大渡河干流水庫群防洪與蓄水研究

嚴 錦 江

(國電大渡河流域水電開發有限公司, 四川 成都 610041)

1 研究背景

大渡河干流天然落差4 177 m，水能資源理論蘊藏量31 320 MW，為我國第五大水電基地。大渡河經過1983年規劃，2003年調整規劃以及后續河段優化，明確大渡河干流規劃河段開發任務以發電為主，兼顧防洪和航運，形成目前3庫28級開發方案。下爾呷為多年調節上游“龍頭”水庫，雙江口為年調節上游控制性水庫，瀑布溝為年調節中游控制性水庫，猴子巖、長河壩為季調節水庫，其余為周調節、日調節或徑流式電站。

大渡河流域梯級電站主要由國電大渡河公司開發，其開發的電站包括：雙江口(200萬kW，在建)、金川(86萬kW，在建)、安寧(38萬kW，待建)、巴底(72萬kW，待建)、丹巴(119.66萬kW，待建)、猴子巖(170萬kW，已建)、大崗山(260萬kW，已建)、老鷹巖一級(30萬kW，待建)、老鷹巖二級(37萬kW，待建)、瀑布溝(360萬kW，已建)、深溪溝(66萬kW，已建)、枕頭壩一級(72萬kW，已建)、枕頭壩二級(30萬kW，待建)、沙坪一級(36萬kW，待建)、沙坪二級(34.8萬kW，已建)、龔嘴(77萬kW，已建)、銅街子(70萬kW，已建)；其余電站分別由不同的業主單位開發，其中，國電四川公司開發卜寺溝(36萬kW，待建)水電站；大唐集團負責開發長河壩(260萬kW，已建)、黃金坪(85萬kW，已建)水電站；華能集團負責開發硬梁包(120萬kW，在建)水電站；華電集團負責開發瀘定(92萬kW，已建)水電站；中旭投資有限公司負責開發龍頭石(70萬kW，已建)水電站；中電建集團負責開發下爾呷(54萬kW，待建)、巴拉(70.86萬kW，待建)、達維(30萬kW，待建)、沙灣(48萬kW，已建)、安谷(77.2萬kW，已建)等電站。截至2020年5月，大渡河流域干流已投產電站14座，總裝機1 744萬kW，大渡河公司已投產裝機1 133.8萬kW，占比65%。

由于大渡河流域項目開發業主較多，流域梯級電站建成投運也越來越多，但流域尚未建立流域統一調度機制，并制訂流域統一調度規程，為避免產生防洪蓄水矛盾，減少協調工作量，實現防洪與興利目標有機統一實現大渡河流域開發的效益最大化，有必要對大渡河的防洪與蓄水進行統一研究規劃。

2 流域概況

2.1 流域基本情況

大渡河是岷江的最大支流，發源于青海省境內的果洛山南麓，分東、西兩源，東源為足木足河，西源為綽斯甲河，東源為主流，兩源在雙江口匯合后始稱大渡河。干流大致由北向南流經金川、丹巴、瀘定等縣至石棉折向東流，再經漢源、峨邊、福祿、沙灣等地，在草鞋接納青衣江后于樂山城南注入岷江,全長1 062 km, 流域集水面積77 400 km2(不含青衣江)。按照河道特性及降雨特性區分，一般以瀘定以上為上游，集水面積為58 493 km2，占全流域集水面積的76.2%；瀘定至銅街子為中游，集水面積為17 440 km2，占全流域集水面積的22.5%；銅街子以下為下游，集水面積為1 017 km2，占全流域集水面積的1.3%[1]。

2.2 流域水文概況

2.2.1 徑流情況

大渡河河口多年平均流量1 500 m3/s,年徑流量470億m3。徑流的季節變化與降雨季節變化基本一致，徑流主要集中在汛期，5～10月徑流量占年徑流量的80%以上，6～9月徑流量占全年徑流量的60%以上(圖1和表1)。

圖1 大渡河各站逐月流量變化

2.2.2 洪水特點

(1)上游多復峰洪水，漲落緩慢，峰型肥胖，一次洪水歷時5～7 d。上游洪峰流量和洪水總量的絕對值都不大。

(2)中、下游產生大面積的大暴雨，可以形成中、下游的大洪水。洪水陡漲陡落，峰型尖瘦，過

表1 大渡河徑流地區組成(1960～2009年)

程線呈多峰型(或鋸齒狀)，歷時較短(約3 d)，峰高量小。中、下游也有較大部分是上游來水為主的大洪水，漲落比較緩慢，峰型肥胖，歷時較長(一般歷時7～8 d)。

(3)各地區在主汛期6月、7月內發生年最大洪水的可能性均在65%以上。8月份出現年最大流量的機會較少，約占10%左右，9月份又相對較多，約占20%左右。

(4)從實測和調查洪水分析，區間各支流很少同時發生大洪水，干流與支流洪水遭遇的可能性較小。

3 大渡河梯級水庫防洪

長江上游干支流建庫除滿足所在河流(河段)防洪要求外，配合三峽水庫對長江中下游發揮防洪作用，其中，岷江(含大渡河)流域可預留防洪庫容30～40億m3[2]。

3.1 梯級水庫防洪庫容設置情況

根據有關方面意見，大渡河梯級水庫中，擬設置防洪庫容為：下爾呷8.7億m3，雙江口6.63億m3，瀑布溝由7.3億調增至11億m3。其他電站大多為日調節電站或小庫容，不再設置防洪庫容。

