青海省貴德縣山坪水電站阿什貢壩址施工洪水的確定

莫軍成

（湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院 長沙市 410007）

1 概 述

山坪水電站阿什貢壩址位于青海省貴德縣境內(nèi)，為黃河干流貴德河段新增規(guī)劃梯級，山坪水電站為低水頭徑流式電站，正常蓄水位2198m，死水位2197m，調(diào)節(jié)庫容886萬m3。壩址上游有已建的龍羊峽、拉西瓦、尼那梯級，其中龍羊峽為黃河上游龍頭水庫，調(diào)節(jié)庫容193.5億m3，具有多年調(diào)節(jié)性能；拉西瓦為日調(diào)節(jié)電站，調(diào)峰運(yùn)行，調(diào)節(jié)庫容1.5億m3；尼那為拉西瓦的反調(diào)節(jié)電站，調(diào)節(jié)庫容860萬m3。龍羊峽、拉西瓦、尼那對擬建的阿什貢壩址非汛期（11月～次年6月）洪水有影響。

各梯級基本情況見表1。

表1 各梯級基本情況表

阿什貢壩址上游18.9km有貴德水文站，控制流域面積133650km2，與阿什貢壩址以上流域面積相對差在2%以內(nèi)，作為山坪水電站工程的設(shè)計(jì)依據(jù)站。貴德水文站也是龍羊峽、拉西瓦、尼那水電站的設(shè)計(jì)代表站。貴德水文站于1954年1月1日設(shè)立，從1954年起有完整的水文觀測資料。該站在中低水位時(shí)用船載流速儀法測流，高水位時(shí)用浮標(biāo)法測流，浮標(biāo)系數(shù)為0.85。實(shí)測最大流量為4900m3/s（1981年9月19日），龍羊峽蓄水后的實(shí)測最大流量為2410m3/s（1989年8月）。

阿什貢壩址施工洪水以貴德水文站水文資料為設(shè)計(jì)依據(jù)，并應(yīng)充分考慮上游梯級的影響。阿什貢壩址施工洪水的確定對工程施工有重要意義。

2 施工洪水的確定

2.1 施工時(shí)段安排

阿什貢壩址施工期跨3個(gè)汛期和4個(gè)非汛期，施工期一期圍堰的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇全年洪水，枯水期圍堰施工時(shí)段11月～次年4月，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

2.2 非汛期洪水

2.2.1 拉西瓦蓄水前后貴德水文站非汛期月最大流量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)黃河上游洪水特性，劃分11月～次年6月為非汛期，7月～10月為汛期。龍羊峽水庫汛期承擔(dān)下游的防洪任務(wù)，非汛期調(diào)度主要為發(fā)電調(diào)度，兼顧下游灌溉及防洪需要，調(diào)峰補(bǔ)枯，非汛期下泄流量一般控制在滿發(fā)流量1300m3/s以內(nèi)。根據(jù)龍羊峽水庫運(yùn)行以來1987～2008年貴德水文站實(shí)測月最大流量資料分析：除1989年7月～10月最大流量大于龍羊峽水庫的滿發(fā)流量1300m3/s，其他月份均小于1300m3/s。由于龍羊峽水庫的調(diào)節(jié)，使貴德水文站汛期與非汛期月最大流量的峰值、均值相對差不大。

貴德站1987～2008年月最大流量的多年統(tǒng)計(jì)值見表2。

表2 貴德水文站實(shí)測月最大流量統(tǒng)計(jì)表m3/s

拉西瓦為調(diào)峰電站，調(diào)節(jié)庫容1.5億m3，屬日調(diào)節(jié)水庫，但具有周調(diào)節(jié)性能。2009年拉西瓦蓄水后，從下游貴德站2009年實(shí)測月最大流量看，該年非汛期月最大流量均大于蓄水前1987～2008年月最大流量的平均值，與1987～2008年月最大值相差不大，拉西瓦蓄水后下游非汛期的月最大流量有所增大，其原因是拉西瓦的調(diào)峰運(yùn)行。

