獅子灘水電站水庫汛期運行水位的變化與管理

蔡 界 清

(重慶中電獅子灘發電有限公司，重慶 長壽　401220)

獅子灘水電站水庫汛期運行水位的變化與管理

蔡 界 清

(重慶中電獅子灘發電有限公司，重慶 長壽401220)

摘要：對獅子灘水電站水庫汛期歷史防洪限制水位的變化及由來進行了介紹，針對有關問題，提出了相應的改進建議。

關鍵詞：獅子灘水電站；水庫；汛期運行水位

1概述

獅子灘水電站為龍溪河梯級的龍頭電站，位于重慶市長壽區境內，座落在長江左岸一級支流龍溪河上，是國家“一五”計劃的重點工程之一，于1954年8月開始施工，1956年10月下閘蓄水、第一臺機組投入運行，1957年3月底工程竣工。

獅子灘水電站樞紐工程的主要任務是以發電為主，兼顧防洪、灌溉、旅游等綜合利用。對于永久性擋水和泄水等主要建筑物，原設計報告中將其定為Ⅱ級建筑物，按100 a一遇洪水設計，1 000 a一遇洪水校核。1990年大壩首輪安全定期檢查時，根據《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》(山區、丘陵區部分)SDJ12—78及其《補充規定》，復核確定為二等(大(2)型)工程，主要建筑物為2級，設計洪水重現期為100 a，校核洪水重現期為2 000 a。水庫原設計汛期防洪限制水位高程為346.5 m，設計洪水位高程為347.75 m，校核洪水位高程為348.9 m，正常蓄水位高程為347 m，死水位高程為328.5 m。水庫總庫容原設計為10.27億m3，有效庫容 7.48億m3，防洪庫容1.93億m3，死庫容1.15億m3，水庫具有多年調節性能。

獅子灘水電站大壩下游20余km河道范圍內建有3個日調節梯級電站，且原設計大壩正常運用洪水標準均按50 a設計，其中第二級上硐大壩非常運用洪水標準為500 a，相應最大過壩流量為3 600 m3/s；第三、四級回龍寨、下硐水電站大壩非常運用洪水標準為200 a，相應最大過壩流量均為2 700 m3/s。梯級電站標準不協調，洪水調度分級控制復雜。鑒于龍溪河梯級電站相互銜接，其防洪安全視為整體，下游梯級電站與大壩的安全運行均有賴于獅子灘水電站龍頭水庫的調節，其汛期運行水位對整個梯級電站的安全經濟運行將產生重要影響。

2歷史防洪限制水位的變化及原由

獅子灘水庫59 a來的汛期運行水位均是經過對當時工程運用的實際條件、洪水變化復核后，由上級主管部門和地方水行政主管部門及防汛部門批復的。

2.1原設計方案及完善階段

1954年，獅子灘水電站(原稱601—1工程)技術設計由原電力工業部北京水電設計院完成。在洪水調節計算中考慮了12 h洪水預報，擬定汛期運行水位高程為347 m.。但考慮到下游三個梯級電站將陸續建成，洪水預報條件還不夠完善，遂建議汛期運行水位按高程346 m控制。

1956年獅子灘水電站下閘蓄水后，流域連續發生枯水年，經洪水復核，其成果均小于1954年技術設計數據，因此而誤認為原設計成果偏大，泄洪道尺寸偏大，加之大洪河電站缺少泄洪設施；遂于1959年二季度將獅子灘水電站中的第5孔閘門拆遷至大洪河電站使用，導致其泄洪能力大大降低。1962年汛期首次泄洪后，成都勘測設計院(以下簡稱成勘院)對洪水進行了全面復核和修改，并首次對分期設計洪水進行了計算，但其成果未運用，遂于1964年提出了《水文工程檢查復核報告》。根據洪水復核成果，成勘院于1965年汛前提出了《獅子灘水庫水利計算與汛期防洪調度報告》。考慮到獅子灘壩址到下硐水電站大壩區間無實測水文資料，而區間設計洪水定為200 m3/s。為確保下游3個日調節梯級電站大壩的安全，獅子灘水庫在發生200 a一遇洪水時，獅子灘水庫控泄2 500 m3/s流量，成勘院研究并分析了4孔和5孔閘門方案的汛期防洪限制水位，要求恢復第5孔閘門，以確保非常運用洪水標準時的大壩安全，并將汛期5～10月防洪限制水位確定為高程346.5 m(5孔閘門方案)。

