青海省貴德縣山坪水電站阿什貢壩址施工洪水的確定

莫軍成

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 概 述

山坪水電站阿什貢壩址位于青海省貴德縣境內，為黃河干流貴德河段新增規劃梯級，山坪水電站為低水頭徑流式電站，正常蓄水位2198m，死水位2197m，調節庫容886萬m3。壩址上游有已建的龍羊峽、拉西瓦、尼那梯級，其中龍羊峽為黃河上游龍頭水庫，調節庫容193.5億m3，具有多年調節性能；拉西瓦為日調節電站，調峰運行，調節庫容1.5億m3；尼那為拉西瓦的反調節電站，調節庫容860萬m3。龍羊峽、拉西瓦、尼那對擬建的阿什貢壩址非汛期（11月～次年6月）洪水有影響。

各梯級基本情況見表1。

表1 各梯級基本情況表

阿什貢壩址上游18.9km有貴德水文站，控制流域面積133650km2，與阿什貢壩址以上流域面積相對差在2%以內，作為山坪水電站工程的設計依據站。貴德水文站也是龍羊峽、拉西瓦、尼那水電站的設計代表站。貴德水文站于1954年1月1日設立，從1954年起有完整的水文觀測資料。該站在中低水位時用船載流速儀法測流，高水位時用浮標法測流，浮標系數為0.85。實測最大流量為4900m3/s（1981年9月19日），龍羊峽蓄水后的實測最大流量為2410m3/s（1989年8月）。

阿什貢壩址施工洪水以貴德水文站水文資料為設計依據，并應充分考慮上游梯級的影響。阿什貢壩址施工洪水的確定對工程施工有重要意義。

2 施工洪水的確定

2.1 施工時段安排

阿什貢壩址施工期跨3個汛期和4個非汛期，施工期一期圍堰的導流標準為10年一遇全年洪水，枯水期圍堰施工時段11月～次年4月，導流標準為10年一遇。

2.2 非汛期洪水

2.2.1 拉西瓦蓄水前后貴德水文站非汛期月最大流量統計

根據黃河上游洪水特性，劃分11月～次年6月為非汛期，7月～10月為汛期。龍羊峽水庫汛期承擔下游的防洪任務，非汛期調度主要為發電調度，兼顧下游灌溉及防洪需要，調峰補枯，非汛期下泄流量一般控制在滿發流量1300m3/s以內。根據龍羊峽水庫運行以來1987～2008年貴德水文站實測月最大流量資料分析：除1989年7月～10月最大流量大于龍羊峽水庫的滿發流量1300m3/s，其他月份均小于1300m3/s。由于龍羊峽水庫的調節，使貴德水文站汛期與非汛期月最大流量的峰值、均值相對差不大。

貴德站1987～2008年月最大流量的多年統計值見表2。

表2 貴德水文站實測月最大流量統計表m3/s

拉西瓦為調峰電站，調節庫容1.5億m3，屬日調節水庫，但具有周調節性能。2009年拉西瓦蓄水后，從下游貴德站2009年實測月最大流量看，該年非汛期月最大流量均大于蓄水前1987～2008年月最大流量的平均值，與1987～2008年月最大值相差不大，拉西瓦蓄水后下游非汛期的月最大流量有所增大，其原因是拉西瓦的調峰運行。

2.2.2 拉西瓦、尼那理想調度方式下的下泄流量

非汛期，拉西瓦調峰運行一天內不發電時間約（6～8）h，下游尼那調節庫容860萬m3，在上游沒有來水的情況下，可按300m3/s（下游灌溉取水要求）下泄約8h。枯水期日調峰時間一般在（4～5）h，但最大工作容量的時間一般為2h。由于拉西瓦的調峰運行方式，在一天內的發電下泄流量一般情況下從0變化到2080m3/s，遇緊急情況（事故備用），最大下泄流量達2280m3/s，拉西瓦日調節流量經尼那水庫反調節后，尼那下泄流量不小于300m3/s，亦不大于2000m3/s。

按理想調度，枯水期尼那可維持下泄流量（300～2000）m3/s，如尼那能預先騰空庫容，庫水位降至死水位，可減少棄水。

2.2.3 拉西瓦、尼那實際運行后的阿什貢壩址非汛期洪水

拉西瓦是西北電網的一個主要調峰電站，服從西北電網隨機調度。尼那庫尾即拉西瓦，洪水傳播時間短，從實際調度看，拉西瓦調峰，下泄流量超過尼那滿發流量1292m3/s時，尼那電站很難做到不棄水，如2011年5月27日尼那下泄流量達1600m3/s。從安全角度考慮，本階段非汛期尼那的最大下泄流量按2280m3/s考慮。拉西瓦最大下泄流量持續的時間短，一般僅2h，尼那～阿什貢壩址區間集雨面積3405km2，區間無大的支流，非汛期尼那～阿什貢區間洪水較小，非汛期洪水不考慮區間洪水，即阿什貢壩址11月～6月非汛期洪水采用拉西瓦緊急情況下最大下泄流量2280m3/s。