2.2.2 拉西瓦、尼那理想調(diào)度方式下的下泄流量

非汛期，拉西瓦調(diào)峰運(yùn)行一天內(nèi)不發(fā)電時(shí)間約（6～8）h，下游尼那調(diào)節(jié)庫容860萬m3，在上游沒有來水的情況下，可按300m3/s（下游灌溉取水要求）下泄約8h?？菟谌照{(diào)峰時(shí)間一般在（4～5）h，但最大工作容量的時(shí)間一般為2h。由于拉西瓦的調(diào)峰運(yùn)行方式，在一天內(nèi)的發(fā)電下泄流量一般情況下從0變化到2080m3/s，遇緊急情況（事故備用），最大下泄流量達(dá)2280m3/s，拉西瓦日調(diào)節(jié)流量經(jīng)尼那水庫反調(diào)節(jié)后，尼那下泄流量不小于300m3/s，亦不大于2000m3/s。

按理想調(diào)度，枯水期尼那可維持下泄流量（300～2000）m3/s，如尼那能預(yù)先騰空庫容，庫水位降至死水位，可減少棄水。

2.2.3 拉西瓦、尼那實(shí)際運(yùn)行后的阿什貢壩址非汛期洪水

拉西瓦是西北電網(wǎng)的一個(gè)主要調(diào)峰電站，服從西北電網(wǎng)隨機(jī)調(diào)度。尼那庫尾即拉西瓦，洪水傳播時(shí)間短，從實(shí)際調(diào)度看，拉西瓦調(diào)峰，下泄流量超過尼那滿發(fā)流量1292m3/s時(shí)，尼那電站很難做到不棄水，如2011年5月27日尼那下泄流量達(dá)1600m3/s。從安全角度考慮，本階段非汛期尼那的最大下泄流量按2280m3/s考慮。拉西瓦最大下泄流量持續(xù)的時(shí)間短，一般僅2h，尼那～阿什貢壩址區(qū)間集雨面積3405km2，區(qū)間無大的支流，非汛期尼那～阿什貢區(qū)間洪水較小，非汛期洪水不考慮區(qū)間洪水，即阿什貢壩址11月～6月非汛期洪水采用拉西瓦緊急情況下最大下泄流量2280m3/s。

2.3 汛期度汛洪水（全年洪水）

2.3.1 阿什貢壩址天然設(shè)計(jì)洪水

采用貴德站1904、1981年歷史洪水和1946～2010年實(shí)測系列（1981抽出作特大值處理，1981～2010年洪水受龍羊峽水庫施工及蓄水影響，已進(jìn)行還原計(jì)算），采用P-Ⅲ型曲線，求得貴德水文站天然設(shè)計(jì)洪水成果（表3）。本次與龍羊峽補(bǔ)充初設(shè)成果相對差在2%以內(nèi)，上游的拉西瓦可研（系列至2000年）、尼那技施（系列至1988年）均采用龍羊峽補(bǔ)充初設(shè)成果，鑒于歷次成果相差不大，考慮上下游的協(xié)調(diào)及成果一致性，貴德站天然設(shè)計(jì)洪水成果仍采用龍羊峽補(bǔ)充初設(shè)成果。

表3 貴德水文站天然設(shè)計(jì)洪水成果表

貴德站10年一遇最大15d洪量38.0億m3，最大45d洪量89.3億m3。

阿什貢壩址至貴德水文站區(qū)間集雨面積2236 km2，與貴德水文站集雨面積相比，僅為1.7%，阿什貢壩址天然設(shè)計(jì)洪水移用貴德站天然設(shè)計(jì)洪水成果。

2.3.2 龍羊峽至壩址區(qū)間設(shè)計(jì)洪水

拉西瓦可研對龍羊峽～李家峽區(qū)間設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行了分析計(jì)算。龍羊峽～阿什貢區(qū)間設(shè)計(jì)洪水由龍～李區(qū)間設(shè)計(jì)洪水按面積比的2/3次方推求。成果見表4。

表4 龍羊峽～阿什貢區(qū)間洪水成果表 m3/s

2.3.3 受龍羊峽水庫調(diào)節(jié)后的壩址設(shè)計(jì)洪水

龍羊峽水庫為一大型多年調(diào)節(jié)水庫，其投入運(yùn)行后已使下游天然設(shè)計(jì)洪水特性發(fā)生較大變化。由于貴德處于龍羊峽的下游，且拉西瓦、尼那電站都是日調(diào)節(jié)，壩址以上洪水可分為龍羊峽以上和龍羊峽到壩址區(qū)間兩部分。龍羊峽以上洪水由龍羊峽水庫控制。本次以龍羊峽水庫下泄流量組合龍羊峽到壩址區(qū)間洪水作為阿什貢壩址的設(shè)計(jì)洪水。

