蒲石河抽水蓄能电站上水库防洪调度方案研究

车兆瑞 ,王相波 ,李晓军

(1.吉林省防汛机动抢险队，吉林 长春 130022；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021)

蒲石河抽水蓄能电站上水库防洪调度方案研究

车兆瑞1,王相波2,李晓军2

(1.吉林省防汛机动抢险队，吉林 长春 130022；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021)

蒲石河抽水蓄能电站是我国东北地区建成的第一座大型纯抽水蓄能电站，担负着东北电网和辽宁省电网的调峰、调频及事故备用等任务。在确保电站度汛安全的前提下，对上水库科学地进行防洪调度，对合理管理洪水资源，提高水能利用率，确保电站安全稳定运行，及效益发挥十分必要。

蒲石河抽水蓄能电站;防洪调度;安全稳定运行

1 基本情况

1.1 流域概况

蒲石河为鸭绿江下游右岸的一级支流，发源于辽宁省宽甸满族自治县县城以北约23 km的四方顶子，由北向南流贯宽甸满族自治县全境，在鸭绿江干流的太平湾水电站坝址以下约5 km处汇入鸭绿江，河道全长121.8 km，流域面积1212 km2。西北与叆河流域相邻，东北与半拉江流域接壤，东南与鸭绿江干流毗邻，以南约70 km为黄海，流域南低北高，最高点高程1270 m，河口处高程约 30 m，最大高差约1200 m，流域上游平均高程多为500 m～800 m，中下游段为100 m～500 m。河道弯曲狭窄，河道平均宽度在100 m～500 m，河道平均比降为2.44‰，凹岸一般紧连陡峻的山体，凸岸为河漫滩，多由卵石组成，向上为二级台地或山体等，河道比较稳定。

蒲石河流域在地形的辐合抬升作用下，易形成暴雨和大暴雨，使得本流域常成为辽东暴雨中心及整个东北地区暴雨高值区。形成暴雨的主要天气系统有台风、华北气旋、冷锋、静止锋和江淮气旋等[1]，其中，以台风型天气系统出现的暴雨最为强烈，其产生的暴雨笼罩范围较广，降雨强度大。暴雨多发生在6月—9月，以7月、8月份出现的次数最多，且量级大，多数降雨量主要集中在24 h之内[1]。据本流域实测降雨资料统计，一次较大的暴雨过程持续时间一般为1～2 d，最短的不到20 h，最长的60 h左右，因流域面积小，一次降雨过程能笼罩全流域。

1.2 工程概况

蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁省宽甸满族自治县境内，鸭绿江右岸支流蒲石河河口上游约20 km处，距丹东市60 km，电站总装机容量1200 MW，共安装4台单机容量为300 MW的可逆式水泵水轮机组，担负着调峰、填谷、调频及紧急事故备用等任务[1]。电站上水库位于长甸镇东洋河村泉眼沟沟首，正常蓄水位392.0 m，死水位360.0 m，兴利库容1040.3万m3。坝址以上集水面积1.12 km2，坝址以上河道全长约1.0 km，比降91.1‰，库区平均海拔约360.0 m，泉眼沟枯水季节断流，汛期无雨期间流量很小。上水库拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶全长714.0 m，坝顶宽10.0 m,坝顶高程395.5 m,最大坝高78.5 m,坝上、下游坡比均为1∶1.4，大坝最大底宽237.3 m[1]。拦河坝按200 a一遇洪水设计，1000 a一遇洪水校核[1]。考虑发电水量在上下水库间循环，洪水可通过引水发电系统下泄，上水库不设置专门泄洪设施，遭遇超标准洪水时，需加强水情预报，提前采取放水发电措施降低坝前水位。

蒲石河抽水蓄能电站距辽宁省负荷中心区较近，地理位置优越，是东北电网和辽宁省电网的骨干调峰电源，是辽宁省境内建设条件较好的抽水蓄能电站电源点，也是我国东北地区建成的第一座大型纯抽水蓄能电站，电站运行后，对东北电网的安全稳定运行及地区经济发展产生巨大的作用。

2 边界条件

(1)特征水位及库容：正常蓄水位392.0 m，死水位360.0 m，设计洪水位393.6 m,校核洪水位394.0 m。总库容1247万m3,兴利库容1040.3万m3,调洪库容102.4万m3,死库容95.0万m3[1]。

(2)机组参数：机组额定水头308.0 m，最大水头329.7 m，最小水头287.9 m，机组额定流量444 m3/s，单机流量111 m3/s，装机台数4台，单机容量300 MW[1]。

(3)水库淹没：在高程350.0 m以下，搬迁一户，共5人，房屋面积380.84 m2，耕地面积1.73 hm2，正常蓄水位以上没有耕地和人口。林地按正常蓄水位392.0 m处理，高程392.0 m以下林地面积42.07 hm2，已处理完毕。发生洪水时正常蓄水位以上为临时淹没，根据水电工程移民安置规划设计规范，该部分不再进行处理。

