淺談雙牌水庫溢洪閘門的調度方式

李建林

（湖南省雙牌水電站 永州市 425203）

1 工程概況

雙牌水庫樞紐工程位于湘江的主要支流——瀟水流域雙牌縣境內。始建于1958年11月，為發電、防洪、航運、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程，由攔河壩、左岸船閘、右岸灌溉渠首和壩后式發電廠房組成，壩頂總長311m，最大壩高58.8m，攔河壩為雙支墩混凝土大頭壩；總裝機容量13.5萬kW（3臺×4.5萬kW），單機最大引用流量為153m3/s，年設計發電量達5.85億kW·h；水庫總庫容6.9億m3，流域集雨面積10594km2，多年平均降雨量1539mm，入庫徑流總量94.6億m3；正常高水位為170 m（最大水頭43m），有效興利庫容2.43億m3；庫容小（系數0.026），為季調節；右主干渠道總長97km，最大引用流量25m3/s，設計灌溉面積為2.13萬hm2（32萬畝）；船閘為單線雙向二級。水庫豐水期水量充沛，洪量變幅較大，徑流利用率74.16%。

2 溢洪閘門的基本特點

溢洪道全長為110m，溢流堰型式為壩頂溢流，消能方式：鼻坎挑射消能。堰頂高程161m，其上安裝了11扇（孔）鋼制弧形溢洪閘門，尺寸寬10m×高9.3m（0.3m防浪高度），有效攔蓄庫水位為9m，1966年弧形閘門全部安裝完畢；自左至右為#1孔、#2孔、#3孔、…#11孔（其中：#1～#2孔毗鄰發電機組進水口以及原110kV升壓站，#10～#11孔靠近右岸巖石山坡處）。

溢流閘門的特點：水頭較高、閘孔數量多，單寬流量大，操控靈活和開啟迅捷，渲泄速度較快，溢洪挑流場面頗為壯觀。正常高水位170m時，單孔最大調節泄量為550m3/s，11孔溢洪閘門全部開啟時，總泄量為6050m3/s。原設計溢洪閘門啟閉的調度方式：#3孔～#9孔為常用孔，#1～#2孔、#10～#11孔為備用孔。調節水量時可采取閘門單孔局部開啟，最小可開啟1圈，最多限開4圈（高度5m），相應泄量為386m3/s，大于4圈時為單孔全開。

3 溢洪閘門運用的三個階段

回眸雙牌水庫工程運用40余年的歷程，由于水庫調節性能差，每年豐水期間，都需要開閘泄洪，水庫調度根據工程不同時期的情況，采取著不同溢洪調度方式，滿足了防洪保安、發電興利等要求，發揮了水庫的綜合效益。從歷年水庫水文資料初步分析概括，溢洪閘門的調度方式情況大致經歷了以下三個階段：

（1）第一階段為1962～1974年。工程1962年1月正式蓄水，1963～1966年間溢洪道上閘門未有安裝好，為自由泄流的狀態；11扇弧形閘門至1966年時才安裝完畢，1967年6月正式關閘蓄水。1967～1970年間，主汛期限制水位一般在（165～167）m；加之1966年3月2#、1969年5月3#發電機組運行、1979年5月1#機組投入運行，水庫各個時期的控制水位偏低，頻繁啟閉溢洪閘門，同時由于工程管理在不斷地積累資料，處于研究水庫流域水文特點，報汛站稀少，不甚注重閘門溢洪的調度方式。

由于工程施工期間基礎處理時間倉促，以及水庫多年的蓄水運用及開閘溢洪泄水，1971年9月在勘探檢查中發現并查明，壩基下潛伏著五層破碎夾層，磨擦系數低于原設計值，帷幕局部失靈，漏水嚴重。

