乌江银盘水电站预泄调度研究（罗斌）

时间：2021-01-12 08:03:59　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要: 银盘水库预泄调度方式的研究思路为:主汛期在不出现相应库区防护标准洪水的水情时，水库按满足发电和反调节的水位运用，即按正常蓄水位215m、死水位211.5m运行，满足彭水坝下最低通航水位和对彭水日调节释放的不恒定流进行反调节所需库容的要求;当遭遇相应库区防护洪水的水情时，水库自运行水位预泄至满足库区防护要求的水位迎汛，洪水过后再回充至水库正常蓄水位215m。银盘水库拟定调度方式主要考虑的因素有:①选择具有代表性的洪水样本;②推求满足库区防护要求的预泄水位;③拟定制约预泄调度方式的边界条件;④选择开始预泄的水情（判别条件）和预泄流量;⑤形成预泄调度方式，分析预泄影响和效果（效益）。

关键词: 预蓄预泄调度;分析研究;银盘水电站;乌江

中图分类号: TV697.1 + 1 文献标识码: A

1 工程概况

银盘水库正常蓄水位215m，相应库容1.83亿m3 ，死水位211.5m，相应库容1.46亿m3 ;主汛期最低临时运行水位210.5m，设计洪水位218.61m，校核洪水位225.47m，水库总库容3.2亿m3 。水库调节库容0.371亿m3 ，水库具有日调节性能，是彭水水电站（重庆市电网的骨干调峰电源）的反调节梯级。银盘水电站装机容量600MW，保证出力161.7MW，多年平均年发电量27.08亿kW?h，装机年利用小时数为4513h，建成后向重庆电网供电。银盘水电站通航建筑物采用500t级单线单级船闸方案。

2 预泄调度研究缘由

乌江干流横穿彭水县城，在县城中心地区与其右支流郁江交汇。随近几年地区经济发展，目前彭水县城乌江干流左岸沿江已新建成河滨开发区，并建成一段长约2km的护坡，护坡坡顶高程为235.1m，抗洪标准约为10a一遇，护坡内有滨江大道和商住区（地面高程约235m），涉及已建房屋约18.69万m2 ，人口约3000人，成为银盘水电站水库淹没的敏感因子。

银盘水库不具备设置防洪库容的条件，拟不承担下游的防洪任务，但主汛期（6～8月）为了减少对上游彭水县城的淹没，水库需在主汛期降低库水位运行，以减少库区淹没损失。

从水库淹没影响调查的成果分析，彭水县城主要淹没对象是房屋，土地较少，淹没对象主要敏感因子主要受左岸的防护堤和河滨开发区的制约，经库区实地调查，要求考虑风浪浸没后彭水县城的淹没控制高程不宜超过234.6m，以减少淹没影响。

银盘水电站汛期运行水位的确定主要受航运要求的限制，作为上游梯级彭水水电站的反调节梯级，为释放彭水水电站的航运基荷，经反调节计算，需预留2757万m3 反调节库容，在满足与彭水水电站坝前最低通航水位211.5m衔接的情况下，水库正常运行最高运行水位应不低于214m。经计算，在考虑了泥沙淤积后，按汛期运行水位214m推求水库回水水面线，彭水县城的回水位已超过水库淹没控制水位234.6m，对彭水县城的淹没影响大大增加。

综上分析，银盘水库主汛期运行水位的确定反映了发电、航运和减少水库淹没要求的矛盾:为满足最低通航水位和充分发挥彭水水电站容量、进行反调节对库容的要求，银盘水电站主汛期运行水位不得低于214m;另一方面为减少库区主要淹没对象损失，要求库水位应低于214m。为了协调两者矛盾，需研究在主汛期采用预泄调度方式，即在正常运行情况下水库维持满足航运和发电要求的水位，在遭遇库区防洪标准洪水前，将库水位临时降低到满足库区防护要求的水位，以正常运行水位和临时运行水位配合应用，达到满足发电、航运和库区淹没要求的目标。

3 水库预泄调度研究

就水库预泄调度研究方法而言，有预报预泄方式和非预报预泄方式两大类，前者采用洪水预报作为预泄的判别条件，涉及洪水预报的预见期、预报精度和合格率等的分析和验证资料，受条件的限制，一般适用于运行阶段拟定实时调度方式;后者根据已出现水情作为预泄的判别条件，一般适用于设计阶段拟定可行的调度方式。本课题研究成果用于银盘水库设计阶段，从分析调度方式基本可行的角度，拟定非预报预泄方式，并作为工程运行阶段拟定实时调度方式的参考。

银盘水库预泄调度方式研究的思路为:主汛期在不出现相应库区防护标准洪水的水情时，水库按满足发电和反调节的水位运用，即按正常蓄水位215m，死水位211.5m运行，满足彭水坝下最低通航水位和对彭水日调节释放的不恒定流进行反调节所需库容的要求;当遭遇相应库区防护洪水的水情时，水库自运行水位预泄至满足库区防护要求的水位迎汛，洪水过后再回充至水库正常蓄水位215m。

