高水位4 298.00 m 時(shí)，洪水調(diào)度采用泄洪發(fā)電隧洞泄洪；當(dāng)樞紐上游水位超過防洪高水位4 298.00 m（溢洪道堰頂高程）時(shí)，洪水調(diào)度采用敞泄方式，泄水建筑物敞泄洪水（泄洪發(fā)電隧洞閘門全開泄洪，溢洪道開始泄洪），保障大壩安全。

2）汛期6 月1～30 日

當(dāng)樞紐上游水位不超過正常蓄水位4 298.00 m 時(shí)，洪水調(diào)度根據(jù)入庫洪水流量及洪量，盡量加大拉洛電站出力，充分發(fā)揮發(fā)電效益，控制樞紐上游水位6 月30 日前降至主汛期防洪限制水位4 296.00 m；若樞紐上游水位低于主汛期防洪限制水位4 296.00 m，可利用主汛前較豐來水，充蓄水至防洪限制水位4 296.00 m[4]。

當(dāng)樞紐上游水位超過正常蓄水位4 298.00 m 時(shí)，洪水調(diào)度根據(jù)入庫洪水流量及洪量，在盡量加大拉洛電站出力的前提下，泄洪發(fā)電隧洞閘門開啟泄洪，并在將樞紐上游水位控制至正常蓄水位4 298.00 m 時(shí)關(guān)閉。

3）汛期9 月21～30 日

樞紐以攔蓄洪水的方式自主汛期防洪限制水位4 296.00 m開始蓄水；在保障下游生態(tài)基流和灌溉供水的前提下，余水充蓄水位至正常蓄水位4 298.00 m。樞紐蓄滿后，當(dāng)樞紐入庫流量大于下游河道生態(tài)基流和配套灌區(qū)的灌溉及供水需求流量之和時(shí)，拉洛電站加大出力，維持正常蓄水位4 298.00 m 運(yùn)用，即在保證灌溉及供水的前提下，盡量提高拉洛電站發(fā)電效益[5]。

防洪調(diào)度應(yīng)在確保樞紐工程安全的前提下，最大限度地發(fā)揮樞紐對(duì)上、下游的防洪作用；根據(jù)洪水預(yù)報(bào)擬定流量和泄洪方式，減輕下游防洪壓力，并盡量使下泄流量均勻。正常情況下防洪調(diào)度應(yīng)在西藏自治區(qū)防汛抗旱指揮部領(lǐng)導(dǎo)下按上述原則統(tǒng)一調(diào)度，若天氣預(yù)報(bào)大雨及以上時(shí)，則應(yīng)提前錯(cuò)峰泄洪，減輕下游泄洪壓力[6]。

2.4 防洪調(diào)度方式

拉洛水利樞紐的大壩下游設(shè)有吉定鄉(xiāng)控制斷面，用于判斷水庫下泄流量，其安全泄量不超過200 m3/s。拉洛水利樞紐根據(jù)上游洪水來量和下游控制斷面流量共同決定蓄水或下泄，利用泄洪發(fā)電隧洞工作閘門不同開度和溢洪道的聯(lián)合泄流能力控制下泄流量大小[7]。

2.4.1 主汛期（7 月1 日～9 月20 日）樞紐調(diào)度方式

當(dāng)樞紐壩址洪水流量＜130 m3/s 時(shí)，且吉定鄉(xiāng)控制斷面洪水流量＜180 m3/s 時(shí)，按來水流量下泄。

在洪水上漲階段，當(dāng)樞紐壩址洪水流量≥130 m3/s 或同時(shí)刻吉定鄉(xiāng)控制斷面洪水流量≥180 m3/s 時(shí)，由于需要保證下游安全泄量不超過200 m3/s 時(shí)樞紐開始蓄水。蓄水原則為：當(dāng)130 m3/s≤樞紐壩址洪水流量＜170 m3/s 時(shí)，樞紐蓄水流量為75 m3/s；當(dāng)樞紐壩址洪水流量≥170 m3/s 時(shí)，樞紐蓄水流量為120 m3/s。

在洪水退水階段，當(dāng)樞紐壩址洪水流量＜130 m3/s，且吉定鄉(xiāng)控制斷面洪水來量＜180 m3/s 后，然后視大壩下游水情，保證下游安全泄量不超過200 m3/s 的前提下將樞紐上游水位逐步消落至防洪限制水位4 296.00 m。

當(dāng)樞紐上游水位超過防洪高水位4 298.00 m 后，無法保證下游安全泄量，樞紐按“敞泄”方式工作，以保障大壩安全為主[8]。

2.4.2 汛期6 月1～30 日樞紐調(diào)度方式

6 月1 日前，若樞紐上游水位低于汛期限制水位4 296.00 m，視樞紐上游來水情況，汛期6 月1～30 日可利用較豐來水，可在7 月1 日前充蓄水至水位4 296.00 m。

6 月1 日前，若樞紐上游水位高于汛期限制水位4 296.00 m，視樞紐上游來水情況，汛期6 月1～30 日在盡量加大拉洛電站發(fā)電用水的前提下，控制樞紐上游水位7 月1 日前降至水位4 296.00 m，但若在汛期6 月1～30 日遭遇枯水期，要求樞紐上游水位消落至不低于死水位4 287.00 m[9]。

2.4.3 蓄供水期9 月21 日～次年5 月31 日樞紐調(diào)度方式

為確保樞紐蓄水，9 月下旬，樞紐以攔蓄洪水的方式自汛期限制水位4 296.00 m 開始蓄水；在保障大壩下游生態(tài)基流和灌溉供水的前提下，余水充蓄水位至正常蓄水位4 298.00 m。

樞紐蓄滿后，當(dāng)樞紐入庫流量大于大壩下游河道生態(tài)基流和灌溉及供水流量之和時(shí)，拉洛電站加大出力，維持正常蓄水位4 298.00 m 運(yùn)用，即在灌溉及供水保證正常供水的前提下，盡量提高拉洛電站發(fā)電效益；當(dāng)樞紐入庫流量小于大壩下游河道生態(tài)基流和灌溉及供水流量之和時(shí)，不足水量由樞紐供水，但要求枯水期樞紐上游水位消落不低于死水位4 287.00 m。

當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)枯水年及其以外年份，為保證灌溉對(duì)德羅引水發(fā)電系統(tǒng)渠首引水位的要求，灌溉用水量可適當(dāng)減少[10]，但枯水期末樞紐上游水位不得低于4 283.50 m。

3 結(jié)語

水利工程防洪調(diào)度是攔蓄洪水，更是以保障下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全為根本目標(biāo)，減輕洪水影響的重要手段。拉洛水利樞紐制定的防洪調(diào)度配合下游建成的堤防工程，將下游重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)和灌區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20 年一遇，對(duì)維持社會(huì)和諧穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展具有重要意義。但是，由于防洪調(diào)度需要在汛期來臨之前將水位降至汛期限制水位，與灌溉、供水和發(fā)電這些充分利用水資源的興利調(diào)度相悖。洪水發(fā)生的隨機(jī)性和破壞性，導(dǎo)致設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)偏高，一旦洪水沒有到來，或者水量不足以將水位補(bǔ)充至正常蓄水位，將會(huì)給接下來一年來的調(diào)度帶來困難。因此，后續(xù)關(guān)于防洪調(diào)度的研究重點(diǎn)可以著重與洪水預(yù)報(bào)相結(jié)合，更加準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)可以給予調(diào)度方式更多的自由，使得在汛期能夠動(dòng)態(tài)控制水位，而不再是一個(gè)固定的汛期限制水位，達(dá)到防洪與洪水資源相結(jié)合的目的。