抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)研究

摘要：科學(xué)合理地分析抽水蓄能電站水庫影響范圍內(nèi)的洪水安全至關(guān)重要。首先回顧了抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)的發(fā)展歷程，然后以石臺(tái)、鐘祥、清江這3座不同類型抽水蓄能電站為例，探討抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)的特點(diǎn)及技術(shù)方法，通過對(duì)比不同電站在洪水影響評(píng)價(jià)中的共性和差異，分析了評(píng)價(jià)方法的適用性和有效性，并根據(jù)不同抽水蓄能工程特點(diǎn)總結(jié)了洪水防范措施。結(jié)果表明：隨著相關(guān)法律法規(guī)的完善和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)不僅關(guān)注項(xiàng)目本身的防洪安全，還更加注重綜合性和系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)對(duì)周邊環(huán)境影響的全面評(píng)估。抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法主要包括水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算、水庫泥沙淤積分析計(jì)算、壅水分析計(jì)算等。抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)共性體現(xiàn)在評(píng)價(jià)范圍和內(nèi)容上，主要包括水庫調(diào)節(jié)計(jì)算、回水影響分析和下游河道影響評(píng)估等；差異則體現(xiàn)在各電站的工程特征、地理位置、水文特征等方面。抽水蓄能電站工程新建水庫采取洪水防范措施需考慮防洪保護(hù)對(duì)象和下游生態(tài)用水需求等；利用已建水庫的抽水蓄能電站洪水防范措施需充分考慮抽水蓄能電站運(yùn)行對(duì)已建水庫工程和庫周可能新增的洪水影響。

關(guān)鍵詞：洪水影響評(píng)價(jià)； 抽水蓄能電站； 水庫調(diào)節(jié)； 石臺(tái)抽水蓄能電站； 鐘祥抽水蓄能電站； 清江抽水蓄能電站

中圖法分類號(hào)：TV122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.12.001

文章編號(hào)：1006-0081（2024）12-0001-06

0 引 言

近年來，為貫徹落實(shí)國家“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)并響應(yīng)國家能源發(fā)展戰(zhàn)略［1-2］，抽水蓄能電站建設(shè)迎來了歷史性的發(fā)展機(jī)遇。隨著太陽能和風(fēng)能等新能源的快速發(fā)展，抽水蓄能技術(shù)因其調(diào)峰能力強(qiáng)和響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，成為解決可再生能源不穩(wěn)定性的有效手段［3-5］，在平衡電網(wǎng)負(fù)荷、提高能源系統(tǒng)的靈活性及優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和保障能源安全中起到了關(guān)鍵作用［6- 7］?！冻樗钅墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2022》顯示，截至2022年底，中國已建抽水蓄能裝機(jī)容量為4 579萬kW。目前，已納入規(guī)劃的抽水蓄能站點(diǎn)資源總量約8.23億kW，其中已建、核準(zhǔn)在建裝機(jī)規(guī)模1.67億kW［8-9］。這些電站不僅在提升電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力、確保電力供應(yīng)的安全與可靠性方面發(fā)揮著重要作用，也在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)中表現(xiàn)出了不可或缺的戰(zhàn)略價(jià)值［10］。

抽水蓄能電站通過興建上、下水庫，利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。隨著抽水蓄能電站的大規(guī)模建設(shè)，科學(xué)合理評(píng)價(jià)抽水蓄能水庫影響范圍內(nèi)的洪水安全至關(guān)重要［11］。近年來，隨著氣候變化和極端天氣事件的增多，洪水災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)不斷上升［12］。2023年，全國有30個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的水利工程設(shè)施因洪澇發(fā)生損壞，共造成1 507座水庫不同程度受損，水利工程設(shè)施直接經(jīng)濟(jì)損失633.66億元［13］。洪水導(dǎo)致抽水蓄能電站潰壩的案例雖然較少，但仍需引起高度重視。例如，2023～2024年，國內(nèi)多地遭遇強(qiáng)降雨，引發(fā)洪水災(zāi)害，一些正在建設(shè)中的抽水蓄能電站也受到不同程度的影響。為降低工程建設(shè)和氣候急劇變化帶來的洪水安全風(fēng)險(xiǎn)，抽水蓄能電站工程項(xiàng)目應(yīng)充分論證工程建設(shè)方案和工程影響區(qū)域?qū)嶋H情況，對(duì)工程防洪影響和庫區(qū)行洪影響進(jìn)行分析，進(jìn)一步評(píng)估其影響范圍和程度，并提出相應(yīng)的防治和補(bǔ)救措施，以確保工程和周邊環(huán)境的安全。通過洪水影響評(píng)價(jià)，可以提前識(shí)別潛在的洪水風(fēng)險(xiǎn)，制定有效的防洪措施，從而避免類似事件的發(fā)生，降低洪澇災(zāi)害影響。