龍羊峽水庫調(diào)洪不是單獨(dú)進(jìn)行的，而是與下游劉家峽水庫一起采用兩庫聯(lián)合調(diào)洪方式來滿足龍羊峽、劉家峽水庫及其下游的鹽鍋峽、八盤峽電站及蘭州市的防洪要求。鑒于此原因，根據(jù)1983年《黃河上游河段防洪初步規(guī)劃報(bào)告》中規(guī)定的龍～劉兩庫防洪調(diào)度原則，龍羊峽發(fā)生1000年一遇及以下洪水，龍羊峽水庫控制最大泄量4000m3/s；超過1000年一遇洪水最大下泄量6000m3/s。由此可知，龍羊峽發(fā)生20年一遇至1000年一遇洪水，龍羊峽最大下泄流量均為4000m3/s。

由于龍羊峽水庫控制下泄，最大下泄流量的時(shí)間比原天然洪水洪峰流量持續(xù)時(shí)間長，與龍～阿區(qū)間洪水遭遇的可能性增加，因此從安全考慮，擬定壩址的設(shè)計(jì)洪水采用龍羊峽到壩址區(qū)間洪水與壩址洪水同頻率，龍羊峽以上洪水相應(yīng)的地區(qū)組成方案。壩址設(shè)計(jì)洪峰流量見表5。

表5 阿什貢壩址受龍羊峽水庫調(diào)蓄后設(shè)計(jì)洪水成果表 m3/s

2.3.4 龍羊峽、拉西瓦、尼那實(shí)際運(yùn)行后的壩址施工設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)龍羊峽水庫運(yùn)行以來貴德站1987～2009年實(shí)測月最大流量資料分析，除龍羊峽水庫初期蓄水期間1989年8月（2410m3/s）、9月（2320m3/s）的月最大流量略大于2280m3/s外（期間龍羊峽水庫最大入庫流量4840m3/s，接近50年一遇），其他年份均小于1300m3/s。從龍羊峽水庫近20年來的實(shí)際調(diào)度看，龍羊峽水庫長期低水位運(yùn)行，洪量被蓄至庫內(nèi)，沒有出現(xiàn)較大的泄洪情況。

施工期，臨時(shí)改變龍羊峽水庫調(diào)洪方式，增加泄量控制級，進(jìn)一步削減施工洪水，可取得較大的綜合效益。參照尼那水電站施工洪水計(jì)算，尼那施工期處于龍羊峽初期運(yùn)用階段，可控制龍羊峽10年、20年一遇下泄流量2000m3/s，加上區(qū)間洪峰流量得尼那10年、20年一遇導(dǎo)流流量（全年洪水）分別為2240 m3/s、2330m3/s。龍羊峽水庫原設(shè)計(jì)汛限水位2594 m，相應(yīng)庫容約225億m3，因建成后蓄水一直達(dá)不到2600m的正常蓄水位，近年來龍羊峽水庫的汛限水位控制在2588m。遇10年一遇洪水，最大15d洪量38.0億m3，最大45d洪量89.3億m3，15d、45d控泄2000m3/s的泄量分別為 25.9億m3、77.8億m3，與最大15d、45d的洪量差分別為12.1億m3/s、11.5億m3，而龍羊峽水庫正常蓄水位2600m至原設(shè)計(jì)汛限水位2594m之間的庫容達(dá)22億m3，僅就庫容分析，龍羊峽水庫新增控泄流量2000m3/s技術(shù)上是可行的。結(jié)合龍羊峽水庫的多年運(yùn)行情況，從施工綜合效益角度考慮，阿什貢壩址施工期10年一遇全年洪水由龍羊峽水庫新增控泄流量2000m3/s加上龍羊峽～阿什貢區(qū)間設(shè)計(jì)洪水340m3/s即為2340m3/s。該成果與尼那工程的施工洪水基本吻合，與龍羊峽蓄水后的貴德站歷年實(shí)測最大值亦接近。

3 結(jié) 論

在山坪水電站施工期，與龍羊峽水庫協(xié)調(diào)，非汛期下泄流量控制在電站滿發(fā)流量1300m3/s以內(nèi)，汛期臨時(shí)改變龍羊峽水庫調(diào)洪方式，增加2000m3/s泄量控制級，將山坪水電站阿什貢壩址10年一遇度汛洪水的洪峰流量由3660m3/s削減至2340m3/s，可取得較大的綜合效益。