（2）第二階段為1975年11月至1987年底。此期間，針對工程運用中出現的一些不安全問題，為了增強大壩基礎的抗滑穩定，消除工程隱患，對大壩進行了加固施工處理，歷時11年之久。主要開展的項目有：上游采取以帷幕灌漿補強等項目，下游基礎預錨，挑流鼻坎延長等綜合措施對大壩進行了加固處理，將原挑流鼻坎向下游方向延26.7m，鼻坎高程由原來的138m抬高至140.8m，挑射角由原來的25°加大到27°，極大改善了泄流流態以及控制沖坑效果，以保大壩安全。這期間主汛期水位一般控制在167m，由于大壩處于施工加固狀態，一邊施工，既要保證施工進度、又要保護施工設備和材料；一邊防洪度汛和興利蓄水。這期間，故開啟#10、#11孔機會相對較多，從而對右岸山坡巖石體沖刷影響大；加之壩址上下游木排船只通航過閘頻繁，有時還要加班加點安全過閘。同時流域內水情測報網點或測報手段不夠完善，雨水情信息大都是通過電信部門傳遞，準確性欠佳，時效滯后、難以實施最佳的閘門調度方式，溢泄閘門的運用主要以安全度汛和確保加固工程項目安全。

（3）第三階段1988年始至今。1988年大壩加固基本竣工以后，同時對工程的一些主要參數予以核定，水庫大壩從此可按照原工程設計意圖正常運用，根據此期間工程的綜合情況，注重了研究閘門調度方式，由于收集水情信息的設備日趨先進，水庫調度工作引入計算機管理，不斷地科學化、規范性、常規化；水庫調度人員的業務技術整體素質也有了提高，加之流域內報汛站科學布控，并利用衛星云圖，及時掌握天氣信息，加強了洪水預報工作，增強了洪水預見期，科學的擬定了時段汛限水位。20世紀80年代改革開放以來，隨著社會經濟的發展，交通便捷，船只木排水上過閘的情況漸漸稀少。溢洪閘門啟閉設備，原設計為敞開式（或露天式），為了保護好溢洪閘門的機械電氣設備，方便操作，延長使用時間，2007年將其改造為遮蔽式（室內操作），前幾年將閘門#1、#2、#10、#11孔換新。由于以上條件的改善，為水庫工程精細化管理、科學運用溢洪調度方式奠定了基礎，逐漸注重了溢洪閘門調度方式的運用。

4 溢洪閘門運行情況回顧

回眸工程歷年來的實際運行，由于受壩址地理位置和面臨時段、以及遭遇暴雨洪水，開閘渲泄洪水、調度方式等綜合情況的影響，樞紐工程以及附近區域沿河一帶，曾經出現過如下情況：

（1）下游（壩趾處）灘洲經過多年的泄洪沖淤，河床中部及右側全由沖坑淘刷出來的石塊堆積淤塞，致使沖刷坑加深，河床灘洲向下移動并壅高，形成明顯裸露的新石灘洲。

（2）進入發電廠房公路沿河一帶和船閘四閘首等幾處地段漿砌護坡工程，由于長年暴雨形成大洪水，以及集中開閘渲泄洪水、泄洪歷時長的影響，多次被大洪水沖擊垮塌或基礎淘空，或是出現險情。

（3）船閘下游四閘首出口引航橋構筑物，由于逐年被洶涌的洪水沖刷，局部地段曾遭到不同程度的毀壞；上游發電進水口處攔污柵被水流沖成麻花狀，造成木頭進入水渦輪內，停機搶修。

（4）由于水庫多年重復的泄洪及巨大水能的劇烈沖刷作用，相距壩踵幾十米處，右岸山坡巖石體處，原始巖石體被洪水沖刷，形成新的巖石體切面，呈顯倒懸式狀態或較大的水下洞穴，嚴重危及著右岸山體安全穩定，亟待施工處理。