鑒于洪水影響評(píng)價(jià)對(duì)于抽水蓄能電站工程勘察設(shè)計(jì)的重要性，科學(xué)的洪水影響評(píng)價(jià)可以降低抽水蓄能電站建設(shè)運(yùn)行帶來的洪水影響，保障工程和周邊環(huán)境的安全，是當(dāng)前國內(nèi)抽水蓄能電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要研究課題。本文以石臺(tái)、鐘祥、清江這3座抽水蓄能電站為例，討論抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，分析技術(shù)方法，并提出適應(yīng)性的防治和補(bǔ)救措施。

1 抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代，為了應(yīng)對(duì)不斷增加的洪水災(zāi)害及非防洪建設(shè)項(xiàng)目對(duì)洪水的影響，中國開始關(guān)注洪水影響評(píng)價(jià)的必要性，并先后推出了防洪評(píng)價(jià)制度和洪水影響評(píng)價(jià)制度［14-15］。1992年，水利部等頒布了《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定》，規(guī)定在河道管理范圍內(nèi)的重要建設(shè)項(xiàng)目需進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)。在此時(shí)期，為滿足電網(wǎng)的調(diào)峰需求，中國開始規(guī)模性地建設(shè)一批大中型抽水蓄能電站。抽水蓄能電站作為一種新興的電力儲(chǔ)能方式，其洪水影響評(píng)價(jià)并未得到足夠重視，其主要的評(píng)價(jià)工作是基于已有的防洪評(píng)價(jià)制度進(jìn)行，針對(duì)項(xiàng)目的防洪安全進(jìn)行初步分析。

1998年，《中華人民共和國防洪法》正式實(shí)施，明確規(guī)定了洪泛區(qū)和蓄滯洪區(qū)內(nèi)非防洪建設(shè)項(xiàng)目必須進(jìn)行洪水影響評(píng)價(jià)。這些法案的實(shí)施，標(biāo)志著洪水影響評(píng)價(jià)制度的正式建立和規(guī)范化，洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告成為建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告的重要組成部分?！吨腥A人民共和國防洪法》的實(shí)施為抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)提供了法律依據(jù)。隨著抽水蓄能電站項(xiàng)目的增多，其洪水影響評(píng)價(jià)開始逐步納入正式的評(píng)價(jià)體系中，評(píng)價(jià)的內(nèi)容和方法也逐漸豐富。

2004年，水利部發(fā)布了《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則（試行）》，進(jìn)一步規(guī)范了防洪評(píng)價(jià)報(bào)告的編制內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。此后，抽水蓄能電站在項(xiàng)目規(guī)劃和建設(shè)過程中，開始嚴(yán)格按照這一導(dǎo)則進(jìn)行洪水影響評(píng)價(jià)，確保項(xiàng)目的防洪安全和周邊環(huán)境的安全。

2014年，水利部發(fā)布了SL 520-2014《洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則》，明確了洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告的具體編制要求和標(biāo)準(zhǔn)。該導(dǎo)則的發(fā)布，進(jìn)一步統(tǒng)一了洪水影響評(píng)價(jià)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告包括項(xiàng)目概述、基本情況、防洪影響評(píng)價(jià)計(jì)算、減輕或消除洪水影響的措施等內(nèi)容。對(duì)于抽水蓄能電站勘測(cè)設(shè)計(jì)，這一導(dǎo)則提供了更加詳細(xì)和規(guī)范的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使得評(píng)價(jià)報(bào)告在技術(shù)內(nèi)容和編制質(zhì)量上都有了顯著提升。這一階段，抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)更加系統(tǒng)化和科學(xué)化。

2017年，水利部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)非防洪建設(shè)項(xiàng)目洪水影響評(píng)價(jià)工作的通知》，強(qiáng)調(diào)要切實(shí)加強(qiáng)蓄滯洪區(qū)和洪泛區(qū)非防洪建設(shè)項(xiàng)目洪水影響評(píng)價(jià)管理工作，規(guī)范洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告編制。該通知旨在加強(qiáng)非防洪建設(shè)項(xiàng)目對(duì)河流、蓄滯洪區(qū)等的影響評(píng)價(jià)管理，明確審批權(quán)限和要求以保障工程行洪排澇安全。該通知的發(fā)布也為抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)提供了參考。

