水庫(kù)洪水資源優(yōu)化利用方式淺談

林家輝

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722117

摘要：本文主要根據(jù)水口水庫(kù)工程實(shí)際狀況和流域水文規(guī)律，在不違反原設(shè)計(jì)原則的前提下，從次洪洪前發(fā)電預(yù)騰庫(kù)、退水段攔蓄洪尾水量、主雨季末適時(shí)回蓄庫(kù)水位等調(diào)度運(yùn)用方式，對(duì)洪水資源優(yōu)化利用成效進(jìn)行了分析討論，可供實(shí)際運(yùn)行時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：洪水資源；優(yōu)化利用；水口水庫(kù)

1 流域工程概況

水口電站位于閩江干流河段，總裝機(jī)容量140萬(wàn)kW。水庫(kù)正常蓄水位65.0m，汛限水位61.0m，死水位55.0m，庫(kù)容系數(shù)1.4%，設(shè)計(jì)平均水量利用率80.7%。壩址多年平均流量1728m3/s，主汛期4～7月占年徑流總量的63.5%，徑流甚為集中。

流域洪水多頻繁發(fā)生于3～9月，過(guò)程約5～7天，其中3～6月常由鋒面雨造成，7～9月由臺(tái)風(fēng)雨造成。水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)于1994年建成投運(yùn)，同時(shí)常年委托氣象部門(mén)提供天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，預(yù)報(bào)條件較好。

2 分析探討

2.1 洪前發(fā)電預(yù)騰庫(kù)調(diào)度

水口水庫(kù)調(diào)節(jié)性能差，入流豐枯變化大，單純依據(jù)調(diào)度圖進(jìn)行調(diào)度常造成洪水期大量棄水，水量沒(méi)能得到最優(yōu)利用。實(shí)際調(diào)度中，可在遵循調(diào)度圖設(shè)計(jì)調(diào)度原則的前提下，按不同時(shí)期的徑流規(guī)律定出水位運(yùn)行控制區(qū)間，積極依據(jù)水文氣象預(yù)報(bào)資料，實(shí)施次洪來(lái)臨前的發(fā)電預(yù)騰庫(kù)調(diào)度，提高興利庫(kù)容的復(fù)蓄次數(shù)與洪水資源的利用程度。

應(yīng)用水文氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行洪前發(fā)電預(yù)騰庫(kù)調(diào)度，主要是根據(jù)洪水預(yù)報(bào)、短期降水預(yù)報(bào)等信息進(jìn)行水庫(kù)控制運(yùn)用，即當(dāng)預(yù)計(jì)未來(lái)時(shí)間內(nèi)來(lái)水較豐大于滿(mǎn)發(fā)流量而面臨時(shí)段庫(kù)水位又較高時(shí)，適時(shí)加大發(fā)電提前消落水位，騰出庫(kù)容攔蓄洪水，充分利用洪水多發(fā)電量。

受預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期和預(yù)報(bào)精度等因素的制約，目前應(yīng)用水文氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行電力優(yōu)化調(diào)度，通常難以全部利用水庫(kù)有效庫(kù)容攔洪，洪水期棄水仍較多，仍須尋求其它措施對(duì)水庫(kù)的發(fā)蓄運(yùn)行方式繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。由于水庫(kù)洪水發(fā)生頻繁，來(lái)量大，季節(jié)性明顯，其提前加大發(fā)電消落水位至一定高程所多發(fā)的電量在一定時(shí)間內(nèi)可以抵償水頭變小引起的電量損失，只要在這個(gè)特定時(shí)間內(nèi)由洪水回蓄至各分期蓄水位，就能達(dá)到節(jié)水多發(fā)電量的目的。經(jīng)分析計(jì)算，水庫(kù)在大汛期5～6月提前發(fā)電騰庫(kù)至570～58.0m、汛期其余時(shí)間提前發(fā)電騰庫(kù)1～2m等待洪水回蓄，仍有較明顯的洪水資源優(yōu)化利用效果，并增加多數(shù)洪水的臨時(shí)防洪庫(kù)容，兼顧了防洪需要。

近年來(lái)的調(diào)度實(shí)踐中，該措施得到了很好利用。如“20150520”洪水，水庫(kù)洪前適時(shí)發(fā)電騰庫(kù)至56.48m，攔洪回蓄到61.75m，利用汛限61.0m以下的興利庫(kù)容攔蓄洪水3.87億m3，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增發(fā)電量約3950萬(wàn)kW·h。多年運(yùn)行資料表明，依靠發(fā)電預(yù)騰庫(kù)提高復(fù)蓄次數(shù)的方法，年均可增發(fā)電量約1.5億kW·h。

利用該措施進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)遇到預(yù)報(bào)偏大時(shí)，應(yīng)及時(shí)修正發(fā)電計(jì)劃回蓄水位，防止水庫(kù)長(zhǎng)時(shí)間的低水位運(yùn)行。

