大渡河干流水庫群防洪與蓄水研究

嚴(yán) 錦 江

(國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司, 四川 成都 610041)

1 研究背景

大渡河干流天然落差4 177 m，水能資源理論蘊藏量31 320 MW，為我國第五大水電基地。大渡河經(jīng)過1983年規(guī)劃，2003年調(diào)整規(guī)劃以及后續(xù)河段優(yōu)化，明確大渡河干流規(guī)劃河段開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪和航運，形成目前3庫28級開發(fā)方案。下爾呷為多年調(diào)節(jié)上游“龍頭”水庫，雙江口為年調(diào)節(jié)上游控制性水庫，瀑布溝為年調(diào)節(jié)中游控制性水庫，猴子巖、長河壩為季調(diào)節(jié)水庫，其余為周調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)或徑流式電站。

大渡河流域梯級電站主要由國電大渡河公司開發(fā)，其開發(fā)的電站包括：雙江口(200萬kW，在建)、金川(86萬kW，在建)、安寧(38萬kW，待建)、巴底(72萬kW，待建)、丹巴(119.66萬kW，待建)、猴子巖(170萬kW，已建)、大崗山(260萬kW，已建)、老鷹巖一級(30萬kW，待建)、老鷹巖二級(37萬kW，待建)、瀑布溝(360萬kW，已建)、深溪溝(66萬kW，已建)、枕頭壩一級(72萬kW，已建)、枕頭壩二級(30萬kW，待建)、沙坪一級(36萬kW，待建)、沙坪二級(34.8萬kW，已建)、龔嘴(77萬kW，已建)、銅街子(70萬kW，已建)；其余電站分別由不同的業(yè)主單位開發(fā)，其中，國電四川公司開發(fā)卜寺溝(36萬kW，待建)水電站；大唐集團負(fù)責(zé)開發(fā)長河壩(260萬kW，已建)、黃金坪(85萬kW，已建)水電站；華能集團負(fù)責(zé)開發(fā)硬梁包(120萬kW，在建)水電站；華電集團負(fù)責(zé)開發(fā)瀘定(92萬kW，已建)水電站；中旭投資有限公司負(fù)責(zé)開發(fā)龍頭石(70萬kW，已建)水電站；中電建集團負(fù)責(zé)開發(fā)下爾呷(54萬kW，待建)、巴拉(70.86萬kW，待建)、達維(30萬kW，待建)、沙灣(48萬kW，已建)、安谷(77.2萬kW，已建)等電站。截至2020年5月，大渡河流域干流已投產(chǎn)電站14座，總裝機1 744萬kW，大渡河公司已投產(chǎn)裝機1 133.8萬kW，占比65%。

由于大渡河流域項目開發(fā)業(yè)主較多，流域梯級電站建成投運也越來越多，但流域尚未建立流域統(tǒng)一調(diào)度機制，并制訂流域統(tǒng)一調(diào)度規(guī)程，為避免產(chǎn)生防洪蓄水矛盾，減少協(xié)調(diào)工作量，實現(xiàn)防洪與興利目標(biāo)有機統(tǒng)一實現(xiàn)大渡河流域開發(fā)的效益最大化，有必要對大渡河的防洪與蓄水進行統(tǒng)一研究規(guī)劃。

2 流域概況

2.1 流域基本情況

大渡河是岷江的最大支流，發(fā)源于青海省境內(nèi)的果洛山南麓，分東、西兩源，東源為足木足河，西源為綽斯甲河，東源為主流，兩源在雙江口匯合后始稱大渡河。干流大致由北向南流經(jīng)金川、丹巴、瀘定等縣至石棉折向東流，再經(jīng)漢源、峨邊、福祿、沙灣等地，在草鞋接納青衣江后于樂山城南注入岷江,全長1 062 km, 流域集水面積77 400 km2(不含青衣江)。按照河道特性及降雨特性區(qū)分，一般以瀘定以上為上游，集水面積為58 493 km2，占全流域集水面積的76.2%；瀘定至銅街子為中游，集水面積為17 440 km2，占全流域集水面積的22.5%；銅街子以下為下游，集水面積為1 017 km2，占全流域集水面積的1.3%[1]。

2.2 流域水文概況

2.2.1 徑流情況

大渡河河口多年平均流量1 500 m3/s,年徑流量470億m3。徑流的季節(jié)變化與降雨季節(jié)變化基本一致，徑流主要集中在汛期，5～10月徑流量占年徑流量的80%以上，6～9月徑流量占全年徑流量的60%以上(圖1和表1)。