2021年，水利部發(fā)布了SL/T 808-2021《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則》，在2004年發(fā)布的試行版基礎(chǔ)上，為抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)提供了更加系統(tǒng)的指導(dǎo)和規(guī)范。通過明確適用范圍，規(guī)范編制原則，詳細(xì)規(guī)定評(píng)價(jià)內(nèi)容、技術(shù)要求和報(bào)告格式，該導(dǎo)則在提高防洪安全性和規(guī)范化管理方面發(fā)揮了重要作用。

近年來，隨著氣候變化和極端天氣事件的增多，抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)工作面臨更大挑戰(zhàn)。通過修訂相關(guān)法律法規(guī)，統(tǒng)一制度名稱，完善法規(guī)體系，制定更加科學(xué)的評(píng)價(jià)報(bào)告編制標(biāo)準(zhǔn)，抽水蓄能電站的洪水影響評(píng)價(jià)逐漸與防洪評(píng)價(jià)制度進(jìn)一步融合。評(píng)價(jià)工作不僅關(guān)注項(xiàng)目本身的防洪安全，還更加注重系統(tǒng)合理的補(bǔ)救措施，強(qiáng)調(diào)綜合性和系統(tǒng)性。

2 抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)實(shí)例

洪水影響評(píng)價(jià)是項(xiàng)目開工建設(shè)的前置條件，在抽水蓄能電站的發(fā)展過程中，已形成諸多有關(guān)抽水蓄能電站項(xiàng)目洪水影響評(píng)價(jià)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本文將以石臺(tái)，鐘祥和清江3座抽水蓄能電站為例，首先介紹其基本情況，總結(jié)洪水影響評(píng)價(jià)通用技術(shù)方法，然后通過對(duì)比分析，探討不同抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)的共性和差異。

2.1 石臺(tái)抽水蓄能電站

石臺(tái)抽水蓄能電站位于安徽省池州市石臺(tái)縣，上、下水庫均為新建，分別位于林茶溪源頭溝谷和彭溪支溝內(nèi)。該電站輸水系統(tǒng)布置于兩水庫間山體內(nèi)。施工場地主要位于上水庫壩后右岸公路沿線和下水庫環(huán)庫公路周邊及徐村溪緩坡地。該電站上水庫集水面積僅2.3 km2，故不設(shè)置泄洪設(shè)施，壩下不進(jìn)行評(píng)價(jià)。下水庫集水面積4.54 km2，評(píng)價(jià)范圍包括回水區(qū)、壩下泄洪影響及河段治理。施工期林茶溪、彭溪、徐村溪的施工場地布置未占用河道，不影響河道行洪。工程施工將占用現(xiàn)有公路，對(duì)公信河防汛搶險(xiǎn)交通及公路設(shè)施可能造成一定影響，洪水期需加強(qiáng)管理，必要時(shí)停止使用。下水庫下游主要防洪對(duì)象為彭溪村，現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)不足5 a一遇。電站建成后，下水庫具調(diào)峰作用，可提高彭溪村防洪標(biāo)準(zhǔn)。彭溪支溝左側(cè)上壩公路建設(shè)占用彭溪支溝部分?jǐn)嗝妫焕谛购?，此外，下水庫清水下泄可能造成沖刷，對(duì)下游河勢(shì)穩(wěn)定、公路及水利設(shè)施構(gòu)成潛在影響。抽水蓄能電站的建成對(duì)當(dāng)?shù)鼐用袢∮盟绊懖淮?，為避免?duì)環(huán)境和水源保護(hù)區(qū)造成影響，施工期要加強(qiáng)管理和監(jiān)理，施工廢污水應(yīng)經(jīng)處理后回用不外排。

2.2 鐘祥抽水蓄能電站

鐘祥抽水蓄能電站位于湖北省鐘祥市冷水鎮(zhèn)。下水庫利用已建北山水庫，進(jìn)、出水口位于主壩上游1.6 km左岸；上水庫為新建，位于主壩上游1.5 km的低山洼地，進(jìn)、出水口設(shè)于南庫岸2號(hào)副壩上游約50 m處。上水庫集水面積小，無防洪設(shè)施，僅評(píng)價(jià)校核洪水位以下范圍。下水庫庫區(qū)評(píng)價(jià)范圍為20 a一遇洪水回水末段，壩下河道評(píng)價(jià)范圍為北山壩址溢洪道出口至壩下游聯(lián)合南閘河段。北山水庫作為下水庫后，正常蓄水位維持在87.55 m，最低運(yùn)行水位為78.20 m，消落深度為9.35 m。日調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)，水位變幅可達(dá)2.85～4.38 m?？紤]抽水蓄能電站運(yùn)行影響，現(xiàn)狀泄洪設(shè)施下，北山水庫設(shè)計(jì)、校核洪水位均有抬高。采取除險(xiǎn)加固措施后，5%和20%頻率設(shè)計(jì)洪水的回水水面線與現(xiàn)狀一致，不影響庫區(qū)洪水安全。電站建成后，北山水庫主要任務(wù)調(diào)整為發(fā)電和灌溉。抽水蓄能電站建設(shè)涉及第三人合法水事權(quán)益主要為北山水庫灌溉功能，為保障電站6 h滿發(fā)運(yùn)行，設(shè)置發(fā)電保證水位82.58 m，灌溉最低水位按82.58 m控制。50 a長系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算顯示，無電站時(shí)灌溉保證率為94%，有電站時(shí)為86%。雖有所降低，但仍滿足現(xiàn)行調(diào)度規(guī)程和相關(guān)規(guī)范要求，影響較小。

