藤子沟水库控制运用探讨

李华穗

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆 408506）

1 概述

藤子沟水电站是重庆龙河梯级电站的龙头电站，也是龙河流域中唯一的多年调节水库，开展藤子沟水库实时调度研究和探讨，理论和实践意义不言而喻。本文根据藤子沟水电站资料，绘制单库防洪兴利联合调度图，开展藤子沟水库实时优化调度研究和控制运用探讨。

2 藤子沟水库概况

2.1 龙河水文特性。龙河径流主要由降水形成，其年内、年际变化与降水一致，分布不均。石柱水文站1960～2000 年共41年平均流量为20.5m3/s。最大6 月份多年平均流量为47.0m3/s，而最小1 月份多年平均流量仅2.76m3/s，相差16 倍之多，可见年内分配极其不均。丰水年1982 年年均流量为40.4m3/s，枯水年1967 年年平均流量为13.1m3/s，可见年际之间差异亦较大。龙河流域高山环绕，河谷深切，岸坡陡峻，河道比降大，暴雨洪水汇流迅急，洪水陡涨陡落，洪水过程一般较为尖瘦，多为单峰，若连续降水，亦会出现复峰的洪水过程，单峰一次洪水过程历时约1 天左右，涨洪历时约4h～8h，洪峰持续时间为1h，落水历时约15h～19h。复峰洪水过程，历时可达3 天左右。根据龙河流域的水文气象特点，汛期为4 月～9 月，主汛期为6 月～8 月。

2.2 水库基本特性。藤子沟水电站位于重庆市石柱县境内的龙河上游河段，坝址距上游桥头乡5km，距下游石柱县城27km。坝址以上流域面积591km2，占龙河流域总面积2810km2的21%。藤子沟水电站是龙河梯级电站的龙头水库，该电站采用混合开发方式，通过右岸隧洞引水至下游三河乡设厂房发电。正常蓄水位775.00m，相应库容1.86 亿m3，复核汛限水位773m，相应库容1.77 亿m3，最低发电水位725m，死水位723.00m，死库容3670 万m3，调节库容1.49 亿m3，具有多年调节性能。设计（P=1%）三日洪量1.88 亿m3，校核（P=0.1%）三日洪量2.94 亿m3。藤子沟大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高124m，坝顶长339.475m，共设3 个泄洪表孔，每个泄洪孔均设置一道弧形门，最大下泄流量3286m3/s，在水库的防洪度汛及梯级水库防洪度汛中担负巨大作用。电站装机容量70MW，额定满发流量48m3/s，保证出力17.5MW，多年平均发电量1.92 亿kW.h，在电力系统中担负调峰、调频及事故负荷备用。电站于2005 年3 月下闸蓄水，2005 年底建成，在水库从下闸蓄水至今，仅2007 年7、8 月间水库水位达到正常蓄水位775m，其余时间均在低水位运行。

2.3 水库设计调洪原则。（1）起调水位为正常蓄水位；（2）当库水位为起调水位，入库流量不大于起调水位的泄量时，则水库维持该水位；（3）当入库流量大于起调水位的泄流能力时，则泄洪设备全部启用，按泄流能力放流；（4）退水时，当水位消落至起调水位时，维持该水位放流。

2.4 防洪要求。藤子沟水电站设计时不承担下游防洪任务，建成后下游乡镇飞速发展，2008 年考虑三店乡、三河镇以及石柱县城的防洪要求，对汛限水位进行了复核，确定藤子沟水库主汛期汛限水位为773m。

2.5 下游电站概况。藤子沟水电站下游建有牛栏口水电站，牛栏口坝址距上游的石柱县城约11km，距上游的藤子沟水电站约38km。水库属小（一）型，正常蓄水位517m，设计水位517.63m，校核洪水位520.27m，调节库容131 万m3，死水位515m，死库容267 万m3，属于日调节水库。电站装机容量20MW，与藤子沟电站联合运行，在地区电力系统中担负调峰、调频及事故负荷备用。最大发电引用流量69.2m3/s。藤子沟～牛栏口区间多年平均流量13m3/s。

3 水库运行中存在的问题

3.1 藤子沟水库是多年调节水库，设计单位未提供水库调度图，水库缺少科学调度依据。

3.2 由于藤子沟水库多年未泄洪，沿岸群众防汛意识差，安全思想淡薄，藤子沟电站坝址至下游三河镇，水库至电站的脱流段河床及沿河两岸，有部分群众擅自在龙河河道行洪通道内进行回填平整、硬化，搭建彩钢棚等违法建筑，种植高杆作物，形成严重的行洪障碍，藤子沟遇设计洪水时泄洪下游最高水位675.29m，遇校核洪水时泄洪下游最高水位676.21m。在三店乡的漫水桥处没有修筑防洪护堤，一旦大坝开始泄洪，洪水将从漫水桥缺口处涌入三店乡，危及周围居民的人身及财产安全。如遭遇5 年一遇及以上洪水，调洪后的下泄洪水都将会产生巨大财产损失和威胁居民安全。

