吉牛水電站水庫調度風險分析及預防措施

趙 小 龍， 史 金 丹

(四川革什扎水電開發有限責任公司，四川 丹巴 626302)

1 概 述

吉牛水電站位于甘孜州丹巴縣革什扎河干流上，是革什扎河“一庫四級”水電開發方案中的最末一級，為低閘引水式電站。閘址位于獨狼溝匯口下游約700 m，集水面積2 208 km2，廠房位于大渡河干流革什扎河匯口以上約200 m。開發任務主要為發電并兼顧下游環境景觀用水要求。電站裝設2臺單機容量為120 MW的沖擊式水輪發電機組。

革什扎河流域位于四川省西部，屬岷山、邛崍山高山區，地勢西北高、東南低，流域北與太陽河、俄日河分水，東與大渡河為臨，西與雅礱江支流鮮水河為界，南與東谷河相望，域內群山屹立，河谷深切，嶺谷相對高差達1 000～2 500 m，分水嶺高程一般在4 500 m左右，最高分水嶺高程達5 470 m。革什扎河流域植被情況較好，除下游河段兩岸山坡地部分開墾外，中上游以上地區基本處于天然狀態。

革什扎河流域屬青藏高原型季風氣候，流域內高山聳峙，溝壑縱橫，為典型的高山峽谷地貌。流域氣候的主要特點是:雨熱同季，降雨集中，干濕季分明；氣溫日較差大，年變幅小；日照、光輻射充足，干季多大風。

革什扎河流域設有布科水文站，革什扎河匯口上游的大渡河干流設有大金水文站，下游5.2 km處設有丹巴水文站，三站均為吉牛水電站設計依據站。

2 徑 流

2.1 徑流特性

該流域的徑流主要來自降水，其次為高山冰雪融水及地下水補給。

2.2 徑流計算

吉牛水電站上、下閘址的集水面積分別為2 208 km2、2 340 km2。區間面積分別占布科水文站集水面積的12.3%和7.1%。考慮到雨量修正條件不成熟，故吉牛水電站閘址徑流成果由布科水文站的徑流系列按面積比推算。

2.3 暴雨洪水特性

革什扎河的洪水主要由降水形成。流域地處高原，暴雨多由西南渦、冷鋒、低氣壓等天氣系統形成。當雨強較大時易形成較大洪水。革什扎河流域內洪水主要由大雨形成，大雨出現時間與洪水出現時間前后大致相應。

3 水情測報系統

吉牛水電站水情測報系統能及時地采集、傳遞各遙測水位站、雨量站的實時數據，經合理調度，可提高電站運行效率，增加發電量；同時，在一定程度上可減少洪水對工程本身的威脅，減少洪水造成的損失。

3.1 設計運行情況

首部樞紐在主河床處布置兩孔泄洪閘，左岸緊靠進水口布置一孔沖沙閘，構成“正向沖沙、泄洪，側向取水”的引水防沙和泄洪的樞紐布置體系。

革什扎河流域洪水有明顯的季節變化,每年3月下旬以后，隨著氣溫逐漸回升，上游積雪開始消融，加上少量降水，流量出現小的波動。5月份降水量明顯增加，洪水量級也明顯增大。6～9月暴雨頻繁，雨量最豐，洪水亦大，為主汛期。10月，隨著降水減少，洪水亦隨之減小，屬汛后過渡期。11月～次年2月為穩定退水期。

主汛期6～9月：當入庫日平均流量小于190 m3/s時，電站閘前水位在汛期排沙運用水位高程2 375 m水位運行；當電站取水口上游約70 m處控制斷面淤積高程接近取水口底板高程2 367 m時，在系統負荷低谷期安排電站停機沖沙，沖沙歷時6 h；當入庫日平均流量大于190 m3/s時，電站停機避峰，全閘打開，停機沖沙。在汛期出現流量不大但含沙量達到一定量時，為了避免其對水輪機的磨損，也應停機沖沙。

其余月份，閘前水位在正常蓄水位與死水位之間運行(若出現日平均流量大于190 m3/s，也應全閘打開，停機沖沙)。當壩前泥沙淤積高程接近攔沙坎高程時，可利用夜間低谷時停止發電，開啟泄洪沖沙閘進行沖沙，每次沖沙時間為6 h，每年2次，用以保證電站取水口前門前清。

3.2 風險分析

(1)水庫容量小，調節難度大。

吉牛水電站正常蓄水位高程2 378 m，死水位高程2 375 m，調節庫容68.3萬m3，壩 頂 高 程2 380 m，攔污柵底板高程2 367 m，額定引用流量60.28 m3/s。

在流量調節過程中，如果有50 m3/s的流量差，歷時3.79 h，水庫水位會從死水位高程2 375 m上漲至正常蓄水位，如果不及時進行調節，存在水淹大壩的危險；反之，水庫水位會從正常蓄水位拉至死水位高程2 375 m，如果不及時進行控制，水庫水位會下降而達不到額定引用流量，從而影響發電機的發電用水，甚至引起水位過低，存在引水隧洞進氣的風險。

(2)人員技術淺，水庫調度難。

目前，電站水文專業的技術人員缺乏，與氣象部門也無氣象服務合約。水庫調度完全依賴運行值班人員運用水情測報系統、水調自動化系統，按照徑流式水電站進行調節。

而運行值班人員存在素質參差不齊、安全意識不夠強的問題。只有部分骨干人員進行過短期培訓，基本能滿足徑流式電站水庫調節的需要，但在發電調度和防洪調度上無經驗而言，更不要說利用洪水發電、優化調度了。