2.3 汛期度汛洪水（全年洪水）

2.3.1 阿什貢壩址天然設計洪水

采用貴德站1904、1981年歷史洪水和1946～2010年實測系列（1981抽出作特大值處理，1981～2010年洪水受龍羊峽水庫施工及蓄水影響，已進行還原計算），采用P-Ⅲ型曲線，求得貴德水文站天然設計洪水成果（表3）。本次與龍羊峽補充初設成果相對差在2%以內，上游的拉西瓦可研（系列至2000年）、尼那技施（系列至1988年）均采用龍羊峽補充初設成果，鑒于歷次成果相差不大，考慮上下游的協調及成果一致性，貴德站天然設計洪水成果仍采用龍羊峽補充初設成果。

表3 貴德水文站天然設計洪水成果表

貴德站10年一遇最大15d洪量38.0億m3，最大45d洪量89.3億m3。

阿什貢壩址至貴德水文站區間集雨面積2236 km2，與貴德水文站集雨面積相比，僅為1.7%，阿什貢壩址天然設計洪水移用貴德站天然設計洪水成果。

2.3.2 龍羊峽至壩址區間設計洪水

拉西瓦可研對龍羊峽～李家峽區間設計洪水進行了分析計算。龍羊峽～阿什貢區間設計洪水由龍～李區間設計洪水按面積比的2/3次方推求。成果見表4。

表4 龍羊峽～阿什貢區間洪水成果表 m3/s

2.3.3 受龍羊峽水庫調節后的壩址設計洪水

龍羊峽水庫為一大型多年調節水庫，其投入運行后已使下游天然設計洪水特性發生較大變化。由于貴德處于龍羊峽的下游，且拉西瓦、尼那電站都是日調節，壩址以上洪水可分為龍羊峽以上和龍羊峽到壩址區間兩部分。龍羊峽以上洪水由龍羊峽水庫控制。本次以龍羊峽水庫下泄流量組合龍羊峽到壩址區間洪水作為阿什貢壩址的設計洪水。

龍羊峽水庫調洪不是單獨進行的，而是與下游劉家峽水庫一起采用兩庫聯合調洪方式來滿足龍羊峽、劉家峽水庫及其下游的鹽鍋峽、八盤峽電站及蘭州市的防洪要求。鑒于此原因，根據1983年《黃河上游河段防洪初步規劃報告》中規定的龍～劉兩庫防洪調度原則，龍羊峽發生1000年一遇及以下洪水，龍羊峽水庫控制最大泄量4000m3/s；超過1000年一遇洪水最大下泄量6000m3/s。由此可知，龍羊峽發生20年一遇至1000年一遇洪水，龍羊峽最大下泄流量均為4000m3/s。

由于龍羊峽水庫控制下泄，最大下泄流量的時間比原天然洪水洪峰流量持續時間長，與龍～阿區間洪水遭遇的可能性增加，因此從安全考慮，擬定壩址的設計洪水采用龍羊峽到壩址區間洪水與壩址洪水同頻率，龍羊峽以上洪水相應的地區組成方案。壩址設計洪峰流量見表5。

表5 阿什貢壩址受龍羊峽水庫調蓄后設計洪水成果表 m3/s

2.3.4 龍羊峽、拉西瓦、尼那實際運行后的壩址施工設計洪水

根據龍羊峽水庫運行以來貴德站1987～2009年實測月最大流量資料分析，除龍羊峽水庫初期蓄水期間1989年8月（2410m3/s）、9月（2320m3/s）的月最大流量略大于2280m3/s外（期間龍羊峽水庫最大入庫流量4840m3/s，接近50年一遇），其他年份均小于1300m3/s。從龍羊峽水庫近20年來的實際調度看，龍羊峽水庫長期低水位運行，洪量被蓄至庫內，沒有出現較大的泄洪情況。

施工期，臨時改變龍羊峽水庫調洪方式，增加泄量控制級，進一步削減施工洪水，可取得較大的綜合效益。參照尼那水電站施工洪水計算，尼那施工期處于龍羊峽初期運用階段，可控制龍羊峽10年、20年一遇下泄流量2000m3/s，加上區間洪峰流量得尼那10年、20年一遇導流流量（全年洪水）分別為2240 m3/s、2330m3/s。龍羊峽水庫原設計汛限水位2594 m，相應庫容約225億m3，因建成后蓄水一直達不到2600m的正常蓄水位，近年來龍羊峽水庫的汛限水位控制在2588m。遇10年一遇洪水，最大15d洪量38.0億m3，最大45d洪量89.3億m3，15d、45d控泄2000m3/s的泄量分別為 25.9億m3、77.8億m3，與最大15d、45d的洪量差分別為12.1億m3/s、11.5億m3，而龍羊峽水庫正常蓄水位2600m至原設計汛限水位2594m之間的庫容達22億m3，僅就庫容分析，龍羊峽水庫新增控泄流量2000m3/s技術上是可行的。結合龍羊峽水庫的多年運行情況，從施工綜合效益角度考慮，阿什貢壩址施工期10年一遇全年洪水由龍羊峽水庫新增控泄流量2000m3/s加上龍羊峽～阿什貢區間設計洪水340m3/s即為2340m3/s。該成果與尼那工程的施工洪水基本吻合，與龍羊峽蓄水后的貴德站歷年實測最大值亦接近。

3 結 論

在山坪水電站施工期，與龍羊峽水庫協調，非汛期下泄流量控制在電站滿發流量1300m3/s以內，汛期臨時改變龍羊峽水庫調洪方式，增加2000m3/s泄量控制級，將山坪水電站阿什貢壩址10年一遇度汛洪水的洪峰流量由3660m3/s削減至2340m3/s，可取得較大的綜合效益。