2.2下硐水電站大壩不正常運行期

下硐水電站為龍溪河梯級電站中的第四級電站， 于1958年7月建成。原設計報告考慮到長江三峽電站建成后其將被回水淹沒，根據水力發電建設總局于1956年及1957年下達的設計任務書及其補充文件規定與批復：“下硐電站可按臨時性或降低設計等級的建筑物來考慮，按照規范，降低一級進行設計，設計洪水按3級設計，建筑物結構按4級設計，參照蘇聯建筑法規標準，大壩按50 a設計，200 a校核，最大過水能力為2 700 m3/s”。下硐水電站由于大壩右岸非溢流壩段壩基巖體為碳質粘土巖，施工時未挖至設計高程，削減了斷面，以至于抗滑穩定安全系數偏低。1968年汛期，獅子灘水庫泄洪流量為1 530 m3/s時，發現下硐大壩在過流時產生異常響聲和震動。 1970年，獅子灘壩址到下硐水電站大壩區間發生了一次特大暴雨洪水，推算區間最大流量為1 190m3/s，為原設計值的6倍。為確保下硐大壩安全，重慶電業局以[70]渝革生字31號文批復，下硐電站大壩未加固之前，獅子灘水庫近期防洪限制水位為高程346 m。運行單位從安全計，實際運行時按高程345.5 m控制。

1970年，運行管理單位按成勘院要求恢復了獅子灘水庫第5孔閘門，使其最大泄洪能力達4 900 m3/s。由于獅子灘壩址到下硐水電站大壩區間發生了大洪水，1977年，對區間設計洪水進行了復核，提出了《龍溪河獅子灘水庫及大洪河水庫1977年汛期措施報告》([77]蓉設革規字049號)后，經上級主管部門同意，1977年至1983年防洪限制水位為高程345 m，1984～1986年又按高程345.5 m運行。

20世紀80年代初，運行管理單位開展了下硐電站大壩加固處理的前期工作。1986年，大壩加固工程完成，恢復了其設計標準，安全隱患消除。考慮到大壩加固后未經大洪水考驗，經上級主管部門批復同意，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m運行。

2.3水電站水庫大壩首輪安全定期檢查復核

1987年9月，原水利電力部頒發了《水電站大壩安全管理暫行辦法》。1988年9月，原能源部頒發了《水電站大壩安全檢查實施細則》，從此，水庫大壩安全管理全面進入安全定期檢查時期。1990～1995年，先后完成了獅子灘、上硐、回龍寨、下硐大壩的首輪安全定期檢查，均對工程等級及洪水標準、洪水與防洪調度進行了全面復核。特別是通過對獅子灘壩址到下硐水電站大壩區間設計洪水及設計洪水地區組成進行了深入的復核及防洪調度計算后，研究并確定了最佳的洪水地區組成和防洪調度操作規則，經四川省電力工業局批復，在充分發揮獅子灘水庫攔蓄洪水作用的前提下，上硐、回龍寨、下硐大壩的洪水標準均定為正常運用洪水標準，即50 a，非常運用洪水標準統一為500 a，500 a及其以下洪水，獅子灘水庫下泄流量加區間流量不得超過2 700 m3/s。從此，梯級電站等級標準相互協調，聯合調度靈活簡化，經防洪調度復核，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m不變，校核洪水位比原設計最高洪水位高程348.9 m低0.56 m，防洪安全具有較大的安全裕度。

