平寨水庫對普定水電站的洪水影響分析

孔祥波，周 皞，肖 鵬

(1.3貴州黔源電力股份有限公司，貴陽 550002；2. 貴州省氣象服務中心，貴陽 550001)

0 前 言

三岔河發源于貴州畢節地區威寧縣鹽倉鎮烏蒙山脈，由花魚洞、黑魚洞和石缸洞的三股地下涌水形成，三岔河全長325.6km，全流域面積7264km2。三岔河干流上分布著黔中水利樞紐平寨水庫、普定及引子渡水電站，其中平寨水庫建成于2015年，普定水電站在平寨水庫下游72km，于1995年建成。

平寨水庫建成以后，在一定程度上改變了普定水電站的洪水組成，影響普定水電站的防洪調度、發電調度及經濟指標。受平寨水庫影響，普定水電站實際運行特征較原設計已發生變化，為實現三岔河流域洪水資源化利用，提高梯級水電站水量利用率，有必要分析普定水電站的洪水組成，提出平寨水庫影響下的普定水電站洪水調度方案。

圖1 三岔河流域水系圖

1 水庫水電站基本情況

平寨水庫壩址以上控制流域面積3492km2，正常蓄水位1331m，死水位1305m，調節庫容4.48億m3，總庫容10.89億m3，具有年調節性能，電站裝機容量136MW，多年平均年發電量3.393億kWh，滿發流量124m3/s。工程等別屬Ⅰ等，工程規模為大(1)型，大壩防洪標準按500a一遇洪水設計，設計洪峰2970m3/s；5000a一遇洪水校核，校核洪峰3780m3/s。平寨水庫不承擔下游防洪任務，防洪運用方式簡單，即只滿足自身安全即可。平寨水庫大壩校核洪水位1333.52m，設計洪水位1331.83m。平寨水庫起調水位1331m，對應下泄流量為2042m3/s，相當于平寨壩址50a一遇洪峰(2140m3/s)。

普定水電站壩址以上控制流域面積5871km2，壩址多年平均流量121m3/s。水庫正常蓄水位1145m，死水位1126m，汛期6月-8月5日設置防洪限制水位1142m，水庫總庫容4.01億m3，調節庫容2.48億m3，水庫具有不完全年調節能力。普定水電站裝機容量75MW，滿發流量188.4m3/s，保證出力13.9MW，多年平均發電量3.16億kWh。工程等別為Ⅱ等，工程規模為大(2)型。攔河大壩為碾壓混凝土拱壩，大壩設計洪水標準為100a一遇(P=1%)，大壩校核洪水標準為1000a一遇(P=0.1%)。

2 平寨水庫對普定實測洪水影響

2.1 平寨水庫運行水位分析

平寨水庫在主汛期不同水位情況下攔蓄洪水作用不同，對下游普定水庫洪水的影響也不同，為此對平寨水庫在汛期經常出現的水位進行分析。

1)根據平寨水庫的運行調度設計報告，平寨水庫一般在汛末均需蓄水至正常蓄水位1331m。

2)通過徑流調節長系列計算，發現只有3個年份的6月初平寨水庫會高于死水位，表明在6月初有94%的年份平寨水庫水位在死水位附近。

3)根據徑流調節長系列計算成果，分析6、7、8各月月初平寨水庫的運行平均水位，分別為1305m、1315m及1325m，詳見表1。

表1 平寨水庫徑流調節計算成果月初庫水位統計

4)平寨水庫可以蓄到正常蓄水位1131m的最早時間在8月初，此時普定水庫的主汛期基本已結束。

表2 平寨水庫汛期運行特征水位可提供的蓄洪庫容

根據平寨水庫各月統計的平均庫水位計算6、7月可提供的蓄洪庫容(詳見表2)。6月平寨水庫平均運行水位1310m，此時可用于蓄洪的調節庫容有3.77億m3，根據三岔河流域水文站龍場橋、牛吃水、陽長、徐家渡等資料統計，三岔河流域一場洪水過程洪量主要集中在3d洪量，6月平寨水庫提供的滯洪庫容3.77億m3，接近平寨水庫300年一遇洪水3d洪量；7月平寨水庫運行水位多在1320m附近，此時可用于蓄洪的調節庫容有2.12億m3，接近平寨水庫10年一遇洪水3d洪量。因此若能在汛期實現平寨、普定及引子渡水庫水電站上、下游間的梯級聯合調度，在保障平寨水庫自身防洪安全的前提下，利用平寨水庫調節庫容進行削峰錯峰[1]，普定水庫將只需調節平普區間的洪水，從而顯著提高梯級水庫水電站的洪水資源利用水平。

2.2 平寨水庫運行對普定水文情勢影響

上游年調節的平寨水庫建成后，對下游普定水庫水文情勢影響主要表現為，徑流的年內分配變化，以及入庫流量由天然河道流量變成人為調度控制。

表3 普定水庫月平均入庫流量年內分配變化對比表(平寨未建成蓄水)

表4 普定水庫月平均入庫流量年內分配變化對比表(平寨建成蓄水)