2.3 清江抽水蓄能電站

清江抽水蓄能電站位于湖北省長陽土家族自治縣龍舟坪鎮(zhèn)清江左岸，為日調(diào)節(jié)型抽水蓄能電站，連續(xù)滿發(fā)時(shí)間6 h。上水庫新建于縣城后黑山埫，集水面積小，防洪評(píng)價(jià)僅限庫區(qū)，無專門泄洪設(shè)施。下水庫利用已建高壩洲水庫，防洪評(píng)價(jià)范圍從高壩洲水庫壩址延伸至隔河巖水電站壩下，全長約46.34 km?？紤]抽水蓄能電站運(yùn)行引起的水位壅高及天然洪水與發(fā)電流量疊加，復(fù)核結(jié)果表明抽水蓄能電站運(yùn)行不會(huì)對(duì)庫區(qū)防護(hù)工程、公路、橋梁及取排水設(shè)施造成不利影響。高壩洲水庫需預(yù)留抽水蓄能專用調(diào)節(jié)庫容，日內(nèi)水位頻繁波動(dòng)可能影響其調(diào)度方式。長陽（二）站水位將出現(xiàn)周期性波動(dòng)，需采取補(bǔ)救措施。高壩洲水庫調(diào)度須根據(jù)上水庫剩余庫容動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保發(fā)電后水位不超正常蓄水位，并滿足下游航運(yùn)需求。抽水蓄能的運(yùn)行將增加隔河巖年發(fā)電量，減少高壩洲年發(fā)電量，年發(fā)電量總體減少較少，發(fā)電影響較小，對(duì)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)取用水戶的權(quán)益無影響。洪水調(diào)度時(shí)考慮天然洪水與入庫洪水疊加，分析顯示對(duì)大壩設(shè)計(jì)、校核洪水位無影響。下水庫進(jìn)、出水口施工期間，圍堰導(dǎo)致河床斷面縮窄率達(dá)14.2%，水位抬升約0.27 m，但因地質(zhì)和水力條件優(yōu)越，對(duì)河道行洪實(shí)際影響較小。施工期下水庫棄渣轉(zhuǎn)運(yùn)至河道管理范圍之外，其他臨時(shí)工程基本都布置在現(xiàn)有河道以外，對(duì)河道行洪影響小。下水庫進(jìn)、出水口施工期間，龍舟大道與省道S324受到影響，需采取相應(yīng)措施消除對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。

3 抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法

3.1 水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

上水庫不設(shè)專門的泄洪建筑物時(shí)，不進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算。下水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)時(shí)，以不加重下游防洪負(fù)擔(dān)、不造成人為洪水為原則，使水庫最大下泄流量不大于本次洪水過程已出現(xiàn)的最大天然流量。下水庫洪水調(diào)節(jié)需考慮天然洪水和抽水蓄能電站發(fā)電流量疊加的情況，并考慮以下兩種典型運(yùn)行工況。

（1） 運(yùn)行工況一。從正常蓄水位起調(diào)，不考慮發(fā)電流量，按下水庫洪水過程進(jìn)行，洪水通過泄洪建筑物共同泄放。洪水調(diào)節(jié)應(yīng)滿足下列關(guān)系：

式中：Q1，Q2為計(jì)算時(shí)段初、末入庫洪水流量，m3/s；

q1，q2為計(jì)算時(shí)段初、末出庫流量，m3/s；

V1，V2為計(jì)算時(shí)段初、末庫容，萬m3；

t為計(jì)算時(shí)段，s。

（2） 運(yùn)行工況二。采用機(jī)組發(fā)電流量過程與下水庫洪水過程進(jìn)行滑動(dòng)疊加組合計(jì)算，泄洪建筑物共同參與泄洪，并采用最不利的計(jì)算成果，針對(duì)不同洪水滑動(dòng)疊加組合起調(diào)時(shí)，上、下水庫死水位以上蓄水量之和均不得超過下水庫調(diào)節(jié)庫容。洪水調(diào)節(jié)應(yīng)滿足下列關(guān)系：