（5）距壩址下游2km處沿河道一帶右岸山體邊坡護坦，多處地段常被洪水沖擊形成空穴現象，甚至坍塌，嚴重危及著此段其上引水渠工程的安全。

（6）距壩址下游約3km處的水電站員工生活居住的明珠花園小區由于所處地勢偏低，前幾年亦多次被滔滔的洪水浸淹，洪水肆虐，漬水深度達1m之余，最長一次的時間為50h，給員工的正常工作、生活出行帶來極為不便，經濟損失較大。

（7）當遭遇較大洪水和開啟溢洪閘門孔數較多時，由于大量且集中開閘泄洪，渲泄的洪水經挑坎拋向空中，產生濃濃的水霧氣，彌漫在發電廠和辦公區的四周，影響群眾生活（一般為開閘3孔以上）。

5 幾點看法

鑒于雙牌水庫為瀟水流域的骨干水利工程，一旦集中開閘泄洪對下游沿河一帶防洪減災影響較大。為合理調度水庫，充分利用水資源，統籌兼顧，減免由大洪水帶來的損失，筆者認為：溢洪閘門的調度方式要實行精細化管理，切實做到科學調度水庫和開關閘門，規范閘門最佳的調度方式，不誤時機渲泄洪水和調節水庫水量。

（1）調度閘門的原則。樹立防大汛、抗大災、抗旱災的思想，確保樞紐工程安全，科學地執行上級的調度命令，參與河庫優化聯調；積極做好防御大洪水的應急預案，準確地調度好各類大小洪水，發揮好水庫防洪興利的作用。

（2）管好“一庫水”。注重工作的前瞻性和時效性，謹慎地實施閘門渲泄和調節水量的方式；遭遇大洪水時，善擇時機，科學有效地預泄，該泄則泄，大水多泄；來水偏少，及雨季結束時，該蓄則蓄，做到防洪、興利兩不誤。確保溢洪閘門開得啟、穩得住、關到嚴（不漏水），切實管好“一庫水”。

（3）重視基礎性工作。確保溢洪閘門設備完好，鑒定有問題的設備要及時更換；加強業務技術培訓工作，熟悉溢洪閘門設備的性能，嚴格遵守閘門運行操作規程。每年汛前，對溢洪閘門進行空載試驗，發現故障及時檢查消缺，保證閘門的機械或電氣設備處于良好狀態，開啟自如，能開能關，能單孔全開，亦能局部開啟調節之。建立溢洪閘門的技術檔案，及時準確記錄逐孔閘門的運行狀況，整理匯編其資料，以便備查。

●安全第一。確保上下游木排船只及人身安全，利用壩頂上安裝的開閘報警器鳴笛，提前發出開閘的預備通知。謹慎初始開閘溢水，在保證防洪、興利調度的前提下，調控閘門有序，盡量安排在白天或避開降大雨的時段。

●應急處理。防止開閘或關閘孔數的大起大落，盡可能地采取梯狀及同步均勻分級的泄溢洪方式，及時通知上下游木排船只，做好保安工作。調洪結束關閘后，若遇到下游船只擱淺時，在確保防洪安全時，予以解決，適當開閘泄流短時增加下河道水量，使之脫離擱淺浮出水面。

（4）閘門最佳調度方式。溢洪閘門的開關順序，必須要合理靈活，正確面臨時段的雨水情，又要根據工程的實際情況，擬定科學開關閘門的方式，恰如其時。

●#1孔和#2孔開啟的次數偏多，特別是#1開啟時間居多，主要是利用其及時沖走上游漂浮木屑和雜物，以利3臺發電機組正常運行，但若雜物少時，盡量少開#1孔；同時盡量少開啟#11、#10閘門，防止加劇沖刷下游右岸山坡體。

