澤城西安水電站（二期）蓄水調度運行初探

張海燕

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原030000）

1 工程概況

根據澤城西安水電站（二期）工程初步設計成果，水電站多年平均發電量為1 258萬kW·h，設計裝機5 000 kW，水電站建成后可使下游梯級電站的裝機容量由5 420 kW擴大到20 819 kW，可增加裝機容量15 399 kW；發電量由2 476萬kW·h增加到5 522萬kW·h，可增加發電量3 046萬kW·h。澤城西安水電站（二期）建成后改變了清漳河干流河道洪枯分布的天然狀態，優化了下游河道徑流的時間分布，對下游河道起到改善作用。經過水庫調節，最枯年份平均每年可向下游河道補水994萬m3，當水庫發生洪水時，水庫可將20年一遇洪水削峰至1 200 m3/s，可削減洪峰40%，可以提高下游河道兩岸包括麻田八路軍總部舊址在內的鄉鎮、村莊及耕地的防洪標準。

澤城西安水電站（二期）工程壩址控制流域面積3 230 km2，壩址處多年平均天然徑流量2.21億m3，多年平均入庫沙量218.76萬t，設計入庫洪峰流量3770m3/s，校核入庫洪峰流量9 070 m3/s。正常蓄水位852 m，汛限水位848 m，防洪高水位853.69 m，設計洪水位854.22 m，校核洪水位859.60 m，死水位840 m。總庫容9 941萬m3，其中調節庫容2 099萬m3，防洪庫容1 739萬m3，調洪庫容4 456萬m3。

2 初期蓄水調度

2.1 初期蓄水設計

目前澤城西安水電站（二期）樞紐工程面板堆石壩、導流泄洪洞、溢洪道已完工，具備下閘蓄水條件。根據壩體結構設計，參照已建工程經驗，根據水庫調度運行方式，確定初期蓄水方案為：830 m高程以下，按天然全部來水自然上升，當庫水位蓄至822 m時，維持該水位10 d；然后蓄至830 m，維持該水位15 d；830～840 m高程，控制水位上升速率≤2 m/d，當庫水位蓄至835 m，維持該水位20 d；然后蓄水至840 m，維持該水位20 d；840～852 m高程，控制水位上升速率≤1 m/d，當庫水位蓄至845 m，維持該水位20 d；然后蓄水至849 m，維持該水位30 d，然后蓄至正常蓄水位852 m。

為了保證蓄水安全，水庫初期蓄水必須滿足以下條件：完成面板堆石壩、導流泄洪洞、溢洪道各分部所有土建、金結設備安裝、觀測儀器的埋設、調試。施工小導流洞已封堵，清除洞前圍堰。關閉導流泄洪洞出口弧形閘門、溢洪道進口弧形閘門、發電引水洞進口閘門。庫底清理需全部完成。庫區移民、搬遷需全部完成。

2.2 蓄水調度

2.2.1 調度原則

澤城西安水電站（二期）水庫初期蓄水從汛后開始，需保證初期蓄水大壩安全及滿足下游工農業需水和河道生態基流要求。

2.2.2 下游需水量

下游需水量采用“山西省澤城西安水電站（二期）工程初步設計優化方案補充報告”成果，詳見表1。

表1 水電站（二期）工程下游需水量

2.2.3 生態基流的確定

河道內環境和生態用水要求，主要考慮水庫下游河道，應滿足給定目標條件下的河流環境和生態功能，及河道內所需要的流量或水量，包括維持河道內基本功能的用水量、通過湖泊濕地用水量和河口環境和生態用水量等，根據下游河道的水質、沖沙、水生生物等要求計算確定。

在水庫下游河道內，沒有特殊要求，河道內生態用水采用河道基本功能的用水量，作為河道內環境和生態用水量。分別采用Tennant法、10年最小月平均流量法、Q95法和7Q10法計算。

（1）Tennant法

本方法是根據多年平均流量的百分比來計算河道生態基流，劉家莊水文站天然徑流量為2.59億m3，多年平均流量為8.21 m3/s，將多年平均流量的10%作為基流時，基流為0.82 m3/s。

（2）10年最小月平均流量法

本方法在《制訂地方水污染物排放標準的技術原則與方法》（GB 3839-93）、《全國水資源綜合規劃水資源可利用量估算方法》中推薦采用，計算方法為：一般河流河道內生態和環境用水量采用近10年最枯月平均流量的均值。