(4)环库公路：上水库环库公路是蒲石河电站对外永久交通公路的一部分，线路起点为上库坝左坝头，终点为上库坝右坝头，全长3.7 km。路基设计防洪标准为25 a一遇重现期洪水，对应的洪水位393.05 m,环库公路设计路面高程为395.5～397.5 m，高于上水库坝顶高程395.5 m。环库路在库岸坡侧设置有栏杆，栏杆基础为50 cm高混凝土墙，起到防浪作用。

(5)大坝安全：上水库挡河坝坝顶高程为395.5 m,是由校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位+地震三种工况比较后由设计洪水位控制，即上水库设计洪水位393.6 m是大坝安全的主要控制条件。

3 防洪调度方案拟定

通过对蓄水安鉴阶段洪水设计成果分析，1000 a一遇及200 a一遇洪水24 h洪量分别增加了33.0%和27.5%，对洪水水位影响较大；而库容曲线中库容的增量略有增加又降低了部分水位的增长，综合分析二者的影响程度可知调洪水位还会增高，因此，为达到控制上水库洪水位的目的，防洪度汛方案的拟定应该从机组参加泄流和降低汛期运行水位两个方面考虑再综合确定，方案一：水位壅高、机组参加调洪预泄方案；方案二：主汛期降低运行水位方案。

3.1 方案一：水位壅高、机组参加调洪预泄方案

水位壅高、机组参加调洪预泄方案，是根据库区淹没影响实际处理情况，采用水库水位适当壅高后再通过机组发电预泄的防洪调度方式。

汛期壅高水位运行时，当汛期上水库发生不同频率洪水且水库水位由正常蓄水位壅高到392.5 m时，电站开启一台机组发电0.52 h或2台机组发电0.26 h泄洪运行，发电下泄水量为20.6万m3，相当于削减设计标准洪水的22%、校核标准洪水的16.6%。从洪水洪量分析看，蒲石河上水库洪水24 h洪量主要集中在3.4 h以内，占总量的74.8%左右。表明大洪水时段远大于需要机组泄洪的时间，水库有充足时间进行泄洪度汛，因此，从电站发电泄洪角度分析该调度运行方案是安全的、可行的。另外，从电力系统对蒲石河抽水蓄能电站运行要求分析，在蒲石河发电厂并入东北电网调度协议中明确“保证蒲石河水库安全，满足水库上下游防护对象安全的要求”，因此，当蒲石河抽水蓄能电站上水库汛期需要泄洪时，电力系统能够满足电站正常发电运行要求。

若水库水位没有达到392.5 m就开始发电，会产生因后期来水不足、造成水位降到正常蓄水位392.0 m以下的情况，影响电站正常运行和效益发挥；若水位在392.5 m以上开始发电运行，虽然同样能够达到控制洪水位的目的，但考虑发电水位越高，对防洪调度越困难，因此，推荐上水库水位达到392.5 m时，机组发电参与调洪的调度方案。方案一上水库调洪成果见表1。

从表1可见，采用防洪预泄方案一，各频率调洪水位与原设计调洪成果相比，均满足要求，表明该调度方案可行。

3.2 方案二：主汛期降低运行水位方案

主汛期降低运行水位方案。考虑原电站设计发电库容中有预留10%的余度(78.5万m3)及新增的有效库容(11.3万m3)，两者库容和为89.8万m3，在保证电站正常调峰发电及事故备用前提下，将主汛期发电水位由392.0 m降低到391.74 m(相应有效库容1027.9万m3)，仍大于调峰发电及事故备用库容之和950万m3运行，即上水库主汛期洪水起调水位为391.74 m。方案二上水库调洪成果见表2。

表1 方案一 上水库调洪成果

表2 方案二 上水库调洪成果表

从表2可见，频率0.5%洪水位为393.6 m，与原设计一致。考虑坝顶高程是由设计洪水控制的，其它标准洪水对上水库基本没有影响，因此，采用主汛期降低运行水位到391.74 m方案，表明该调度方案可行。

4 防洪调度方案推荐

经防洪调度方案一与防洪调度方案二相比较综合分析，方案一不需要改变水库原有设计的主要参数，实际运行中不降低电站发电效益，操作方便、简单易行，对上水库淹没不会产生影响，也不影响上水库的环库公路安全(环库公路设计标准p=4%，相应洪水水位393.05 m)；方案二需改变水库原有设计的主要参数，需重新上报审批上水库各项基本参数，程序繁琐、涉及问题较多、操作复杂，且因在汛期降低水位运行降低了电站的发电效益，因此，经方案对比综合分析，推荐防洪度汛方案一，即水位壅高、机组参加调洪预泄方案做为蒲石河抽水蓄能电站上水库的防洪调度方案。

[1] 陈学德，王海政，高洁，等.辽宁浦石河抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定报告[R].北京：中国水电工程顾问集团有限公司，2013.

车兆瑞(1963-)，男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工工作。E-mail:593363315@qq.com

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