●當遭遇大洪水和調節蓄水時，一般來說擬定溢洪閘門的調度方式見下：

次洪洪量驟增時溢洪開閘順序 （閘孔）：#1+#2+#3+#4+#5+#8+#9+#6+#7+#10+#11（備用）。

洪量遞減時的關閘順序（閘孔）：#10+#11+#7+#6+#5+#4+#8+#9+#3+#2+#1。

調節蓄水關閘的順序（閘孔）：#2→#9→#1→#8。

（5）洪水類別的開閘預案。反觀工程主汛期水量豐沛，峰高量大、漲落幅度大，以及河床行洪狹窄的特點。依據準確的洪水預報，嚴格執行水庫調度方案，在不考慮預泄或錯峰的情況下，根據工程豐水期各階段的限制水位（若為169m時）和來水的一般規律，以及洪水峰值大小（含發電流量）的區間劃分，對應中的開閘孔數情況大致如下（附表）：

附表 開閘孔方案

（6）相關技術措施。針對溢洪道較長、泄洪量大、閘孔數相對較多、以及建筑物布置的特點，在實際調度閘門中，要適時渲泄洪和調節水量，精心調度好每一場洪水，必須要處理好如下相關技術內容：

●防洪方面。根據流域內時段實際降雨、天氣預報和降雨方位走向，準確地作出洪水預報，擬定次洪泄洪方案。盡可能減少出現水庫上下受淹沒的現象，做到有效的提前預泄，騰出一定的防洪庫容，并提防復合型洪水的發生。趨利避害，確保工程周邊構筑物的安全，避免因人為調度不當，陡增洪量，誘發洪水災害，影響工程的綜合效益。

●消能方面。確保工程樞紐以及近處周邊構筑物的安全，將泄水挑高和挑遠折沖水能抵消消能減壓，盡量避免產生折沖水流、旋渦、回流等現象，減緩下游右岸山和沖刷坑被嚴重沖刷；或減少因開閘泄洪時的水汽和霧氣現象。另外在滿足興利調節水量的前提下，盡量減少溢洪閘門局部開啟的時間，以免損壞閘門底邊水封橡皮。

●排泄壩前飄浮雜物。保護壩前木排船只的安全，減緩上游泄洪區因急劇水流的速度，吸附其他雜物的現象，及時排泄雜物，減免雜物進入發電進水口攔污柵，保證攔污柵的機組安全運行。

●調節蓄水量。當次洪洪峰出現且消落，或出現明顯的晴天、壩前也無漂浮物時，可采取（閘門居中形式）“藝術”型的開閘泄流方式。即調節水量時將泄流閘孔移至溢流段的中間部位，使其形成一道較為壯觀挑流泄洪的景觀。入庫流量少于600m3/s，常采用一孔閘門局部開啟（適當變換閘孔位置）的方式，科學調節入庫水量，適時將水位蓄滿（防止閘門頂部滾水），以利優化水庫運行方式，增發水頭和水量電能。

●確保閘門設備的完好率。當出現枯水，或洪水次數相對偏少年景、溢流的時機較少時，應盡可能對溢洪閘門輪流運用一段時間，不可顧此失彼。同時謹防溢洪閘門“疲勞”運行，即開啟時間過長，或帶病帶傷運行，以防可能發生的安全事故；對于泄洪設備在運行中出現問題要及時處理。

●謹防異常水情。當次洪水消退，或氣象部門又預報近期有暴雨時，但雨情量化不定時，常可采用一孔閘門局部開啟的方式，調節入庫水量，密切注視雨情、水情變化，當明確有大洪水時，并可能出現復峰時，果斷采取新的一輪洪水調度方式，確保防災減災的主動性和時效性。

●縮短大量泄洪的時間。遭遇大洪水泄流時或暴雨天氣時，需要開啟多孔或11孔溢洪閘門全部開啟泄流時，要注重加強對水工建筑物、泄洪設備開啟的狀態進行巡視檢查，及時掌握溢洪閘門的實際運行狀況。當實測已出現洪峰時，在保證防洪的前提下，及時減少溢洪閘門孔數，盡可能縮短大量集中泄洪的時間，減輕上下游沿河一帶的洪災損失。