圖1 大渡河各站逐月流量變化

2.2.2 洪水特點

(1)上游多復(fù)峰洪水，漲落緩慢，峰型肥胖，一次洪水歷時5～7 d。上游洪峰流量和洪水總量的絕對值都不大。

(2)中、下游產(chǎn)生大面積的大暴雨，可以形成中、下游的大洪水。洪水陡漲陡落，峰型尖瘦，過

表1 大渡河徑流地區(qū)組成(1960～2009年)

程線呈多峰型(或鋸齒狀)，歷時較短(約3 d)，峰高量小。中、下游也有較大部分是上游來水為主的大洪水，漲落比較緩慢，峰型肥胖，歷時較長(一般歷時7～8 d)。

(3)各地區(qū)在主汛期6月、7月內(nèi)發(fā)生年最大洪水的可能性均在65%以上。8月份出現(xiàn)年最大流量的機會較少，約占10%左右，9月份又相對較多，約占20%左右。

(4)從實測和調(diào)查洪水分析，區(qū)間各支流很少同時發(fā)生大洪水，干流與支流洪水遭遇的可能性較小。

3 大渡河梯級水庫防洪

長江上游干支流建庫除滿足所在河流(河段)防洪要求外，配合三峽水庫對長江中下游發(fā)揮防洪作用，其中，岷江(含大渡河)流域可預(yù)留防洪庫容30～40億m3[2]。

3.1 梯級水庫防洪庫容設(shè)置情況

根據(jù)有關(guān)方面意見，大渡河梯級水庫中，擬設(shè)置防洪庫容為：下爾呷8.7億m3，雙江口6.63億m3，瀑布溝由7.3億調(diào)增至11億m3。其他電站大多為日調(diào)節(jié)電站或小庫容，不再設(shè)置防洪庫容。

3.2 梯級水庫的防洪作用

下爾呷、雙江口水庫下游近區(qū)無防洪要求，汛期預(yù)留最大防洪庫容主要是根據(jù)長江總體防洪的安排，對長江中下游防洪。具體調(diào)度方式為：當(dāng)長江中下游發(fā)生嚴(yán)重災(zāi)情洪水時，服從“長江防總”的調(diào)令，適時動用防洪庫容蓄水?dāng)r洪，削減進入三峽水庫的洪量，進而削減長江中下游成災(zāi)洪量的目標(biāo)，是長江中下游總體防洪的組成部分。

瀑布溝水庫預(yù)留的7.3億m3防洪庫容，具體防洪效果如下：當(dāng)洪水主要來自瀑布溝壩址以上時，水庫具有將下游沿江一帶樂山市中區(qū)、沙灣區(qū)、峨邊縣以及沿江堤壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)由不足5年一遇提高到20年一遇。當(dāng)遇到100年一遇洪水時，瀑布溝水庫削減洪峰流量2 420 m3/s，可將成昆鐵路峨邊縣境內(nèi)馬嘶溪至沙坪一號洞出口段的鐵路路基防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前不足20年一遇，基本恢復(fù)到100年一遇。當(dāng)長江川江段、長江中下游防洪需要時，大渡河流域梯級水庫與金沙江等河流水庫聯(lián)合調(diào)度，可使宜賓市中區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)達到50年一遇，可按要求消減長江中下游洪峰流量10余億m3[3]。

3.3 梯級水庫防洪庫容設(shè)置時段

為達到防洪與興利相互協(xié)調(diào)的目的，按照“分期預(yù)留，逐步蓄水”原則預(yù)留防洪庫容。經(jīng)相關(guān)研究，大渡河干流各有調(diào)節(jié)性水庫汛期預(yù)留防洪庫容方式見表2。

表2 大渡河干流有調(diào)節(jié)性水庫防洪庫容預(yù)留方式 / 億m3

4 大渡河梯級水庫蓄水方式

隨著大渡河干流梯級水庫的逐步建成并發(fā)揮效益，天然河道已基本不復(fù)存在，上游水庫調(diào)蓄改變了下游水庫入庫徑流年內(nèi)分配規(guī)律。由于同一流域水文規(guī)律具有同步性，各水庫蓄水時間相近，若不能合理協(xié)調(diào)梯級水庫蓄水次序，會降低下游水庫蓄滿率，影響枯期效益的發(fā)揮。隨著大渡河干流梯級水庫預(yù)留防洪庫容增加，汛末蓄水量增加，會加劇水庫群汛末蓄水矛盾[4-5]。

