三河口水利樞紐初期蓄水方案比選

范 旻

（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710000）

引漢濟(jì)渭工程總體開發(fā)方案是以陜南漢江干流及其支流子午河為水源；以干流黃金峽水庫及其支流三河口水利樞紐為調(diào)蓄水庫；以黃金峽泵站、三河口泵站、秦嶺輸水隧洞（黃三段、越嶺段）為調(diào)水工程；共同完成調(diào)水至關(guān)中受水區(qū)的工程開發(fā)任務(wù)。

三河口水利樞紐地處佛坪縣與寧陜縣交界的子午河中游狹谷段，壩址位于佛坪縣大河壩鄉(xiāng)三河口村下游2 km 處，是引漢濟(jì)渭工程兩個水源地之一，多年平均調(diào)水量5.5 億m3；是調(diào)水工程中主要調(diào)蓄功能的樞紐，位于整個調(diào)水線路上的中間位置，具有“承上啟下”作用，其規(guī)模和布置與其它調(diào)水組成部分的工程規(guī)模和布置緊密聯(lián)系，相互影響；其主要任務(wù)是調(diào)蓄子午河來水與漢江干流不能直供受水區(qū)的水量，并結(jié)合發(fā)電。

根據(jù)引漢濟(jì)渭工程建設(shè)單位施工進(jìn)度總體安排，三河口水利樞紐計(jì)劃于2019 年11 月導(dǎo)流洞下閘封堵，2021 年5 月初水庫開始初期蓄水，編制水庫導(dǎo)流洞下閘封堵和初期蓄水運(yùn)行方案的目的，主要是為了協(xié)調(diào)水庫下閘蓄水與工程后期施工以及水庫發(fā)生效益的關(guān)系。

1 三河口水利樞紐工程實(shí)施情況

三河口水利樞紐工程于2014 年1 月工程對導(dǎo)流洞和壩肩開挖等前期項(xiàng)目施工招標(biāo)的項(xiàng)目已基本完工并完成分部工程驗(yàn)收。

2015 年4 月29 日，水利部正式批復(fù)了陜西省引漢濟(jì)渭工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告，標(biāo)志著引漢濟(jì)渭工程進(jìn)入全面加快建設(shè)的新階段。2015 年7 月以來，工程根據(jù)項(xiàng)目批復(fù)及施工進(jìn)度安排，對攔河壩、消力塘、電站廠房、砂石料系統(tǒng)、施工供電工程以及相應(yīng)的金屬結(jié)構(gòu)、水機(jī)和電氣設(shè)備及附屬設(shè)備等主體項(xiàng)目進(jìn)行了施工招標(biāo)。2015 年11 月27 日，三河口水利樞紐實(shí)現(xiàn)大壩截流，2016 年4 月，上、下游圍堰填筑完成，主體工程進(jìn)入全面實(shí)施階段；8 月16 日，樞紐大壩基坑開挖至建基面504.5 m 高程，標(biāo)志著大壩基坑開挖工作全部完成；8 月22 日，壩后消力塘基坑開挖至建基面511 m 高程，標(biāo)志著消力塘開挖完成；9 月22日大壩墊層混凝土（0.3 m 厚）正式開始澆筑；11 月2 日大壩壩體混凝土始全面正式碾壓。三河口水利樞紐已于2019 年12 月上旬下閘蓄水。

2 三河口水庫蓄水方案

三河口水利樞紐已于2019 年12 月導(dǎo)流洞下閘封堵，2021 年5 月初水庫開始初期蓄水，根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合三河口水利樞紐水庫蓄供水特點(diǎn)，初步擬定水庫下閘蓄水方案為：根據(jù)批復(fù)的下游生態(tài)用水調(diào)度原則下放生態(tài)水，在考慮大壩安全、工程進(jìn)度和水庫蓄水、抬高水位、回收電能情況下進(jìn)行導(dǎo)流洞下閘封堵和水庫初期蓄水。

2.1 蓄水原則

（1）滿足下游生態(tài)基流2.71 m3/s 的要求。

（2）水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，主汛期6 月～9 月汛限水位為642 m，非汛期正常蓄水位643 m。

（3）水庫導(dǎo)流洞下閘封堵期起始水位為導(dǎo)流洞底板高程531.77 m，泄洪底孔下閘初期蓄水期起始水位為泄洪底板高程550.0 m，水庫蓄水過程中，及時對大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保大壩安全，方可繼續(xù)抬高蓄水水位。

（4）按照工程導(dǎo)流洞封堵施工進(jìn)度要求，導(dǎo)流洞封堵施工完畢后，預(yù)留1 年的蓄水準(zhǔn)備期，水庫從2021 年5 月開始，開始初期蓄水。

