大埔水電站抬高汛限水位研究

蔣華波

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 大埔水電站概況

柳江干流廣西境內規劃的梯級自上而下依次為梅林、洋溪、麻石、浮石、古頂、大埔、紅花，除了都柳江段的梅林、洋溪樞紐外，其他的均已建成投入運行。大埔水電站位于廣西柳州市柳城縣城下游約3 km，距離下游的柳州市58 km，大埔水電站地理位置見圖1。大埔水電站是一座以發電、航運為主，兼顧灌溉、水產養殖等綜合利用效益的工程，電站為一座低水頭徑流式水電站，水庫總庫容6.3 億m3，設計正常蓄水位93.00 m，水庫汛期（4～9月）運行限制水位92.00 m，死水位92.00 m。根據大埔水電站歷年運行資料，水電站多年平均最高水位為93.74 m，多年平均最低水位89.96 m；汛期平均水位92.77 m。結合歷年大埔水電站實際運行情況，為進一步提高電站的洪水資源利用效益，并科學合理地進行調度，開展抬高汛限水位研究是很有必要的。

圖1 大埔水電站地理位置圖

2 大埔水電站設計洪水成果

1991 年《廣西融江大埔水電站初步設計報告》（以下簡稱《初設報告》）采用1958—1988 年洪水系列，考慮1902、1924、1926年歷史洪水，采用P-Ⅲ型曲線適線，得多年平均洪峰流量為10 400 m3/s，Cv=0.45，CS/Cv=3.5。1998 年1 月廣西水利電力勘測設計研究院編制的《洪水復核報告》在《初設報告》的基礎上將資料延長至1996 年，得到1958—1996 年共39 年資料系列，考慮1996、1902、1924 年洪水作為特大值處理，按不連續系列的獨立樣本法進行頻率計算，采用P-Ⅲ型曲線適線，得多年平均洪峰流量為11 200 m3/s，Cv=0.46，CS=3.5Cv，該成果通過水利部水規總院審查。本次設計將實測洪水系列延長至2013 年，即采用1958—2013 年共56 年洪水系列，并考慮1996、1902、1924年共三場洪水作特大值處理，采用P-Ⅲ型曲線適線，得均值為12 400 m3/s，Cv=0.40，CS/Cv=3.5。本次計算成果與水利部水規總院1998年《洪水復核報告》成果相差較小，存在差異的原因主要是均值比1998年成果大10.7%，而Cv值較小。但20～300 年一遇洪峰流量差值不超過5%，因此，本次設計仍推薦采用1998年水規總院審查通過《洪水復核報告》的設計洪水成果。不同頻率的設計洪峰流量見表1。

表1 大埔水電站設計洪水成果表

由表1 可知，由于資料系列延長，考慮1996 年特大洪水后，本次采用的設計洪水成果較《初設報告》成果大7.0%～8.7%。

3 大埔水電站初設階段汛限水位分析

3.1 汛限水位及洪水調度方案

大埔水電站為河床式徑流式電站，正常蓄水位93.00 m，不承擔防洪任務，沒有專門防洪庫容，洪水調度原則及運行方式，主要由庫區淹沒情況決定，汛限水位也由庫區淹沒賠償范圍分析確定。在設計工況下，為控制水庫淹沒范圍不超出柳城縣界，以免增加庫區淹沒處理的難度，電站汛期（4～9月）運行限制水位定為92.00 m。當發生洪水時，為減少庫區淹沒損失和影響，汛期當入庫流量大于2750 m3/s還繼續漲水時，水庫提前加大泄量，把庫水位再降到89.10 m。《初設報告》確定大埔水電站洪水調度方式見表2。

表2 初設階段大埔水電站洪水調度方式

3.2 水庫淹沒處理范圍

《初設報告》根據《水利水電工程水庫淹沒處理設計規范》（SD130-84）等規范，確定大埔水電站庫區淹沒影響設計標準及淹沒處理范圍（見表3）。不同頻率回水水面線計算成果見圖2。

表3 不同淹沒對象設計洪水標準及淹沒處理范圍

圖2 《初設報告》大埔水電站水面線計算成果圖

由圖2 可知，根據《初設報告》提出的洪水調度方案，大埔水電站耕地賠償線在壩前的水位為94.00 m，人口遷移線則為10 年一遇洪水回水水面線，相應壩前水位為94.10 m。因此，大埔水電站汛期運行壩前存在1.00 m（高程92.00～93.00 m）的抬高空間。

4 大埔水電站抬高汛限水位研究

4.1 洪水調度方式

為控制大埔水電站水庫淹沒范圍不超出柳城縣界，且控制水庫不因抬高汛限水位而使淹沒回水外包線超過《初設報告》淹沒回水外包線，電站汛期采用動態運行調度方式。通過回水計算分析，當入庫流量大于8000 m3/s 時，電站運行水位不應超過91.00 m，否則水庫淹沒回水外包線將超過《初設報告》淹沒回水外包線范圍，即超過《初設報告》淹沒賠償范圍。因此，當入庫流量大于8000 m3/s 時，水庫閘門全開敞泄。經綜合分析，本次確定大埔水電站汛期水庫運行調度方式見表4。

表4 大埔水電站抬高汛限水位條件下的運行調度方式

4.2 回水計算成果及水庫淹沒范圍

根據大埔水電站汛限水位抬高至93.00 m 后的運行調度方式，當水庫來水量大于8000 m3/s 時，電站閘門全開，按泄流能力運行。因此，當發生2年一遇、10年一遇、20年一遇洪水時，電站均閘門全開敞泄，與《初設報告》運行方式一致，水面線成果與《初設報告》一致。根據抬高汛限水位后大埔水電站的調度原則，計算得到大埔水電站壩址上游水面線（見圖3）。

圖3 調高汛限水位后大埔壩址上游水面線成果圖

由圖3可知，抬高汛限水位后，水庫采取動態運行調度方式，2 年一遇回水外包線不超過《初設報告》2年一遇回水外包線成果，10年一遇洪水回水外包線與《初設報告》10年一遇回水外包線成果一致。因此，抬高汛限水位93 m，并進行動態運行調度，不會導致淹沒賠償費用的增加。

4.3 抬高汛限水位風險分析

根據抬高汛限水位的運行調度方式（見表4），當入庫流量大于8000 m3/s 時，水庫閘門全開敞泄，因此，抬高汛限水位對水庫設計、校核洪水位沒有影響，水庫運行調度的風險主要為入庫流量不超過8000 m3/s時，水庫運行調度過程中不能及時騰出庫容降低庫水位而增加淹沒賠償指標的風險。根據本次調整后的運行方式，按水庫不能及時騰空庫容來分析其影響，較不利的回水水面線計算組合有兩個組合，分別為入庫流量為6000 m3/s、壩前水位93.00 m 組合與入庫流量8000 m3/s、壩前水位92.00 m組合。兩個組合回水水面線計算成果（見圖4）。

圖4 入庫流量8000 m3/s（壩前水位92.00 m）、6000 m3/s（壩前水位93.00 m）回水水面線圖

由圖4可知，大埔水電站抬高汛限水位后，不同風險分析組合的回水水面線計算成果略高于2年一遇洪水回水外包線，均不超過《初設報告》耕地淹沒賠償線，即按抬高汛限水位的運行方式運行，不會增加淹沒賠償指標。

5 結論

大埔水電站汛期運行限制水位由《初設報告》的92.00 m抬高到93.00 m是可行的，采取動態運行調度方式，不會增加淹沒賠償指標。但為盡可能降低水庫運行風險，在實際運行中應密切關注水電站上游來水情況，嚴格按照調度原則進行調度。