4.1 汛期有效蓄水水量分析

由于大渡河梯級電站的供電特性，枯水期末水庫須消落到死水位。因此，大渡河干流梯級只能依靠汛期6～10月來水進行充蓄。

對6～10月蓄水時段來水量進行頻率計算，在保證率75%左右選取典型系列，在滿足各電站主汛期6～9月發(fā)一半裝機出力，10月份發(fā)保證出力的基礎(chǔ)上，檢驗汛期各時段可充蓄水量，考慮到下爾呷水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，選典型系列時取保證率為90%，全汛期出力取保證出力。

4.1.1 下爾呷水庫

下爾呷水庫在滿足保證出力的基礎(chǔ)上，各時段累計有效蓄水水量統(tǒng)計，見表3。從表中可知，下爾呷水庫有效蓄水時段集中在6、7月份6月份來水主要用充蓄枯水期消落水位至汛期控制水位間的庫容，7月份則是控制下爾呷后續(xù)蓄水工況以及枯水期興利效益發(fā)揮的關(guān)鍵時段但考慮到7月份為長江中下游洪水主汛期，是上游水庫預(yù)留防洪庫容的時段。因此，下爾呷水庫應(yīng)采取逐步蓄水的方式預(yù)留防洪庫容。

表3 下爾呷水庫各時段累計有效蓄水水量統(tǒng)計 /億m3

4.1.2 雙江口水庫

雙江口水庫在滿足出力要求的基礎(chǔ)上，各時段累計有效蓄水量統(tǒng)計，見表4。從表中可知，相對于雙江口水庫6.63億m3防洪庫容預(yù)留空間而言，該水庫7月后續(xù)來水量為11.8億m3，可滿足預(yù)留防洪庫容后的蓄水要求。

表4 雙江口水庫各時段累計有效蓄水水量統(tǒng)計 /億m3

4.1.3 瀑布溝水庫

瀑布溝水庫在滿足出力要求的基礎(chǔ)上，各時段累計有效蓄水量統(tǒng)計，見表5。從表中可知，相對于瀑布溝11億m3防洪庫容預(yù)留空間而言，該水庫7月后續(xù)來水量為17.1億m3,可滿足預(yù)留防洪庫容后的蓄水總量要求但8月份有效水量相對于7月份大幅減少，一方面是遵循徑流年內(nèi)分配規(guī)律，另一方面主要是上游水庫在此時段集中蓄水而導(dǎo)致瀑布溝水庫入庫水量減少。因此，為保障瀑布溝水庫后續(xù)蓄水能力，一是要盡可能安排上游梯級提前攔蓄，二是瀑布溝水庫在確保防洪安全的前提下，8月份要適度蓄一部分水量，以緩解9、10月份的蓄水壓力。

表5 瀑布溝水庫各時段累計有效蓄水水量統(tǒng)計 /億m3

5 結(jié) 語

大渡河干流規(guī)劃河段具有防洪開發(fā)任務(wù)，除滿足大渡河自身河段防洪要求外，還配合三峽水庫對長江中下游發(fā)揮防洪作用。大渡河梯級水庫中，具有調(diào)節(jié)能力的水庫按照“分期預(yù)留，逐步蓄水”原則預(yù)留設(shè)置防洪庫容：下爾呷8.7億m3，雙江口6.63億m3，瀑布溝11億m3。其他電站大多為日調(diào)節(jié)電站或小庫容，不再設(shè)置防洪庫容。

大渡河控制性水庫枯水期末水庫消落到死水位，需依靠汛期6～10月來水進行充蓄。下爾呷水庫有效蓄水時段集中在6、7月份，雙江口蓄水時段主要在7月份，瀑布溝水庫在確保防洪安全的前提下，8月份要適度蓄一部分水量，以緩解9、10月份的蓄水壓力。通過合理協(xié)調(diào)梯級水庫蓄水次序，下游水庫蓄滿率得到提高。

大渡河流域項目開發(fā)業(yè)主較多，建議有關(guān)方面盡快建立流域統(tǒng)一調(diào)度機制，制訂流域統(tǒng)一調(diào)度規(guī)程，避免產(chǎn)生防洪蓄水矛盾，減少協(xié)調(diào)工作量，從而實現(xiàn)防洪與興利目標(biāo)有機統(tǒng)一，實現(xiàn)大渡河流域開發(fā)的效益最大化。