平寨水库对普定水电站的洪水影响分析

孔祥波，周 皞，肖 鹏

(1.3贵州黔源电力股份有限公司，贵阳 550002；2. 贵州省气象服务中心，贵阳 550001)

0 前 言

三岔河发源于贵州毕节地区威宁县盐仓镇乌蒙山脉，由花鱼洞、黑鱼洞和石缸洞的三股地下涌水形成，三岔河全长325.6km，全流域面积7264km2。三岔河干流上分布着黔中水利枢纽平寨水库、普定及引子渡水电站，其中平寨水库建成于2015年，普定水电站在平寨水库下游72km，于1995年建成。

平寨水库建成以后，在一定程度上改变了普定水电站的洪水组成，影响普定水电站的防洪调度、发电调度及经济指标。受平寨水库影响，普定水电站实际运行特征较原设计已发生变化，为实现三岔河流域洪水资源化利用，提高梯级水电站水量利用率，有必要分析普定水电站的洪水组成，提出平寨水库影响下的普定水电站洪水调度方案。

图1 三岔河流域水系图

1 水库水电站基本情况

平寨水库坝址以上控制流域面积3492km2，正常蓄水位1331m，死水位1305m，调节库容4.48亿m3，总库容10.89亿m3，具有年调节性能，电站装机容量136MW，多年平均年发电量3.393亿kWh，满发流量124m3/s。工程等别属Ⅰ等，工程规模为大(1)型，大坝防洪标准按500a一遇洪水设计，设计洪峰2970m3/s；5000a一遇洪水校核，校核洪峰3780m3/s。平寨水库不承担下游防洪任务，防洪运用方式简单，即只满足自身安全即可。平寨水库大坝校核洪水位1333.52m，设计洪水位1331.83m。平寨水库起调水位1331m，对应下泄流量为2042m3/s，相当于平寨坝址50a一遇洪峰(2140m3/s)。

普定水电站坝址以上控制流域面积5871km2，坝址多年平均流量121m3/s。水库正常蓄水位1145m，死水位1126m，汛期6月-8月5日设置防洪限制水位1142m，水库总库容4.01亿m3，调节库容2.48亿m3，水库具有不完全年调节能力。普定水电站装机容量75MW，满发流量188.4m3/s，保证出力13.9MW，多年平均发电量3.16亿kWh。工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型。拦河大坝为碾压混凝土拱坝，大坝设计洪水标准为100a一遇(P=1%)，大坝校核洪水标准为1000a一遇(P=0.1%)。

2 平寨水库对普定实测洪水影响

2.1 平寨水库运行水位分析

平寨水库在主汛期不同水位情况下拦蓄洪水作用不同，对下游普定水库洪水的影响也不同，为此对平寨水库在汛期经常出现的水位进行分析。

1)根据平寨水库的运行调度设计报告，平寨水库一般在汛末均需蓄水至正常蓄水位1331m。

2)通过径流调节长系列计算，发现只有3个年份的6月初平寨水库会高于死水位，表明在6月初有94%的年份平寨水库水位在死水位附近。

3)根据径流调节长系列计算成果，分析6、7、8各月月初平寨水库的运行平均水位，分别为1305m、1315m及1325m，详见表1。

表1 平寨水库径流调节计算成果月初库水位统计

4)平寨水库可以蓄到正常蓄水位1131m的最早时间在8月初，此时普定水库的主汛期基本已结束。

表2 平寨水库汛期运行特征水位可提供的蓄洪库容

根据平寨水库各月统计的平均库水位计算6、7月可提供的蓄洪库容(详见表2)。6月平寨水库平均运行水位1310m，此时可用于蓄洪的调节库容有3.77亿m3，根据三岔河流域水文站龙场桥、牛吃水、阳长、徐家渡等资料统计，三岔河流域一场洪水过程洪量主要集中在3d洪量，6月平寨水库提供的滞洪库容3.77亿m3，接近平寨水库300年一遇洪水3d洪量；7月平寨水库运行水位多在1320m附近，此时可用于蓄洪的调节库容有2.12亿m3，接近平寨水库10年一遇洪水3d洪量。因此若能在汛期实现平寨、普定及引子渡水库水电站上、下游间的梯级联合调度，在保障平寨水库自身防洪安全的前提下，利用平寨水库调节库容进行削峰错峰[1]，普定水库将只需调节平普区间的洪水，从而显著提高梯级水库水电站的洪水资源利用水平。

2.2 平寨水库运行对普定水文情势影响

上游年调节的平寨水库建成后，对下游普定水库水文情势影响主要表现为，径流的年内分配变化，以及入库流量由天然河道流量变成人为调度控制。

表3 普定水库月平均入库流量年内分配变化对比表(平寨未建成蓄水)

表4 普定水库月平均入库流量年内分配变化对比表(平寨建成蓄水)