2.2 退水段攔蓄洪尾調(diào)度

水口水庫(kù)是典型狹長(zhǎng)河道型水庫(kù)，洪水期庫(kù)區(qū)落差較大，末端水位主要由入庫(kù)流量大小決定；抬高壩前水位對(duì)庫(kù)區(qū)末端回水影響相對(duì)較小，且可由入庫(kù)流量的減少得到相應(yīng)抵償。設(shè)計(jì)規(guī)定，主汛期正常運(yùn)行時(shí)，50%、5%、2%、1%洪水的壩前最高調(diào)洪水位，應(yīng)分別不高于61.00 m、61.75m、62.6m、63.3m，以保證庫(kù)區(qū)農(nóng)田、村鎮(zhèn)、南平市中心、外福鐵路在各自防洪標(biāo)準(zhǔn)下不受淹沒(méi)；同時(shí)，不得增加下游的防洪負(fù)擔(dān)。因此，在保證防洪安全的前提下，次洪退水段適時(shí)利用部份防洪興利兩用庫(kù)容攔蓄洪尾水量，短時(shí)間內(nèi)通過(guò)加大發(fā)電消落水位，具有很好的洪水資源優(yōu)化利用效果。

經(jīng)回水計(jì)算，水庫(kù)主汛期出現(xiàn)下表所列的各入庫(kù)流量時(shí)，中小洪水壩前水位即使超過(guò)61.0m，而不高于表中相應(yīng)允許最高水位時(shí)，庫(kù)區(qū)防洪仍然是安全的，當(dāng)然壩前水位越低越安全，這就為利用61.0～65.0m之間的部份防洪興利共用庫(kù)容攔蓄無(wú)后續(xù)降雨的次洪洪尾水量提供了可能。

近年來(lái)，在福建省防指的大力支持下，水口水庫(kù)實(shí)施次洪退水段攔蓄洪尾調(diào)度，亦取得了很好的洪水資源效果。如在2015年主汛期的5場(chǎng)洪水退水段，分別將庫(kù)水位回蓄至61.75m、61.76m、62.5m、64.04m、63.89m，共有效利用汛限610m以上庫(kù)容攔蓄洪水水量8.28億m3，實(shí)現(xiàn)增發(fā)電量約1.13億kW·h。

實(shí)施次洪退水段攔蓄洪尾調(diào)度，應(yīng)考慮防洪風(fēng)險(xiǎn)，即必須在下一場(chǎng)洪水到來(lái)之前，及時(shí)將庫(kù)水位消落至汛限61.0m以下，保證度汛安全。

2.3 主雨季末適時(shí)回蓄庫(kù)水位

按設(shè)計(jì)規(guī)定，主汛期過(guò)后的8月初，水口水庫(kù)從汛限610m回蓄至正常高水位65.0m，需用水3.8億m3。由于閩江洪水主要集中在主汛期，8月洪水較少，此時(shí)回蓄一般靠減少發(fā)電用水來(lái)實(shí)現(xiàn)，如能結(jié)合天氣預(yù)報(bào)，于主汛末雨季末，在保證防洪安全的前提下，攔截最后一場(chǎng)洪水水量，適時(shí)提前將庫(kù)水位回蓄至65.0m，是一種理想的運(yùn)行方式?？紤]到提前回蓄存在一定的防洪安全風(fēng)險(xiǎn)，也可分檔實(shí)施，先回蓄庫(kù)水位到63.0m附近。

近年來(lái)，在省防指等上級(jí)主管部門(mén)的大力支持下，水庫(kù)利用主汛末最后一場(chǎng)洪水的回蓄調(diào)度，都取得了很好的雨洪資源利用效果。特別是“20120625”洪水，洪峰流量16600m3/s，棄水21.27億m3，洪尾段通過(guò)滿(mǎn)發(fā)余水回蓄水位至64.6m，利用汛限61.0m以上庫(kù)容多蓄水量3.40億m3，實(shí)現(xiàn)增發(fā)電量約0.6億kW·h。

水庫(kù)提前回蓄后，若預(yù)報(bào)仍將發(fā)生洪水時(shí)，應(yīng)及時(shí)預(yù)泄“預(yù)蓄”的水量，騰出庫(kù)容迎接洪水，確保安全渡汛。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要依據(jù)水口工程實(shí)際狀況及設(shè)計(jì)原則，結(jié)合多年的調(diào)度實(shí)踐，分別從洪前發(fā)電預(yù)騰庫(kù)、退水段攔蓄洪尾水量、主雨季末適時(shí)回蓄庫(kù)水位等調(diào)度運(yùn)用方式，對(duì)洪水資源優(yōu)化利用成效進(jìn)行了分析探討。研究表明，水口水庫(kù)采用上述方式進(jìn)行調(diào)度，具有明顯的洪水資源化效果，但同時(shí)必須控制可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，留有安全余度。