2.4水庫分期設計洪水及防洪發電控制研究及運用

為安全計，均以降低水庫汛期防洪限制水位為措施，汛期5～10月采用不變的水位定值進行常規計算及控制，獅子灘水庫防洪限制水位按高程346 m運行，其比原設計高程346.5 m和正常蓄水位高程347 m都低，從而造成汛期不能蓄水、水量利用不充分、汛后又蓄不到水而導致發電水頭降低、枯期供水減少，從而影響到整個梯級電站的發電經濟運行，防洪與發電的矛盾突出。為此，運行管理單位與四川華陽勘察設計總所成勘院分所合作，于1995～1996年開展了獅子灘水庫分期設計洪水及防洪發電控制運用研究，在歷次洪水與防洪調度復核的基礎上，分析研究了流域暴雨洪水季節性變化規律及成因，將5～7月劃分為前汛期，8～10月劃分為后汛期，分期并跨期取樣統計進行分析并充分考慮了歷史洪水，對分期設計洪水進行了計算分析，擬定了多種分期限制水位方案進行防洪調度計算與分析，在確保安全的前提下，推薦確定5～7月前汛期限制水位高程為346.5 m，8～10月后汛期限制水位高程為347 m。其成果于1995年8月和1996年6月通過了四川省電力工業局組織的兩次審查，為水庫實施分期控制運行提供了依據，但未編制洪水調度方案報批，防洪限制水位仍執行高程346 m。

1996年7月，龍溪河流域連續發生了4次中小洪水。7月24日，水位上漲至高程346.7 m。結合水文氣象預測，預計流域將進入高溫伏旱期，同時將跨入后汛期。依據上述研究成果并對其進行分析，在確保安全的基礎上利用洪水多發電，洪水全部攔蓄，未開閘泄洪，當年龍溪河梯級電站節水增發電量達2 900萬kW·h，水庫調度取得的效益顯著。

1998年汛期發生中小洪水13次，均集中于7～8月，為減輕長江中下游抗洪搶險壓力，在重慶市防汛指揮部的統一指揮下，充分利用了水情自動測報系統和分期設計洪水及防洪發電控制運用研究成果，水庫實施攔洪、預泄及錯峰調度，最高攔洪水位高程為346.77 m，開閘泄洪10次，水庫水位有70余天超過高程346 m運行，當年節水增發電量達2 320萬kW·h，防洪與發電效益明顯。

2000年來水集中在后汛期8～10月，發生了6次中小洪水，三次泄洪關閘后回升水位接近高程346.8 m，減少了泄洪棄水，10月末水庫蓄滿，年末水位達高程345.68 m，為電網迎峰度冬提供了出力和電量。

經過多次實際運行調度，運行管理單位在水庫分期控制運用、利用洪水資源方面積累了一定的經驗。獅子灘大壩經大壩安全定期檢查為正常壩，水情自動測報系統運行正常，洪水預報正確率在90%以上，工程運用條件較好。2002年編制了汛期洪水調度方案并向上級主管部門報批，水庫實施分期調度控制運用并首次提出了水位控制的變動區間。

2.52002年廠網分離以來

在進行獅子灘水電站水庫大壩第二次安全定期檢查時，運行管理單位于2004年委托成勘院對分期設計洪水、防洪調度與能量指標進行了復核，設計洪水與1996年分期設計洪水及防洪發電控制運用研究成果相比無變化。運行管理單位從保證工程安全和提高電站發電效益綜合考慮，推薦獅子灘水庫前汛期防洪限制水位高程為346.3 m，后汛期防洪限制水位高程為347 m。

同年，水庫運行單位以歷次水文與洪水調度復核成果、水庫庫容復核和分期設計洪水與分期發電控制運用研究成果為技術依據，結合工程運用條件和防汛要求，編制了汛期洪水調度計劃方案并向重慶市水利局和防汛部門首次報批并得到批復，同意獅子灘水庫前汛期(5～7月)防洪限制水位高程為346.3 m，后汛期(8～10月)防洪限制水位高程為346.8 m。目前仍執行以上分期控制運行水位。