银盘水库拟定调度方式主要考虑的因素有:①选择具有代表性的洪水样本;②推求满足库区防护要求的预泄水位;③拟定制约预泄调度方式的边界条件;④选择开始预泄的水情（判别条件）和预泄流量;⑤形成预泄调度方式，分析预泄影响和效果（效益）。

（1）水库预泄调度典型年选择。银盘水库预泄调度研究典型年的选取原则是从发生的洪水资料中选取资料完整可靠、有代表性、对工程防洪运用较不利的洪水年份。由于银盘水电站调节库容小，为径流式水电站，设计洪水的洪峰和洪水的涨率对水库预泄调度方式拟定影响大。据此，选取彭水站洪峰大、涨率快的1963、1980、1991、1996年和1999年洪水过程作为典型。天然情况下的坝址设计洪水过程根据彭水站典型洪水过程，以洪峰控制，同倍比放大。

（2）水库预泄调度方式坝前最低临时运行水位拟定。彭水县城的主要淹没对象是人口和房屋，其淹没补偿标准为20a一遇，即为减少对彭水县城的淹没影响，要求20a一遇及其以下频率时洪水位（考虑建库后20a淤积）在彭水县城控制断面的水位不超过234.6m。通过对不同坝前水位淤积的回水水面线计算，当坝前水位降低至213.5m，5a一遇的回水尖灭点在彭水县城控制断面上游约6km处，回水线在彭水县城控制断面的高程232.63m，尖灭点高程为239.68m;20a一遇的回水尖灭点在彭水县城控制断面下游约10km处，尖灭点高程为233.55m。通过回水计算成果可以看出，虽然建库后5a一遇及20a一遇回水线在彭水县城控制断面水位均低于彭水县城淹没控制水位，但却出现5a一遇回水尖灭点高程高于20a一遇回水尖灭点高程的情况，使仅推求5a一遇和20a一遇回水线来确定淹没范围的方法不太合理。为使银盘水库淹没范围确定更合理，应对水库5a一遇到20a一遇不同流量级回水末端采取外包的方法处理。经过不同坝前水位和不同流量组合后大量的回水计算成果分析，提出主汛期临时运行水位最低需降低至210.5m，20a及其以下洪水的回水末端外包线水位，在彭水县城控制断面的最高淹没水位为233.86m，满足彭水县城淹没控制水位要求，由此确定银盘水库主汛期6～8月预泄调度方式的最低临时运行水位要求为210.5m。

（3）水库预泄调度方式拟定的制约条件。根据银盘水电站所处的地理位置和工程建设的任务，在拟定水库预泄运行方式时制约条件主要为航运和防洪:①河段航运的要求。本河段最大通航流量约为5500m3/s，当本河段来量小于河段最大通航流量时，应尽量不恶化河道通航条件，保证通航及电站反调节运行的要求。②下游武隆县城的防洪要求。下游武隆县城的抗洪能力只有5a一遇，控制断面为武隆水文站，相应安全泄量18000m3/s，银盘水电站坝址和武隆水文站干流之间，主要有支流芙蓉江的汇入。因此，水库预泄过程中经过银盘水库调节后的洪水，与支流芙蓉江洪水遭遇后在下游武隆水文站断面流量不超过18000m3/s。同时为减少预泄对武隆县城防洪的影响，预泄流量不宜过大。

（4）预泄量及预泄过程中最大下泄流量初定。通过对历年实测洪水资料的分析，乌江干流与支流芙蓉江洪水遭遇的机率较小，但从下游行洪安全角度出发，本阶段以武隆控制断面发生5a一遇洪水，相应洪峰流量18000m3/s，支流芙蓉江同频率遭遇时作为推求银盘水库预泄降低坝前水位过程中的最大下泄流量的控制条件。芙蓉江河口处5a一遇标准洪水洪峰流量为5530m3/s，考虑留有一定的调度余度，银盘水库预泄降低水位过程中，最大下泄流量不应大于12000m3/s。从保证武隆防洪安全和水库操作简单出发，预泄拟采用固定预泄流量的方式，银盘水库预泄流量为1000m3/s，最大下泄流量为12000m3/s。

（5）开始预泄时机的研究。银盘水电站起调时机选择主要考虑是否有足够的时间使坝前水位降低后推求的人口迁移线到彭水县城的水位低于淹没控制高程234.6m，且在预泄过程中尽量减少对航运的影响。

预泄时机的选择对航运的影响需要考虑以下两方面的因素:①银盘水电站作为上游彭水电站的反调节梯级，需预留一定反调节库容，用于释放上游彭水电站按电网调度调峰运行而下泄的非恒定流，在上游彭水电站调峰运行时，应预留足够的反调节库容。彭水水电站发电引用流量达2885m3/s。当彭水水电站来量大于2885m3/s时，为避免弃水情况，彭水水电站不宜按调峰方式运行，即当洪水来量大于3000m3/s时，一般可不需考虑反调节库容的要求。②银盘水库进行预泄调度后，应尽量不恶化下游河道通航条件。经过分析，本河段最大通航流量为5500m3/s左右，考虑到通知下游航道航行中的船舶及其停泊时间（约3h），通过对5个典型年5a一遇到20a一遇洪水过程的分析，洪水从5500m3/s上涨到6500m3/s最快约需要3h。因此，银盘水库洪水来量达6500m3/s时才开始预泄，不影响通航。