式中：Q1，Q2為計(jì)算時(shí)段初、末入庫洪水流量，m3/s；

Qj為計(jì)算時(shí)段機(jī)組滿發(fā)流量，m3/s；

q1，q2為計(jì)算時(shí)段初、末出庫流量，m3/s；

V1，V2為計(jì)算時(shí)段初、末庫容，萬m3；

t為計(jì)算時(shí)段，s。

3.2 水庫泥沙淤積計(jì)算

泥沙淤積采用武漢大學(xué)研發(fā)的抽水蓄能電站一維恒定非均勻泥沙數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，其模型原理及計(jì)算成果已得到較好的驗(yàn)證。該模型有關(guān)方程和參數(shù)說明如下。

式中：Q為流量，m3/s；

A為過流面積，m2；

As為河床變形面積，m2；

B為河寬，m；

Z為水位，m；

G為輸沙率，kg/s;

Jf為能坡；

q1為側(cè)向單位河長入流量，m3/s；

Sk，S*k分別為懸移質(zhì)分組含沙量，kg/m3和水流挾沙力，kg/m3；

Gk和G*k分別為推移質(zhì)分組輸沙率和有效輸沙率，kg/s；

ωk為分組沙沉速，m/s；

α為恢復(fù)飽和系數(shù)；

KG為推移質(zhì)恢復(fù)飽和系數(shù)；

Pk為混合層床沙組成比例；

Pok為天然河床床沙組成比例；

Em為混合層厚度，m；

ε1，ε2為標(biāo)記，純淤計(jì)算時(shí)

3.3 壅水分析計(jì)算

壅水計(jì)算采用基于恒定非均勻漸變流理論的試算法，壅水曲線計(jì)算的基本方程式如下：

4 抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)特征分析

加強(qiáng)洪水影響評(píng)價(jià)管理是提升防災(zāi)減災(zāi)能力的關(guān)鍵措施。進(jìn)行項(xiàng)目洪水影響評(píng)價(jià)，首先需要對(duì)項(xiàng)目的基本情況和建設(shè)方案進(jìn)行詳盡分析，明確洪水影響評(píng)價(jià)的具體范圍和評(píng)價(jià)對(duì)象。其次，需要收集相關(guān)河段的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、歷史洪水記錄及防洪規(guī)劃信息。利用水文模型對(duì)河道行洪、壅水和河勢(shì)變化進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，進(jìn)而分析項(xiàng)目與現(xiàn)行防洪規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，并對(duì)可能的影響進(jìn)行全面評(píng)估。基于這些分析，制定相應(yīng)的防治與補(bǔ)救措施。對(duì)于抽水蓄能電站，特別需考慮兩個(gè)水庫運(yùn)行對(duì)洪水調(diào)節(jié)的影響，并評(píng)估其可能對(duì)已建水庫造成的影響。本節(jié)總結(jié)了抽水蓄能電站在洪水影響評(píng)價(jià)中的特殊考量，以促進(jìn)理論研究和實(shí)踐應(yīng)用。

4.1 抽水蓄能電站運(yùn)行與天然洪水疊加情況

抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)需同時(shí)考慮上、下兩個(gè)水庫，與常規(guī)承擔(dān)綜合效益的水庫不同，除天然徑流和區(qū)間徑流外，還需考慮由于抽水蓄能電站水量在上下水庫循環(huán)，水庫水位日內(nèi)波動(dòng)較大的特點(diǎn)。由于抽水蓄能帶來的水位變幅波動(dòng)，在評(píng)價(jià)時(shí)需對(duì)河勢(shì)演變和岸坡穩(wěn)定等進(jìn)行分析，關(guān)注影響范圍內(nèi)水利與相關(guān)設(shè)施的防洪影響，保障工程和相關(guān)設(shè)施的防洪安全。在進(jìn)行河勢(shì)演變分析時(shí)，需考慮抽水蓄能電站抽水、發(fā)電流量與不同流量級(jí)徑流遭遇的工況。在進(jìn)行岸坡穩(wěn)定分析時(shí)，需充分考慮抽水蓄能帶來的水位波動(dòng)影響，結(jié)合水庫進(jìn)、出水口段地質(zhì)條件及岸坡現(xiàn)狀，對(duì)岸坡穩(wěn)定進(jìn)行合理分析評(píng)估。與常規(guī)水庫工程洪水影響評(píng)價(jià)只考慮天然洪水入庫不同，下水庫可能遭遇天然洪水疊加發(fā)電流量的不利工況，因此抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)需通過洪水調(diào)節(jié)和壅水計(jì)算，重點(diǎn)關(guān)注抽水蓄能電站發(fā)電工況與天然洪水疊加可能造成的不利影響。