（5）按照工程蓄水期的施工進(jìn)度安排，大壩在2021 年5 月已滿足大壩正常泄洪要求，水庫蓄水過程在汛期須滿足水庫汛限水位要求。

（6）按照建設(shè)單位總體進(jìn)度要求，秦嶺輸水隧洞計(jì)劃于2023 年1 月起向關(guān)中地區(qū)供水，按照初步配水計(jì)劃，2023 年均勻供水2.5 億m3，2024 年～2025 年期間每年均勻供水5 億m3。

（7）在水庫蓄水的同時，有條件進(jìn)行電能回收，增加工程初期效益。

2.2 基礎(chǔ)資料

1）徑流資料根據(jù)《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》(SL 104-2015)[2]，結(jié)合三河口水利樞紐蓄水計(jì)劃要求，采用三河口水利樞紐壩址徑流1954 年11 月～2017 年10 月長系列多年平均入庫徑流量8.65億m3作為基本資料，采用壩址多年平均旬徑流過程作為典型，推求25%、50%、75%頻率的年內(nèi)分配，水庫蓄水計(jì)算采用逐旬時歷法。25%、50%和75%典型年三河口水利樞紐壩址入庫水量見表1。

2）水位庫容曲線

采用天然狀況下的水庫水位庫容曲線，見表2。

表1 25%、50%和75%典型年三河口水利樞紐壩址入庫水量 單位：萬m3

表2 三河口水利樞紐天然情況水位與庫容關(guān)系表

續(xù)表2

3）壩下游生態(tài)基流

三河口水利樞紐壩址生態(tài)基流為2.71 m3/s。4

）水庫蒸發(fā)滲漏損失

計(jì)算過程中考慮庫區(qū)及大壩滲漏量和水庫蒸發(fā)增損，水庫滲漏量按旬蓄水庫容的2‰計(jì)算，水庫蒸發(fā)增損深度依據(jù)水文資料計(jì)算。

5）電站機(jī)組發(fā)電流量與發(fā)電水頭關(guān)系

發(fā)電水頭達(dá)55 m 后壩后電站常規(guī)發(fā)電機(jī)組開始發(fā)電，單臺機(jī)組最大流量根據(jù)發(fā)電水頭匹配。

2.3 不同蓄水方案

考慮水庫初期蓄水過程，水庫庫岸穩(wěn)定、水工建筑物安全的情況下，參考類似工程蓄水經(jīng)驗(yàn)，擬定了三種蓄水方案。

①直蓄方案：以大壩、庫岸安全監(jiān)測、觀測以及建筑物變形分析滿足要求情況下，盡快蓄庫。

②蓄10 m 停10 天方案：為保證擋水建筑物蓄水安全，水庫蓄水按照水位每抬升10 m，水庫水位須在此水位保持10天，對大壩、庫岸等安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定沒有問題后，方可繼續(xù)抬高蓄水水位。

③蓄水速率控制水庫蓄水方案：按照“低水位高速率，高水位低速率”原則分階段蓄庫，550 m 以下蓄水速率不作控制，550 m～593 m 階段，蓄水速率不超過2 m/d，593 m～643 m 階段，蓄水速率不超過1 m/d。

3 蓄水方案比選

三種不同蓄水方案的蓄庫時間、累計(jì)發(fā)電量。最大蓄水速率計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 不同蓄水方案計(jì)算結(jié)果

由表3 可知，從蓄水時間看，蓄水速率控制水庫蓄水方案相比直蓄方案，蓄水至滿庫所需時間相當(dāng)，相比蓄10 m 停10天的蓄水方案，水庫蓄水至滿庫時間較短；從累計(jì)發(fā)電量看，蓄水速率控制水庫蓄水方案至2023 年末水庫累計(jì)發(fā)電量為最大，電能效益較優(yōu)；從最大蓄水速率看，蓄水速率控制水庫蓄水方案在蓄水過程中避免了汛期蓄水速率過快或非汛期蓄水速率過慢，對擋水建筑物、泄水建筑物、壩肩與兩岸結(jié)合部位、水庫庫岸以及水庫庫區(qū)三個滑坡體的穩(wěn)定性，均有較好的適應(yīng)性。

因此，確定水庫初期蓄水以蓄水速率控制水庫蓄水方案為最佳方案。在對大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無安全問題的情況下，按照：

1）導(dǎo)流洞封堵期，水庫水位550 m 以下蓄水速率不作控制。

2）水庫初期蓄水期，水位550 m～593 m 階段，蓄水速率不超過2 m/d。

3）水庫初期蓄水期，水位593 m～643 m 階段，蓄水速率不超過1 m/d。

三個階段進(jìn)行三河口水庫初期蓄水。

4 結(jié)論

通過三種不同蓄水方案的蓄水至滿庫的時間、至2023 年末水庫累計(jì)發(fā)電量和蓄庫過程中最大蓄水速率的計(jì)算結(jié)果分析，綜合比選出三河口水庫初期蓄水以蓄水速率控制水庫蓄水方案為最佳方案。