4 解决方法

4.1 绘制水库调度图。由藤子沟坝址径流推算的主要依据站石柱水文站1960～2000 年年径流差积曲线可见，1960～1965年、1975～1980 年、1986～1996 年为一波动的枯水段，1966～1974 年、1981～1985 年、1997～2000 年为一波动的丰水段，因此1960 年～2000 年径流系列丰、枯交替出现，具有一定的代表性，能满足计算的要求。分别绘制防洪和兴利调度线后，将两者结合起来，根据具体情况调整两者之间不协调的关系，得到最终的防洪兴利联合调度图1。

图1 藤子沟水库防洪兴利联合调度图

（1）采用计算典型年法，根据供水年组的第一年来绘制上基本调度线；根据供水年组的最后一年来绘制下基本调度线。（2）连续供水年组第一年的各计算典型年流量过程，按保证出力自蓄水期末相应允许的最高兴利水位（防洪限制水位或正常蓄水位）逆时序逐月计算至蓄水期初的年消落水位（年库容相应的最低水位），然后再自供水期末由求得的年消落水位逆时序计算至供水期限初的相应最高蓄水位。这样就求得了各年发保证出力时的水库蓄水指示线，取上包线即为多年调节水库的上基本调度线——防破坏线。（3）以连续供水年组最后一年的各计算典型年流量过程从供水期末起，自死水位按保证出力逆时序试算至蓄水期初又回到死水位为止，求得各年发保证出力时的水库蓄水指示线，取下包线即得下基本调度线——限制出力线。（4）对上下基本调度线进行修正。

4.2 调度图测试。将调度图运用于设计多年平均来水计算发电量：库水位控制在上、下基本调度线中间（中值），取1960年～2000 年多年径流系列月平均入库流量进行发电计算，年发电量为1.93 亿，详见表1。藤子沟设计年发电量为1.92 亿kW.h，可见按基本调度线控制水库运行接近设计发电目标。

4.3 调度图的使用。藤子沟水库防洪兴利联合调度图由上基本调度线（防破坏线）、下基本调度线（限制出力线）及调洪调度线组成，将水库分成保证出力区、降低出力区、加大出力区和调洪区。其调度运行方式为：（1）当库水位位于防破坏线和限制出力线之间时，水库按保证出力工作。（2）当库水位位于限制出力线以下时，水库按0.7 倍保证出力工作，但最低运行水位不得低于死水位，否则按天然来水流量工作。（3）当库水位位于防破坏线以上时，水库按加大出力或满发，使水位不超过正常蓄水位，否则水库弃水。（4）汛期当入库流量不大于正常蓄水位的泄流能力时，水库水位维持在正常蓄水位；当入库流量大于正常蓄水位对应的泄流能力时，则泄洪设备全部起用。退水期水库水位回落到正常蓄水位后，水库维持在正常蓄水位运行。

图2 藤子沟水库历年运行图

5 实际应用

利用调度图指导藤子沟水库控制运用：

5.1 采用调度图与水文预报相结合的方法进行调度，充分利用水文气象预报，逐步修正，优化水库运行，成为指导调节水库控制运用的重要工具。

5.2 根据调度图制定了藤子沟电站经济运行方案和厂内经济运行策略，视水库来水及水库水位情况，根据电网需求向系统提供调峰容量、电量和部分备用。

5.3 结合调度图及来水预报，按照时间，根据库水位在水库调度图上的位置确定水库运行方式或发电方式，按调节计算原则编制年度及月度发电计划，是制定水库控制运用计划的主要依据。

6 防洪调度风险

因大坝下游存在行洪障碍，为减少泄洪风险，按最不利因素考虑，取藤子沟坝址历时可达3 天的复峰的典型洪水过程线，分别调洪演算5%、10%、20%频率的洪水过程。大洪水和特大洪水按电站遇大洪水应急措施和遇超标准洪水应急措施泄洪调度，在此不进行调算。

6.1 调洪演算规则：以大坝不泄洪，最高库水位达775m，逆时序反算得起调水位。

6.2 调洪演算结果：5%频率典型洪水过程，逆时序反算得起调水位为745.08m；10%频率典型洪水过程，逆时序反算得起调水位为754.05m；20%频率典型洪水过程，逆时序反算得起调水位为762.11m。

6.3 考虑汛限水位控制，20%频率典型洪水过程，以大坝不泄洪，最高库水位达773m（汛限），逆时序反算得起调水位为759.75m。

7 结论

7.1 藤子沟在调度图的保证出力区运行最为经济可靠。

7.2 在可能遭遇小于20 年一遇洪水时，为避免弃水危及周围居民的人身及财产安全，需在洪水来临前控制水库水位在745m 及以下运行。受限于洪水预见期和准确率，以及发电的预泄能力，主汛期5 月、6 月水库水位控制在762m 之下运行，可在出现5 年一遇以下洪水时不致弃水。但为优化藤子沟多年调节水库的调度，增加电站发电效益和龙河流域梯级电站的综合效益，发挥多年调节水库作用，需着力解决大坝下游行洪障碍，水库水位尽量靠近上基本调度线运行为宜。

7.3 藤子沟水库主汛后期7 月为蓄水期，应尽量蓄满水库用于补充枯季的来水不足，充分发挥多年调节库容的作用，增加枯季发电量，同时可增加下游梯级电站的发电能力。

7.4 在下游行洪道达到泄洪要求并不危及沿岸人身及财产安全时，库水位可按略低于上基本调度线控制运行。多年平均来水过程调蓄计算，最多可增发电量0.26 亿千瓦时，增发13.5%。