旁多水利樞紐防洪優化調度運用分析

馬向東，樊祥船，于 洋

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

旁多水利樞紐工程地處西藏拉薩河干流中游，壩址位于西藏自治區林周縣旁多鄉下游1.5 km，距拉薩市直線距離63 km，壩址控制流域面積16 370 km2，年徑流量62.48×108m3。旁多水利樞紐工程的開發任務是以灌溉、發電為主，兼顧防洪和供水，水庫具有年調節性能。水庫正常蓄水位4 095 m，死水位4 066 m，總庫容12.30×108m3，死庫容2.71×108m3，調節庫容8.11×108m3，防洪庫容0.94×108m3，電站裝機容量160 MW。大壩等主要建筑物設計洪水標準為1 000 年一遇，校核洪水標準為10 000 年一遇。

直孔水電站位于西藏拉薩河干流中下游交界處、墨竹工卡縣境內直孔鄉以上約1.5 km，距離上游旁多水利樞紐河道里程為68 km，距下游拉薩市的公路里程為106 km，壩址控制流域面積20 179 km2，多年平均徑流量74.7×108m3。水庫正常蓄水位3 888 m，死水位3 878 m，總庫容2.24×108m3，死庫容0.68×108m3，調節庫容1.07×108m3，防洪庫容0.544×108m3，直孔水電站是以發電為主，兼顧灌溉、防洪的綜合利用工程，水庫具有年調節能力，電站裝機容量100 MW。

2 優化調度方案

旁多水利樞紐汛限水位4 093.5 m，相應庫容10.28×108m3，防洪高水位4 096.0 m，防洪庫容0.94×108m3。

初步設計時，防洪起調水位為汛限水位4 093.5 m；當庫水位不大于4 095.5 m 時，開啟泄洪洞泄洪，3 臺機組參加泄洪，泄流量不大于1 550 m3/s；當庫水位高于4 095.5 m，小于4 096.0 m 時，開啟全部泄洪設備泄洪，3 臺機組參加泄洪，控泄流量不大于1 700 m3/s；當庫水位達到4 096.0 m 時，開啟全部泄洪設備敞泄，機組不參加泄洪；水庫水位回落時，注意與下游防洪配合，逐漸減少泄流。

防洪調度優化方案在初步設計成果基礎上，以不改變旁多水庫特征參數，盡可能發揮旁多水庫防洪作用為原則，對旁多水庫洪水調度原則進行優化。優化后防洪起調水位為汛限水位4 093.5 m；當入庫洪水不大于1 700 m3/s時，維持水庫水位4 093.5 m 不變，水庫泄流等于入庫；當入庫洪水大于1 700 m3/s 且水庫水位低于4 096 m 時，水庫按不大于1 700 m3/s 控制泄流；當庫水位達到4 096 m 時，水庫加大泄流，維持出庫等于入庫；當庫水位高于4 096.0 m 時，水庫按泄流能力敞泄；退水時，水庫按泄流能力進行泄洪，且控制不大于漲水段最大下泄流量。

3 洪水調節及洪水演進計算

3.1 基本原理

1）調洪計算原理

采用靜庫容調洪列表試算法，以天然洪水過程線作為水庫洪水調節的入庫流量過程線，根據優化后的洪水調度方案，從汛限水位開始調節，逐時段連續求解水庫水量平衡方程，由入庫流量過程經水庫調蓄后推求出庫流量的過程，從而達到調節洪水的目的。

2）演進計算原理

采用馬斯京根法，旁多出庫流量演進到拉薩斷面分為兩段進行洪水演進計算：首先將旁多出庫洪水演進到直孔，然后加上旁～直區間相應洪水過程，做為直孔水庫的入庫洪水過程。經直孔水庫洪水調節后得到直孔出庫洪水，再將直孔出庫洪水演進到拉薩，與直～拉區間相應洪水過程疊加即得拉薩斷面的洪水過程線。

3.2 計算方法

1）水量平衡公式

式中：Q1——時段初入庫流量，m3/s；Q2——時段末入庫流量，m3/s；q1——時段初出庫流量，m3/s；q2——時段末出庫流量，m3/s；V1——時段初水庫蓄水量，萬m3；V2——時段末水庫蓄水量，萬m3；△V ——時段內的水庫蓄水變量，萬m3；△t——時段長度，△t=3.0 h。