獅子灘水庫汛期歷史防限水位變化情況見表1。

3問題與建議

(1)獅子灘水庫降低汛期運行水位的主要原因為下硐水電站大壩存在安全隱患和洪水條件發生變化。

(2)為確保工程安全，長期采取降低汛期運行水位的措施，電量損失較大。如獅子灘水庫汛期運行水位從高程346.5 m降至346 m，其庫容差為3 000萬m3，梯級電站電量損失約1 000萬kW·h；汛期運行水位從高程346.5 m降至345 m，其庫容差為9 300萬m3，梯級電站電量損失約3 100萬kW·h。從1962年首次泄洪到2000年，獅子灘多年調節水庫實際發生了21個泄洪年，其間的發電量損失相對較大。

(3)2004年，在進行分期設計洪水、防洪調度與能量指標進行復核時，采用的設計洪水過程線及調洪原則與1996年分期設計洪水及防洪發電控制運用研究成果完全一樣，但兩次調洪結果不一致：對于前汛期(5～7月)的防洪限制水位，前者為高程346.3 m，后者為高程346.5 m。對此，應在下次大壩安全定期檢查時對洪水和防洪調度做進一步的專題復核。

(4)在實施水庫分期調度中, 防洪限制水位前汛期(5～7月)高程為346.3 m，后汛期(8～10月)高程為346.8 m是一條不可逾越的“水位紅線”，在實際運行時，易造成過分強調“水位紅線”控制、損失攔蓄洪水及錯過蓄水的時機。如果7月中下旬發生中小洪水，水庫水位也只能按高程346.3 m控制。但通常是后期將進入川東高溫伏旱期，為了電網迎峰度夏，水庫水位消落過快，或者為了抗旱保水，只能減少發電出力運行。既使是9～10月發生中小洪水，水庫水位也只能按高程346.8 m控制，汛末通常難以蓄到正常蓄水位，從而導致水庫蓄滿率較低。據統計，水庫運行59 a來，平均2 a發生一個泄洪年，平均5.4 a蓄滿一次，汛末水庫蓄滿率僅為18.6%。為了在安全的基礎上充分利用水資源，應當進一步研究并分析水庫來水特性，完善分期調度方案，明確跨期運用方式及后汛期過度蓄水時間。

(5)關于水庫中小洪水資源的利用。進入21世紀，隨著國家水資源的地區不平衡和相對匱乏，在對洪水的認識上，已從洪水控制向洪水資源利用發生轉變。2002年以來，國家防總在全國選擇了若干有代表性的水庫進行了汛限水位設計與運用研究試點，并開展了水庫汛限水位動態控制方法等課題研究。水庫汛限水位動態控制已在某些水庫進行了試點，在確保安全的前提下提高了水資源綜合利用效益。但直至目前，國家防汛法律、法規及有關調度規程均要求按靜態汛限水位實施水庫調度工作，其尚未在法律、法規層面上得到認可。

從獅子灘水庫多年的運行實踐看，在地方防汛部門的指揮下，經歷了水庫攔洪、錯峰、預泄調度。當預報發生較大洪水時,應按批準的汛期洪水調度方案嚴格執行，而中小洪水為流域常遇洪水，應結合可靠的洪水預報并利用天氣預報信息，對水庫實施中小洪水資源利用，采取預報調度措施，不存在水庫工程等防汛安全問題。筆者認為：為了發揮獅子灘水庫的綜合利用效益，在完善水庫分期調度方案的基礎上，需進一步研究制訂中小洪水控制與利用方案，其成果應按防汛管理程序審查并報批。

蔡界清(1962-)，男，江蘇無錫人，高級工程師，學士，從事水電站水庫預報調度及防汛管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

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收稿日期:2014-12-11

文章編號:1001-2184(2015)02-0075-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV697;TV62;TV12

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