從表3、表4普定水庫入庫月平均流量變化來看，6月份由于平寨水庫蓄水，普定水庫入庫流量從原來的289.8m3/s減少到218.6m3/s，減少了71.2m3/s，減少比例達24.6%；7月份普定入庫流量從325.0m3/s減少到242.6m3/s，減少了82.4m3/s，減少比例25.4%。枯水期平寨水庫利用蓄水發電，加大了普定水庫枯期入庫流量，平寨水庫建成前12月到次年4月普定水庫平均入庫流量為22.4m3/s，平寨水庫建成后，普定水庫平均入庫流量為36.4m3/s，增加比例為62.7%。從普定入庫徑流汛期減少程度看，平寨水庫建成后，將減少普定水庫汛期的泄洪棄水。

2.3 平寨水庫對普定實測洪水影響

平寨水庫蓄洪庫容與汛期時間有關，因此，根據前述不同月份平寨水庫的運行水位，所具有的滯洪調洪空間來分析平寨水庫對普定水電站入庫洪水的影響。

2.3.1 6月份的洪水影響

普定水電站壩址年最大實測洪水過程，發生在6月份的有1964年、1965年、1976年、1977年、1978年、1980年、1982年、1985年、1988年、1990年共10場，各場洪水對應平寨水庫壩址的洪水特征值統計如下，詳見表5。

表5 6月份平寨壩址實測洪水統計值

從平寨水庫壩址實際發生洪水過程看，6月份多年平均調節庫容是3.77億m3，大于實測洪水最大3d洪量。以上統計說明，6月份平寨水庫擁有的滯洪庫容能將其壩址以上全部實測洪水裝于庫內，普定水庫只需調節平普區間洪水即可。發生于6月份的年實測最大洪水，平普區間洪水特征值與普定天然洪水特征值見表6。從表6中可看出，平寨水庫對普定水庫6月份洪水削峰作用明顯，對普定水庫6月份安全度汛有利。

表6 6月發生實測洪水平普區間及普定壩址洪水特征值

2.3.2 7月份的洪水影響

普定水電站壩址年最大洪水發生于7月的實測洪水過程有1960年、1963年、1966年、1974年、1979年、1984年、1986年、1987年、1989年、1991年，共10年，各場洪水對應歷年平寨水庫壩址洪水特征值見表7。

表7 7月份平寨壩址實測洪水統計值

7月份根據平寨水庫運行水位變化看，平均可用于蓄洪的調節庫容有2.12億m3，從實測洪水統計看，只有2年發生洪水的3d洪量超過了平寨水庫7月份的蓄洪庫容。

從7月份平寨水庫壩址以上實測洪水分析，大部分年份平寨水庫可將洪水全部裝于庫內，少數年份不能全部裝完，但平寨水庫的蓄洪庫容是滿足進行錯峰調度需要的。普定水電站洪水調度關鍵是洪峰大小，當平寨水庫錯峰調度后，普定水庫所需要調節的洪峰流量為平普區間洪峰加上平寨水庫的發電流量。

統計7月發生的實測洪水過程，平普區間洪水特征值與普定水庫天然壩址洪水特征值見表8。可見在平寨水庫建成后其削峰作用較明顯，7月份平寨水庫有較大蓄洪庫容，有利于普定水庫的安全度汛。

表8 7月發生實測洪水平普區間及普定壩址洪水特征值

3 平寨水庫影響下的普定洪水實時調度方案

統計普定水電站投運以來，因水庫僅具有不完全年調節性能，裝機容量75MW，汛期常年產生較大棄水，自投產運行以來多年平均棄水在30%左右。在普定水電站初步設計時，主汛期設置了防洪限制水位1142m。基于上文分析，平寨水庫建成后將改變普定水電站的徑流年內分配及入庫流量，同時因其具有的調節庫容可以減少普定水庫的汛期泄洪水量，這些為普定水電站開展主汛期實時調度[2]提供了有利條件。為此，基于文章分析，文章提出了平寨水庫影響下的普定洪水實時調度方案。

在洪水漲水階段，當入庫流量<1142m最大泄流能力2367m3/s時，來多少走多少，庫水位基本保持在1142m，當入庫流量>2367m3/s時，按最大泄流能力下泄，庫水位上漲。

當洪峰出現后，保持敞泄，使庫水位下降，但不低于1142m。

在洪水消落階段，當入庫流量<1000m3/s，并結合未來24小時天氣預報無暴雨，且中長期趨勢預報為小雨或無雨，水庫回蓄直到1145m。

當入庫流量小于機組滿發流量時，通過發電將庫水位降低到防洪限制水位1142m，一場洪水實時調度過程結束。

通過長系列調節計算，在平寨水庫的調節作用下，普定水電站在主汛期利用1142m-1145m之間的5400萬m3庫容攔蓄洪尾，通過多次復蓄洪水增加發電水量可以增加發電效益，在6月-8月平均增加電量約0.115億kWh(詳見表9)。

表9 普定6-8月實時調度增加電量 萬kWh

4 結論與建議

平寨水庫建成后改變了普定水電站的水文情勢，使其徑流年內分配及入庫流量發生變化；因平寨水庫具有年調節能力，在6月、7月其多余蓄洪庫容可以為普定水電站減少入庫洪水，為普定水電站開展實時調度創造條件。因此，還提出了平寨水庫影響下的普定水電站洪水實時調度方案，為平寨水庫、普定水電站聯合調度提供了參考方案。

因為平寨水庫、普定水電站分別隸屬于不同發電集團或業主單位，盡管上下游具有有利的補償調節聯合調度條件，為切實將聯合調度工作做實，建議繼續加強對兩水庫水電站的運行方式探討，分析提出上下游間聯合調度可行性措施，科學指導梯級水庫水電站的洪水調度工作。