4.2 抽水蓄能電站利用已建水庫情況

抽水蓄能電站運(yùn)行過程中不消耗水，利用已建水庫時(shí)需預(yù)留抽水蓄能電站專用調(diào)節(jié)庫容，可能影響已建水庫運(yùn)行調(diào)度方式，需詳細(xì)論證抽水蓄能電站建設(shè)運(yùn)行對(duì)水庫綜合效益的影響，并提出應(yīng)對(duì)措施。利用已建水庫時(shí)，對(duì)于運(yùn)行多年的水庫，需結(jié)合洪水調(diào)節(jié)等模擬，對(duì)水庫大壩安全進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)復(fù)核結(jié)果對(duì)水庫工程設(shè)計(jì)或水庫運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，以保證已建水庫自身防洪安全。抽水蓄能電站在建設(shè)時(shí)，由于在河流上筑壩成庫，對(duì)河道行洪產(chǎn)生影響，可通過在施工期利用施工導(dǎo)流、運(yùn)行期采用泄洪設(shè)施進(jìn)行補(bǔ)救。抽水蓄能電站利用已建水庫，在水庫進(jìn)、出水口施工期采取圍堰干地施工時(shí)，可能占用河道部分行洪斷面，需進(jìn)行施工期壅水計(jì)算，對(duì)施工導(dǎo)流方案的合理性和安全性做出評(píng)估。

5 抽水蓄能電站洪水防范措施

5.1 抽水蓄能電站新建水庫情況

抽水蓄能電站上下水庫均為新建水庫時(shí)，由于為抽水蓄能電站專用水庫，多不承擔(dān)綜合利用功能，上、下水庫規(guī)模相當(dāng)，在河流筑壩成庫，提高了水庫下游洪水標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)下游防洪保護(hù)對(duì)象進(jìn)行分析，往往采取防護(hù)等工程措施進(jìn)行處理。

石臺(tái)抽水蓄能電站的上水庫為新建，不設(shè)專門的泄洪設(shè)施，主要通過電站運(yùn)行來調(diào)節(jié)庫中的水量，確保即使在大流量來水情況下也不會(huì)溢壩。下水庫亦為抽水蓄能專用水庫，結(jié)合泄洪設(shè)施泄洪能力，通過水文分析成果和洪水調(diào)節(jié)模型計(jì)算結(jié)果，評(píng)估大壩洪水位設(shè)計(jì)合理性，同時(shí)結(jié)合棄渣場防護(hù)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定分析、下水庫下游河道過流能力等分析，對(duì)工程設(shè)計(jì)方案可能造成的洪水影響進(jìn)行分析。此外，采用疏浚、砌筑生態(tài)擋墻進(jìn)行河岸防護(hù)，以及擴(kuò)大河床斷面等措施滿足行洪能力要求，同時(shí)防止水土流失、保證護(hù)岸穩(wěn)定。石臺(tái)抽水蓄能電站通過對(duì)下游河道進(jìn)行治理，提高了下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，有效減少對(duì)下游洪水安全的潛在影響，同時(shí)保護(hù)了周邊環(huán)境。對(duì)于下游河道有生態(tài)用水量需求的工程，還需落實(shí)施工期、初期蓄水期和運(yùn)行期的下泄設(shè)施和保障措施，并采取生態(tài)流量下泄監(jiān)管措施。

5.2 抽水蓄能電站利用已建水庫情況

根據(jù)抽水蓄能電站設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范，抽水蓄能電站利用已建水庫時(shí)，需預(yù)留專用庫容。已建水庫常承擔(dān)發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等綜合利用任務(wù)，抽水蓄能電站在運(yùn)行周期內(nèi)在已建水庫內(nèi)抽放水，影響已建水庫的調(diào)度運(yùn)行方式，需充分論證對(duì)原水庫工程綜合任務(wù)和各用水戶的影響，需征得相關(guān)權(quán)屬單位的同意、協(xié)調(diào)利益相關(guān)方的關(guān)系，對(duì)產(chǎn)生的影響進(jìn)行消除或補(bǔ)償。同時(shí)部分水庫已建設(shè)運(yùn)行多年，擋泄水建筑物等工程設(shè)施由于老化本身存在險(xiǎn)情，在抽水蓄能工程設(shè)計(jì)過程中，可通過調(diào)度規(guī)程的修編和對(duì)已建水庫進(jìn)行提標(biāo)改造降低洪水影響。一方面解決防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)的問題，提高了安全保障水平；另一方面可提高水庫的蓄水能力、供水保證率，充分保障和發(fā)揮水庫效益。最后，通過工程改造還可有效改善庫周水生態(tài)水環(huán)境，為庫區(qū)周邊建設(shè)發(fā)揮重要作用。