综合上述分析，银盘水库洪水来量达6500m3/s时才开始预泄，即不影响水库反调节水库的运用，也不影响下游通航。

为使预泄时机判别条件简单，仅将坝址洪水来量作为是否开始预泄的判别条件。考虑上述分析成果，对P=20%、10%和5%相应前述5典型洪水由6500m3/s上涨到12000m3/s所需时间进行了统计，成果见表1;以洪水来量大于6500m3/s开始预泄调度，并按上述拟定的洪水预泄方式进行洪水调度计算，5典型洪水过程经预泄调度后洪峰流量对应坝前水位成果列于表2，作为预泄过程满足库区防护要求需控制的坝前水位。

（6）水库预泄调度方式拟定。综上所述，初步拟定银盘水库汛期调度方式如下:①当银盘坝址洪水来量不大于6500m3/s时，银盘水库按日调节运行方式运行，坝前最高水位为正常蓄水位，最低水位为211.5m;②当银盘坝址洪水来量大于6500m3/s且不大于12000m3/s时，加大下泄流量，按Q出 =Q入 +1000m3/s进行预泄，最低预泄水位为210.5m、最大下泄流量不超过12000m3/s;③当银盘坝址洪水来量大于12000m3/s时，水库按敞泄方式进行洪水调节，即当洪水来量小于泄洪设备泄洪能力时按洪水来量下泄，维持坝前水位不变;当洪水来量大于泄洪设备泄洪能力时按泄洪能力下泄，坝前水位相应抬高。

4 水库预泄调度效果分析

银盘水电站设置汛期临时运行水位210.5m方案主要对电站发电效益、航运和库区淹没等几方面有影响，下面就从这几方面对设置主汛期临时运行水位的合理性进行分析。

（1）发电效益。银盘水电站汛期设置临时运行水位210.5m方案，与不设置汛期临时水位方案相比，发电量的差异出现在银盘水电站入库流量超过6500m3/s时至洪水过后库水位回充至215m的时段。主要表现在两个方面:①设置临时运行水位方案较不设置汛期临时运行水位方案平均发电水头低;②银盘水电站为大流量、低水头电站，根据机组制造厂家提供的资料，最小发电水头为13m，设置汛期临时运行水位方案较不设置临时运行水位方案，机组发电水头低于最小发电水头而停机时间增加。通过对主汛期实测日平均流量不同量级天数的统计，经过计算，从银盘水电站本身发电指标看，汛期临时运行水位210.5m较不设置临时运行水位方案，多年平均发电量减少711.5万kW?h。

（2）航运。由于汛期临时运行水位210.5m方案起调时机选择为银盘水库来量达6500m3/s时，大于本河段暂定的5500m3/s的最大通航流量，对通航无不利影响。

（3）水库淹没影响。汛期临时最低运行水位210.5m方案较不设置汛期临时运行水位方案，淹没影响差异主要在武隆县的黄草乡，彭水县的高谷镇、上塘村和主县城区，减少库区主要淹没指标为:减少淹没人口8900人和减少淹没房屋53.5万m2 ，减少淹没耕地8.7hm2 ，减少库区淹没补偿投资达45000万元。

（4）经济比较。设置汛期临时运行水位210.5m与不设置汛期临时运行水位相比，水库淹没补偿投资减少45000万元，年发电量减少711.5万kW?h，容量效益基本无差别，按上网电价0.30元/（kW?h），发电效益现值约减少2205万元。方案间经济比较采用各方案“电力电量等效、总费用现值最小原则”，设置汛期临时运行水位210.5m方案，较不设置汛期临时运行水位方案相比，总费用现值减少39461万元，经济上合理。

5 结论和建议

（1）目前，水电建设存在库区淹没损失和移民安置的制约因素，为促使人水和谐，促进水电开发，研究水库优化调度运行减轻库区淹没，减少水电建设投资，推动水电项目建设是值得探索的课题。

（2）采用预泄调度方式协调水库综合效益的发挥、减轻库区淹没影响是尚待深入研究的课题。银盘水库预泄调度方式采用正常运行水位和临时运行水位配合控制运用，是该课题研究应用的初步尝试。银盘水库建议采用的预泄调度方式具有较强的操作性，预泄时机和预泄量的选择对发电、航运和防洪等方面基本无影响;调度过程和控制运用成果达到了项目建设综合效益发挥和减轻库区淹没影响的双重目标;经过运行效果分析，取得了较大的经济效益，研究的初步成果是可靠的，为本课题深入研究积累了资料。

（3）本次银盘水库预泄调度研究仅采用了5个典型的5%、10%和20%标准洪水过程，不可能概括所有的涨水过程。在银盘水电站运行阶段还需进一步积累洪水资料，建立健全的水文自动测报系统，拟定经检验后安全可靠的预报调度方式作为实时调度方式，确保库区移民安置的安全。

作者简介: 罗斌，男，长江水利委员会设计院规划处，工程师。

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