(3)來水變化大，預測精度差。

革什扎河流域地處高原，暴雨多由西南渦、冷鋒、低氣壓等天氣系統形成。洪水主要由降水形成。當雨強較大時易形成較大的洪水。大雨出現時間與洪水出現時間前后大致相應，來勢兇猛、變化無常，時間不定，可能形成短暫的洪峰，隨之轉為正常。

(4)水文資料少，控制誤差大。

吉牛水電站的水情、水位資料歷時不長、資料還存在欠缺。流域內邊耳雨量站有自1962年8月始至今的雨量觀測資料，布科水文站亦觀測有降雨量，資料自1961年5月始。

根據布科水文站計算出的設計值及選定的豐、中、枯三個代表年的逐日平均流量，分別按面積比系數推算至吉牛水電站上閘址流量。

(5)汛期幅度窄，操作實現難。

吉牛水電站水庫排沙運用水位高程為2 375 m，而水庫運行死水位高程也是2 375 m，從目前看無任何調節空間。

從對目前水文資料進行統計分析，汛期6、7、8、9、10月份來水大于額定引水流量，且來水中含沙量大。為了避免其對水輪機的磨損和入庫推移質及部分懸移質粗沙在庫內逐漸淤積，需要將水庫水位在排沙運用水位高程2 375 m運行。

(6)設備運行新，管理摸索長。

該電站的水情測報系統和水調自動化系統的數據模型建立在歷史水文數據的統計基礎之上，只具有一定的參考性，加之統計數據本身就存在一定誤差，從而使兩個系統推算出的數據有一定的偏差。

在實際運用過程中，兩個系統的配合使用實現來水的預報、預測本身就是一種允許偏差的算法，加之實際來水變化明顯、幅度加大，數據統計正確難度較大，無法對設計數據做到及時、準確地修正。

3.3 預防措施

(1)提前思考，做好準備。

吉牛水電站庫容較小，受上游來水影響較大。出于對吉牛水電站的安全考慮，吉牛水電站的運行方式需隨上游來水變化調整電站的運行方式，密切關注吉牛水庫壩前水位，提前做好預算，做好上游來水、發電用水、水位控制三者之間的控制關系，避免出現開閘調節不及時而造成洪水漫壩事故、調節不及時影響發電事件以及關閉不及時造成引水隧洞進氣的嚴重后果。特別是主汛期，應及時關注天氣預報，對突發暴雨及長時間高強度降水的預警信息加強重視。

(2)加強培訓，做好應變。

加強對運行值班人員進行水庫調度知識的培訓，將水庫調度和電力調度同樣重視，甚至更高。在確保水庫調度安全的情況下，逐步開展發電調度、優化調度以及防洪調度等方面的知識培訓以提高經濟指標。

(3)嚴格執行規范，避免人造洪峰。

因閘首和廠址之間脫水河段較長，每逢采取較大棄水之前或者是向下游棄水變化加大，應做好區間河道的預警預報工作。

首部樞紐閘門的啟閉應嚴格按水庫調度方案執行。在閘門進行操作時，嚴禁水庫在高水位(枯期運行水位)時同時開啟所有閘門下調水位或突然陡增流量向下泄洪，以避免出現下泄流量大于天然洪水流量，從而造成人為加大下游洪水流量的不良后果。

(4)合理解決水庫排沙需要。

首部樞紐布置的關鍵問題在于合理、妥善地解決引水防沙與泄洪排沙的矛盾，在實際運行中，對于水庫沉沙的運行方式，應根據實際情況不斷完善和調整，提出更加適合于工程的閘門開啟和水庫運行方式。

(5)建立完善的水情測報系統和水調自動化系統。

目前，革什扎河流域僅建有一個水文站(布科水文站)，一個雨量站(邊耳雨量站)，無法滿足運行期優化調度的要求。建設水情測報系統，能及時采集、傳遞各遙測水位站、雨量站的實時數據，增長預見期，為預報調度贏得時間和主動，確保電站安全防洪度汛。

(6)及時修正數據，增強可靠性。

加強水情測報系統、水調自動化系統的管理，定期對數據資料進行統計分析，在實際應用過程中進行驗證，確保數據連續、可靠、穩定，并對兩套系統的基礎數據進行修正，以增加數據的準確性和指導性。

(7)建立水庫泥沙監測系統。

吉牛水電站首部樞紐引水排沙矛盾突出，為保持水庫的沉沙庫容和減少引水過機的含沙量，隨時掌握庫區泥沙淤積情況及沖沙時機，初步規劃建立了水庫泥沙監測系統，監測的主要內容為：庫區橫斷面監測、入庫流量觀測、取水口前沿泥沙淤積高程監測、懸移質粗沙水庫沉降效果觀測以及過機含沙量觀測等。

4 結 語

吉牛水電站是投產發電的新電站，筆者根據初設報告，對實際生產過程中可能以及即將遇到的問題、新電站可能遇到的新問題進行了簡單的分析。從保安全和實際生產的需要出發，提前進行了一些思考并提出了相應的應對措施，可為水庫的安全運行、防汛安全以及今后發電計劃、優化調度提供參考。