鐘祥抽水蓄能電站利用已建的北山水庫作為下水庫，抽水蓄能電站建成投運(yùn)后，北山水庫運(yùn)行條件發(fā)生較大變化，需進(jìn)一步復(fù)核大壩的安全狀況，尤其是分析水庫水位頻繁漲落對(duì)大壩穩(wěn)定的影響。若不改變北山水庫工程設(shè)計(jì)或水庫運(yùn)行方式，當(dāng)北山水庫遭遇設(shè)計(jì)、校核標(biāo)準(zhǔn)洪水疊加抽水蓄能電站發(fā)電流量時(shí)，北山水庫相應(yīng)壩前最高水位均超過了原設(shè)計(jì)、校核洪水位。鐘祥抽水蓄能在設(shè)計(jì)時(shí)其洪水影響消除措施包括對(duì)水庫影響區(qū)采取應(yīng)對(duì)措施和對(duì)北山水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。一方面，加強(qiáng)抽水蓄能電站下水庫水位變幅區(qū)岸坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，必要時(shí)應(yīng)采取庫岸防護(hù)等措施；另一方面，北山水庫通過采取除險(xiǎn)加固措施進(jìn)一步提高北山水庫溢洪道及下游部分河段行洪能力。

清江抽水蓄能電站利用已建的高壩洲水庫作為下水庫，在施工期間，通過建設(shè)保通隧道來保障龍舟大道的交通功能，并實(shí)行臨時(shí)交通方案以分流社會(huì)與施工車輛，確保交通安全，消除了對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。在運(yùn)行期，通過調(diào)節(jié)高壩洲水庫的汛期控制水位，維護(hù)下游生態(tài)流量，保持生態(tài)平衡并維護(hù)防洪安全。此外，采取環(huán)境保護(hù)措施如優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，減少對(duì)森林植被的破壞并實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償，強(qiáng)化施工期間的環(huán)境管理和監(jiān)督。同時(shí)，該電站涉及的清江梯級(jí)水電權(quán)屬單位已同意將高壩洲水庫作為長陽清江抽水蓄能電站的下水庫，后續(xù)還將通過調(diào)整調(diào)度方式，滿足抽水蓄能運(yùn)行要求。為確保長陽（二）水位站水文資料收集的功能，建立臨時(shí)水位觀測(cè)站來保障水文監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)電站運(yùn)行可能引起的水位周期性波動(dòng)。

6 結(jié) 論

本文梳理了抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)的編制歷程、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算方法。通過石臺(tái)、鐘祥、清江3座不同類型抽水蓄能電站的實(shí)例，分析其洪水影響評(píng)價(jià)特點(diǎn)并總結(jié)洪水防范措施，為相關(guān)評(píng)價(jià)提供了參考。

抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)已從初期的簡單防洪評(píng)價(jià)逐步發(fā)展為系統(tǒng)化、規(guī)范化的評(píng)價(jià)體系。隨著相關(guān)法律法規(guī)的完善和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)不僅關(guān)注項(xiàng)目本身的防洪安全，還更加注重綜合性和系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)對(duì)周邊環(huán)境影響的全面評(píng)估。

通過對(duì)石臺(tái)、鐘祥和清江3座抽水蓄能電站的案例分析，可以看出抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)存在共性和差異。共性體現(xiàn)在評(píng)價(jià)范圍和內(nèi)容上，主要包括水庫調(diào)節(jié)計(jì)算、回水影響分析和下游河道影響評(píng)估等；差異則體現(xiàn)在各電站的工程特征、地理位置、水文特征等方面，這要求在評(píng)價(jià)過程中針對(duì)具體情況采取適應(yīng)性的評(píng)價(jià)方法和防治措施。

抽水蓄能電站洪水防范措施主要可分為新建水庫和利用已建水庫兩種情況，新建水庫需考慮防洪保護(hù)對(duì)象和下游生態(tài)用水需求等；利用已建水庫可節(jié)省投資、充分利用良好的建設(shè)條件，相比新建水庫還需協(xié)調(diào)好已建水庫各方的利益關(guān)系，防范措施需充分考慮抽水蓄能電站運(yùn)行對(duì)已建水庫工程和庫周可能增加的洪水影響。

抽水蓄能電站洪水影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法日益完善，包括水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算、壅水影響分析和下游河道影響評(píng)估等。然而，面對(duì)氣候變化和極端天氣事件增多，未來研究應(yīng)著重于提高評(píng)價(jià)方法的精確性和適應(yīng)性，并加強(qiáng)對(duì)長期生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)估，以確保抽水蓄能電站的可持續(xù)發(fā)展和周邊環(huán)境的安全。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 王大才，曾杰.新型儲(chǔ)能發(fā)展分析及其經(jīng)濟(jì)性評(píng)估研究［J］.水利水電快報(bào)，2023，44（7）：96-99.