根據劉家莊水文站近10年（1990—2000年）實測徑流資料，10年最枯月平均流量均值為0.43 m3/s。

（3）7Q10法

該計算方法在《水庫調度設計規范》（征求意見稿）和其他文獻中推薦采用，計算方法為采用90%保證率年份最枯連續7 d的平均流量作為維持河道基本功能的用水流量。根據對劉家莊站1959—2000年實測流量的頻率分析，其90%保證率的徑流量為5 835萬m3，選擇年徑流量為5 625萬m3的1979年作為90%保證率年份，其最枯7 d平均流量為0.31 m3/s。

（4）Q95%法

將95%頻率下的最小月平均徑流作為河道的生態基流。根據劉家莊水文站天然年徑流頻率分析成果，P=95%年份的天然年徑流量為0.88億m3，相應年份為1980年，1980最小月平均流量為0.25 m3/s。

（5）河道內生態和環境用水量

根據以上四種方法計算出的河道內生態環境用水量結果相差較大，考慮到下游河道內沒有水生物，也沒有河道輸沙等要求，并且近10年發生枯水流量期間河道內沒有發生生態災害，所以確定取中間值0.43 m3/s作為河道的生態基流。

2.2.4 水庫初期蓄水位預測

在考慮下游河道生態基流和工農業用水的條件下，如果水庫放水滿足生態基流要求，則不再專門考慮生態基流的放水。本次設計根據入庫徑流系列分別選取P=50%、P=95%頻率的平水年和枯水年進行蓄水模擬，初期蓄水時間從汛后開始。

初期蓄水模擬典型年選取，根據壩址處天然徑流頻率分析進行選取，P=50%頻率選取年份為1990年，P=95%頻率選取1997—1999年作為連續枯水段進行模擬。根據計算可以看出：在P=50%保證率年份下，從蓄水當年10月蓄水至蓄水次年9月，可滿足蓄水至汛限水位848 m高程的要求。在P=95%保證率下，水庫需要3年時間才可蓄水至汛限水位，蓄水過程模擬見表2。

表2 P=50%頻率蓄水模擬過程

3 正常運用期調度

3.1 防洪標準和水庫下游安全泄量

3.1.1 防洪標準

根據《防洪標準》（GB 50201-94），澤城西安水電站（二期）大壩防洪標準為50年一遇設計，1 000年一遇校核。水庫下游灘地和村鎮防洪標準為20年一遇。

3.1.2 水庫下游安全泄量

經對下游河道進行過流能力進行分析后，當水庫下泄量控制在1 200 m3/s時，可使下游免受洪水災害，因此將1 200 m3/s作為澤城西安水電站（二期）水庫的安全泄量。

3.2 防洪調度

3.2.1 防洪調度原則

一是確保大壩安全。二是防洪調度應滿足設計和上級有關規定的要求。三是遇下游防洪出現緊急情況時，在水情預報及樞紐工程可靠的條件下，應充分發揮水庫調洪作用。四是當水庫遭遇超標準洪水時，采取保證大壩安全非常措施時應盡量考慮下游損失。

3.2.2 防洪調度方法

根據防洪要求，澤城西安水電站（二期）水庫的防洪調度按3級控制，當水庫水位超過汛限水位848 m，但未達到防洪高水位時，水庫下泄流量不超過1200m3/s，開啟導流泄洪洞和1孔溢洪道閘門控制下泄；當水庫水位超過防洪高水位時，開啟導流泄洪洞和3孔溢洪道閘門控制下泄；當水庫水位超過設計洪水水位時，開啟導流泄洪洞和5孔溢洪道閘門控制下泄；但最大下泄流量不得超過入庫洪峰流量。

3.2.3 洪水調節成果

根據以上水庫洪水調度原則，不同頻率洪水調節計算成果見表3。

表3 洪水調節成果表

3.3 發電調度

發電調度原則服從水庫調度運行原則，即非汛期水庫盡量抬高水位，增大發電水頭，但水位最高不超過正常蓄水位852 m；汛期時，兼顧防洪、排沙任務，發電水位不超過汛限水位848 m。

4 建議

根據水庫調度運行方式及初期蓄調水方案，盡快完成水電站庫區征地移民工作，以滿足水庫蓄水發電要求。