3.2 梯級水庫的防洪作用

下爾呷、雙江口水庫下游近區無防洪要求，汛期預留最大防洪庫容主要是根據長江總體防洪的安排，對長江中下游防洪。具體調度方式為：當長江中下游發生嚴重災情洪水時，服從“長江防總”的調令，適時動用防洪庫容蓄水攔洪，削減進入三峽水庫的洪量，進而削減長江中下游成災洪量的目標，是長江中下游總體防洪的組成部分。

瀑布溝水庫預留的7.3億m3防洪庫容，具體防洪效果如下：當洪水主要來自瀑布溝壩址以上時，水庫具有將下游沿江一帶樂山市中區、沙灣區、峨邊縣以及沿江堤壩的防洪標準由不足5年一遇提高到20年一遇。當遇到100年一遇洪水時，瀑布溝水庫削減洪峰流量2 420 m3/s，可將成昆鐵路峨邊縣境內馬嘶溪至沙坪一號洞出口段的鐵路路基防洪標準由目前不足20年一遇，基本恢復到100年一遇。當長江川江段、長江中下游防洪需要時，大渡河流域梯級水庫與金沙江等河流水庫聯合調度，可使宜賓市中區防洪標準達到50年一遇，可按要求消減長江中下游洪峰流量10余億m3[3]。

3.3 梯級水庫防洪庫容設置時段

為達到防洪與興利相互協調的目的，按照“分期預留，逐步蓄水”原則預留防洪庫容。經相關研究，大渡河干流各有調節性水庫汛期預留防洪庫容方式見表2。

表2 大渡河干流有調節性水庫防洪庫容預留方式 / 億m3

4 大渡河梯級水庫蓄水方式

隨著大渡河干流梯級水庫的逐步建成并發揮效益，天然河道已基本不復存在，上游水庫調蓄改變了下游水庫入庫徑流年內分配規律。由于同一流域水文規律具有同步性，各水庫蓄水時間相近，若不能合理協調梯級水庫蓄水次序，會降低下游水庫蓄滿率，影響枯期效益的發揮。隨著大渡河干流梯級水庫預留防洪庫容增加，汛末蓄水量增加，會加劇水庫群汛末蓄水矛盾[4-5]。

4.1 汛期有效蓄水水量分析

由于大渡河梯級電站的供電特性，枯水期末水庫須消落到死水位。因此，大渡河干流梯級只能依靠汛期6～10月來水進行充蓄。

對6～10月蓄水時段來水量進行頻率計算，在保證率75%左右選取典型系列，在滿足各電站主汛期6～9月發一半裝機出力，10月份發保證出力的基礎上，檢驗汛期各時段可充蓄水量，考慮到下爾呷水庫為多年調節水庫，選典型系列時取保證率為90%，全汛期出力取保證出力。

4.1.1 下爾呷水庫

下爾呷水庫在滿足保證出力的基礎上，各時段累計有效蓄水水量統計，見表3。從表中可知，下爾呷水庫有效蓄水時段集中在6、7月份6月份來水主要用充蓄枯水期消落水位至汛期控制水位間的庫容，7月份則是控制下爾呷后續蓄水工況以及枯水期興利效益發揮的關鍵時段但考慮到7月份為長江中下游洪水主汛期，是上游水庫預留防洪庫容的時段。因此，下爾呷水庫應采取逐步蓄水的方式預留防洪庫容。

表3 下爾呷水庫各時段累計有效蓄水水量統計 /億m3

4.1.2 雙江口水庫

雙江口水庫在滿足出力要求的基礎上，各時段累計有效蓄水量統計，見表4。從表中可知，相對于雙江口水庫6.63億m3防洪庫容預留空間而言，該水庫7月后續來水量為11.8億m3，可滿足預留防洪庫容后的蓄水要求。

表4 雙江口水庫各時段累計有效蓄水水量統計 /億m3

4.1.3 瀑布溝水庫

瀑布溝水庫在滿足出力要求的基礎上，各時段累計有效蓄水量統計，見表5。從表中可知，相對于瀑布溝11億m3防洪庫容預留空間而言，該水庫7月后續來水量為17.1億m3,可滿足預留防洪庫容后的蓄水總量要求但8月份有效水量相對于7月份大幅減少，一方面是遵循徑流年內分配規律，另一方面主要是上游水庫在此時段集中蓄水而導致瀑布溝水庫入庫水量減少。因此，為保障瀑布溝水庫后續蓄水能力，一是要盡可能安排上游梯級提前攔蓄，二是瀑布溝水庫在確保防洪安全的前提下，8月份要適度蓄一部分水量，以緩解9、10月份的蓄水壓力。

表5 瀑布溝水庫各時段累計有效蓄水水量統計 /億m3

5 結 語

大渡河干流規劃河段具有防洪開發任務，除滿足大渡河自身河段防洪要求外，還配合三峽水庫對長江中下游發揮防洪作用。大渡河梯級水庫中，具有調節能力的水庫按照“分期預留，逐步蓄水”原則預留設置防洪庫容：下爾呷8.7億m3，雙江口6.63億m3，瀑布溝11億m3。其他電站大多為日調節電站或小庫容，不再設置防洪庫容。

大渡河控制性水庫枯水期末水庫消落到死水位，需依靠汛期6～10月來水進行充蓄。下爾呷水庫有效蓄水時段集中在6、7月份，雙江口蓄水時段主要在7月份，瀑布溝水庫在確保防洪安全的前提下，8月份要適度蓄一部分水量，以緩解9、10月份的蓄水壓力。通過合理協調梯級水庫蓄水次序，下游水庫蓄滿率得到提高。

大渡河流域項目開發業主較多，建議有關方面盡快建立流域統一調度機制，制訂流域統一調度規程，避免產生防洪蓄水矛盾，減少協調工作量，從而實現防洪與興利目標有機統一，實現大渡河流域開發的效益最大化。