［2］ MALLAPATY S.How China could be carbon neutral by mid-century［J］.Nature，2020，586（7830）：482-483.

［3］ 程春田.碳中和下的水電角色重塑及其關(guān)鍵問題［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2021，45（16）：29-36.

［4］ RAHMAN M M，ONI A O，GEMECHU E，et al.Assessment of energy storage technologies：A review［J］.Energy Conversion and Management，2020，223：113295.

［5］ 叢晶，宋坤，魯海威，等.新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)研究綜述［J］.電工電能新技術(shù)，2014，33（3）：53-59.

［6］ 江全元，龔裕仲.儲(chǔ)能技術(shù)輔助風(fēng)電并網(wǎng)控制的應(yīng)用綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（12）：3360-3368.

［7］ 李軍徽，馮喜超，嚴(yán)干貴，等.高風(fēng)電滲透率下的電力系統(tǒng)調(diào)頻研究綜述［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2018，46（2）：163-170.

［8］ 趙增海，抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2022［M］.北京：中國水利水電出版社，2023.

［9］ 趙紫原.抽水蓄能大干快上后的風(fēng)險(xiǎn)與隱憂［J］.中國電力企業(yè)管理，2024（4）：16-20.

［10］ 韓冬，任偉楠，周力，等.中國抽水蓄能發(fā)展形勢(shì)和展望［J］.人民長江，2024，55（11）：39-45.

［11］ 王仲，季世強(qiáng).數(shù)字孿生抽水蓄能電站建設(shè)研究［J］.水利水電快報(bào)，2023，44（9）：110-115，122.

［12］ 劉昌軍，呂娟，翟曉燕，等.河南“21·7”暴雨洪水風(fēng)險(xiǎn)模擬及對(duì)比分析［J］.水利水電快報(bào)，2021，42（9）：8-14.

［13］ 中華人民共和國水利部.2023中國水旱災(zāi)害防御公報(bào)［M］.北京：中國水利水電出版社，2024.

［14］ 水利部.河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定［Z］.北京：水利部，2017.

［15］ 張細(xì)兵，盧金友，藺秋生.涉河項(xiàng)目防洪安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初步研究［J］.人民長江，2011，42（7）：63-66.

Research on flood impact assessment of pumped storage power station

Abstract：It is crucial to analyze the flood safety within the impact range of pumped storage power station reservoirs.We first reviewed the development history of flood impact assessments for pumped storage power stations.Then，taking the flood impact assessments of three different types of pumped storage power stations，namely Shitai，Zhongxiang and Qingjiang as examples，we explored the characteristics and technical methods of flood impact assessments for pumped storage power stations.By comparing the commonalities and differences among different power stations in flood impact assessments，the applicability and validity of the assessment methods were analyzed，and flood prevention measures were summarized according to the characteristics of different pumped storage projects.The results showed that with the improvement of relevant laws and regulations and the unification of technical standards，the flood impact assessments for pumped storage power stations not only focued on the flood prevention safety of the projects themselves，but also placed greater emphasis on comprehensiveness and systematicness，highlighted a comprehensive evaluation of the impact on the surrounding environment.The technical methods of flood impact assessments for pumped storage power stations mainly include reservoir flood regulation calculations，reservoir sediment deposition analysis and calculations，and backwater analysis calculations.The commonalities of flood impact assessments for pumped storage power stations were reflected in the assessment scope and content，mainly including reservoir regulation calculations，backwater impact analyses，and downstream river impact evaluations.The differences were reflected in aspects such as the engineering characteristics，geographical locations，and hydrological characteristics of each power station.For new construction reservoirs of pumped storage power station projects，when taking preventive measures，flood protection objects，downstream ecological water demand requirements and other conditions need to be considered.For pumped storage power stations utilizing existing reservoirs，when making flood prevention measures，the possible new flood impacts on the existing reservoir projects and the surrounding areas of the reservoir need to be fully considered due to the operation of pumped storage power stations.

Key words：flood impact assessment； pumped storage power stations； reservoir regulation； Shitai Pumped Storage Power Station； Zhongxiang Pumped Storage Power Station； Qingjiang River Pumped Storage Power Station