从表3、表4普定水库入库月平均流量变化来看，6月份由于平寨水库蓄水，普定水库入库流量从原来的289.8m3/s减少到218.6m3/s，减少了71.2m3/s，减少比例达24.6%；7月份普定入库流量从325.0m3/s减少到242.6m3/s，减少了82.4m3/s，减少比例25.4%。枯水期平寨水库利用蓄水发电，加大了普定水库枯期入库流量，平寨水库建成前12月到次年4月普定水库平均入库流量为22.4m3/s，平寨水库建成后，普定水库平均入库流量为36.4m3/s，增加比例为62.7%。从普定入库径流汛期减少程度看，平寨水库建成后，将减少普定水库汛期的泄洪弃水。

2.3 平寨水库对普定实测洪水影响

平寨水库蓄洪库容与汛期时间有关，因此，根据前述不同月份平寨水库的运行水位，所具有的滞洪调洪空间来分析平寨水库对普定水电站入库洪水的影响。

2.3.1 6月份的洪水影响

普定水电站坝址年最大实测洪水过程，发生在6月份的有1964年、1965年、1976年、1977年、1978年、1980年、1982年、1985年、1988年、1990年共10场，各场洪水对应平寨水库坝址的洪水特征值统计如下，详见表5。

表5 6月份平寨坝址实测洪水统计值

从平寨水库坝址实际发生洪水过程看，6月份多年平均调节库容是3.77亿m3，大于实测洪水最大3d洪量。以上统计说明，6月份平寨水库拥有的滞洪库容能将其坝址以上全部实测洪水装于库内，普定水库只需调节平普区间洪水即可。发生于6月份的年实测最大洪水，平普区间洪水特征值与普定天然洪水特征值见表6。从表6中可看出，平寨水库对普定水库6月份洪水削峰作用明显，对普定水库6月份安全度汛有利。

表6 6月发生实测洪水平普区间及普定坝址洪水特征值

2.3.2 7月份的洪水影响

普定水电站坝址年最大洪水发生于7月的实测洪水过程有1960年、1963年、1966年、1974年、1979年、1984年、1986年、1987年、1989年、1991年，共10年，各场洪水对应历年平寨水库坝址洪水特征值见表7。

表7 7月份平寨坝址实测洪水统计值

7月份根据平寨水库运行水位变化看，平均可用于蓄洪的调节库容有2.12亿m3，从实测洪水统计看，只有2年发生洪水的3d洪量超过了平寨水库7月份的蓄洪库容。

从7月份平寨水库坝址以上实测洪水分析，大部分年份平寨水库可将洪水全部装于库内，少数年份不能全部装完，但平寨水库的蓄洪库容是满足进行错峰调度需要的。普定水电站洪水调度关键是洪峰大小，当平寨水库错峰调度后，普定水库所需要调节的洪峰流量为平普区间洪峰加上平寨水库的发电流量。

统计7月发生的实测洪水过程，平普区间洪水特征值与普定水库天然坝址洪水特征值见表8。可见在平寨水库建成后其削峰作用较明显，7月份平寨水库有较大蓄洪库容，有利于普定水库的安全度汛。

表8 7月发生实测洪水平普区间及普定坝址洪水特征值

3 平寨水库影响下的普定洪水实时调度方案

统计普定水电站投运以来，因水库仅具有不完全年调节性能，装机容量75MW，汛期常年产生较大弃水，自投产运行以来多年平均弃水在30%左右。在普定水电站初步设计时，主汛期设置了防洪限制水位1142m。基于上文分析，平寨水库建成后将改变普定水电站的径流年内分配及入库流量，同时因其具有的调节库容可以减少普定水库的汛期泄洪水量，这些为普定水电站开展主汛期实时调度[2]提供了有利条件。为此，基于文章分析，文章提出了平寨水库影响下的普定洪水实时调度方案。

在洪水涨水阶段，当入库流量<1142m最大泄流能力2367m3/s时，来多少走多少，库水位基本保持在1142m，当入库流量>2367m3/s时，按最大泄流能力下泄，库水位上涨。

当洪峰出现后，保持敞泄，使库水位下降，但不低于1142m。

在洪水消落阶段，当入库流量<1000m3/s，并结合未来24小时天气预报无暴雨，且中长期趋势预报为小雨或无雨，水库回蓄直到1145m。

当入库流量小于机组满发流量时，通过发电将库水位降低到防洪限制水位1142m，一场洪水实时调度过程结束。

通过长系列调节计算，在平寨水库的调节作用下，普定水电站在主汛期利用1142m-1145m之间的5400万m3库容拦蓄洪尾，通过多次复蓄洪水增加发电水量可以增加发电效益，在6月-8月平均增加电量约0.115亿kWh(详见表9)。

表9 普定6-8月实时调度增加电量 万kWh

4 结论与建议

平寨水库建成后改变了普定水电站的水文情势，使其径流年内分配及入库流量发生变化；因平寨水库具有年调节能力，在6月、7月其多余蓄洪库容可以为普定水电站减少入库洪水，为普定水电站开展实时调度创造条件。因此，还提出了平寨水库影响下的普定水电站洪水实时调度方案，为平寨水库、普定水电站联合调度提供了参考方案。

因为平寨水库、普定水电站分别隶属于不同发电集团或业主单位，尽管上下游具有有利的补偿调节联合调度条件，为切实将联合调度工作做实，建议继续加强对两水库水电站的运行方式探讨，分析提出上下游间联合调度可行性措施，科学指导梯级水库水电站的洪水调度工作。