2）洪水演進公式

式中：X ——流量比重因子；K ——槽蓄系數；△t——計算時段，h；Qt——時段初河道下游斷面出流量，m3/s；Qt+1——時段末河道下游斷面出流量，m3/s；It——時段初河道上游斷面入流量，m3/s，其中I′t為旁直區間河道上游斷面，I″t為直拉區間河道上游斷面；It+1——時段末河道上游斷面入流量，m3/s；QZK——演進到直孔水庫的入庫流量，m3/s；QLS——演 進 到 拉 薩 斷 面 的 流 量，m3/s；QPZ——旁直區間流量，m3/s；QZL——直拉區間流量，m3/s。

根據旁多～直孔、直孔～拉薩的演進參數X ，K ，由公式（3）—（6）可以計算出旁多演進到直孔的參數C1-0=0.13，C1-1=0.74，C1-2=0.13，直孔演進到拉薩的參數C2-0=0.286，C2-1=0.428，C2-2=0.286，將參數帶入公式（7）和（8）中得出旁多演進到直孔以及直孔演進到拉薩的公式。

3.3 計算方案

1）水庫自身

采用同頻率地區組成法1998 年典型壩址設計洪水成果，對旁多水庫設計洪水（P=0.1%）和校核洪水（P=0.01%）進行洪水調節計算，復核水庫自身防洪安全。

2）下游防洪

組合洪水分別采用典型年法和同頻率法兩種方法計算，洪水頻率P 采用1.00%，2.00%，3.33%，5.00%等4 個頻率。

典型年地區組成法選擇1980，1998，2000，2002，2004 和2005 年等6 個典型年。同頻率地區組成法考慮3 種情況：旁多為主、旁多～直孔區間相應、直孔～拉薩區間相應；旁多～直孔區間為主、旁多相應、直孔～拉薩區間相應；直孔～拉薩區間為主、旁多相應、旁多～直孔區間相應。

按上述組合洪水和洪水頻率組成若干個計算方案，分析對拉薩市的防洪作用。

3.4 洪水調節成果

3.4.1 特征水位復核計算

根據優化后的調度方案對同頻率地區組成法1998 年典型壩址設計洪水進行洪水調節計算，防洪特征水位洪水調洪成果見表1。調度方案優化前后各頻率洪水調節過程對比見圖1。

3.4.2 下游防洪作用效果計算

以拉薩水文站作為控制斷面，按照旁多水利樞紐初步設計成果設置的防洪庫容（0.94×108m3），同頻率法選擇3 個組合洪水方案，典型年法選擇6個組合洪水方案，對不同組合洪水相應頻率（1%，2%，3.33%，5%）分別進行調洪和洪水演進計算，分析旁多水庫調度對拉薩控制斷面不同頻率洪水洪峰流量消減情況。旁多水利樞紐100 年一遇洪水調洪成果及洪峰削減情況見表2。

表1 防洪特征水位洪水調洪成果表

圖1 優化調度前后泄洪過程對比圖

表2 典型年及同頻率組合調洪成果及洪峰削減效果（P=1%）

4 優化調度方案防洪效果分析

1）防洪特征水位復核分析

當發生校核洪水（P=0.01%）時，最高庫水位4 098.7 m，最大下泄流量2 880 m3/s；當發生設計洪水（P=0.10%）時，最高庫水位4 096.0 m，最大下泄流量2 390 m3/s；當發生百年一遇洪水時，最高庫水位4 094.7 m，最大下泄流量1 700 m3/s。此次調洪成果，設計、校核洪水位與原設計洪水位一致。按此次設計編制的洪水調度原則調蓄洪水，大壩是安全的。

2）下游防洪效果分析

根據計算成果可知，拉薩水文站附近組合洪水洪峰流量消減結果如下：100 年一遇洪水洪峰流量消減97～461 m3/s，削峰效果與初步設計成果基本一致。由上述結果可見，旁多水庫對拉薩控制斷面洪水洪峰流量具有一定的消減作用，基本達到了初步設計預期的防洪效果。

調度原則優化后，由初步設計二級控泄條件調整為一級控泄，水庫防洪調度原則得到簡化，使得水庫調度更加方便靈活。