老挝南乌河梯级水库联合防洪调度探讨

鲁军 李肖男 傅巧萍 张冀 喻杉

摘要：老挝南乌河（也称南欧江）干流水电开发已基本完成，如何发挥梯级水库群的防洪作用是调度运行管理面临的难题之一。为提升南乌河流域主要城镇的防洪标准，根据梯级水库的建设状况和运行管理需求，对南乌河梯级水库联合防洪调度的必要性和可行性进行了探讨。在此基础上，以南欧江五级、六级水庫为重点，构建了联合防洪调度模型，研究提出了两水库汛期运行控制水位。此外，探讨了南乌河流域水库群联合调度的管理机制，针对性地提出了对策建议。研究成果对提升南乌河流域管理水平、充分发挥梯级水库综合效益具有参考价值。

关键词：联合防洪调度; 梯级水库; 汛期运行控制水位; 南乌河; 老挝

中图法分类号：TV697.1 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.06.002

文章编号：1006 - 0081（2022）06 - 0006 - 06

0 引 言

南乌（Nam Ou）河也称南欧河、南欧江，是湄公河老挝境内最大的支流。2007年8月，老挝政府批准《老挝南欧江水电规划报告》推荐的南乌河干流“一库七级”开发方案，由中国电力建设集团按BOT模式分两期开发[1]。由于当时流域防洪需求较低，在水电规划和工程设计中，梯级水库均不承担防洪任务，未预留防洪库容。随着水电梯级开发和经济社会的发展，干流沿线城镇的防洪安全要求越来越高，防护工程缺位、防洪标准偏低的问题突显。梯级水库衔接的格局以及洪水传播特性的改变，使水库群在汛期极有可能增加洪水调度的风险，需要开展相关研究。同时，南乌河流域的行政管理对水库群开展防洪调度也提出了需求。2019年中国-老挝合作完成的《老挝南乌河流域综合规划》[2]中提出：对流域治理开发与保护中具有关键作用的骨干水库，应优化水库防洪调度，结合水雨情预报适时拦洪削峰，充分发挥水库的防洪作用，提高重点城镇的防洪能力;避免无序泄放对下游及湄公河防洪造成不利影响。

目前，老挝对南乌河梯级水库防洪调度研究基本处于空白状态，希望借鉴中国的管理经验，提升水库工程的调度管理水平。开展南乌河梯级水库联合防洪调度研究，充分发挥工程的防洪效益，是响应变化环境下流域防洪需求、降低乃至规避洪水风险的关键措施，对指导流域水库群运行管理意义重大，也是积极落实澜湄水资源合作的具体行动[3]。

鉴于南乌河水文资料有限，仅干流孟威（Muang Ngoy）水文站有一定的水位流量观测资料[4]，洪水典型、地区组成等分析研究尚有欠缺，本文主要结合梯级水库工程的建设状况和运行管理中面临的实际问题，对南乌河干流梯级水库联合防洪调度的必要性和可行性进行分析。重点关注干流孟桑潘（Muang Samphanh）和孟夸（Muang Khua）两座县城的防洪调度需求，借鉴中国长江流域水库群联合防洪调度研究思路[5-6]，采用联合补偿调度的方法研究探讨南乌河梯级水库联合防洪调度方式，在兼顾工程发电效益的同时，提出南欧江五级和六级水库通过设置水库汛期运行控制水位的方式发挥防洪作用。在此基础上，对流域水库群联合防洪调度的管理机制进行探讨，并针对性地提出对策建议。

1 基本情况

1.1 流域概况

南乌河位于湄公河左岸，发源于老挝北部丰沙里（Phongsaly）省与中国云南省接壤的边境一带山脉，干流自北朝南流经丰沙里省和琅勃拉邦（Luang Prabang）省，于琅勃拉邦省巴乌附近汇入湄公河，支流延展至乌多姆赛（Oudomxay）省。干流全长484 km，天然落差约1 020 m，平均比降约2.1‰，流域面积为2.6万km2，水系发育、支流众多。

南乌河流域属热带季风气候区，流域多年平均降雨量约1 610 mm，雨季降水量占全年的80%以上;受水汽来源及地形等方面的综合影响，降雨总体呈现为由东北、西南向中心递减趋势。流域径流主要由降雨补给，河口多年平均年径流量160.7亿m3;流域洪水主要由暴雨形成，多发生于6～9月，尤以7～8月最为频繁[7]。

1.2 梯级水库开发建设情况

南乌河梯级开发任务以发电为主，兼有防洪、旅游、库区航运等综合利用效益。7级电站自上（游）而下依次为：南欧江七级、六级、五级、四级、三级、二级和一级，总装机容量1 272 MW，多年平均年发电量约50亿kW·h。梯级水库总库容31.93亿m3，总调节库容17.2亿m3，均未预留防洪库容。南乌河干流7座水库工程的分布示意见图1，基本信息见表1。

依照水电规划，一期开发的南欧江二级、五级和六级电站，总装机容量540 MW，2012年10月主体工程开工建设，2016年12月底通过完工验收。二期开发其余4座电站，总装机容量732 MW，2016年4月主体工程开工建设。目前7座电站全部并网发电，干流河段规划梯级基本建设完成。

2 流域防洪现状及调度可行性分析

2.1 防洪现状

南乌河干流沿河（由上游到下游）分布有孟桑潘县、孟夸县、孟威（Muang Ngoy）县等城镇及部分村落，是主要防洪保护对象，其大部分位于沿岸阶地和山地平坝区域。由于经济社会发展较慢，南乌河干流河道防洪基础设施薄弱，沿岸主要防洪保护对象所在河段基本无堤防、护岸等防洪工程，防洪能力约5～10 a一遇（天然状态）。《老挝南乌河流域综合规划》参照中国GB 50201-2014《防洪标准》，结合流域经济社会基本情况及发展规划，推荐孟桑潘县、孟夸县、孟威县等城镇的防洪标准为10 a一遇（孟夸县城还可适当提高），沿岸村镇和成片农田的防洪标准为5 a一遇[2]。目前，孟桑潘县城区、孟威老县城区的防洪能力约5 a一遇，孟夸县城区约5～10 a一遇，孟威新县城区约10 a一遇。

流域经过大规模的水电开发后，流域防洪体系建设相对滞后的问题逐渐显露。2018年汛期，南乌河流域上游发生较大洪水，南欧江四至六级坝址实测最大洪峰流量均介于5～10 a一遇量级，孟桑潘县、孟夸县沿岸的部分基础设施受到洪水影响，防洪问题引起各方重视。已建水库工程的防洪调度问题也提上议事日程。

防洪是关系到社会稳定、经济发展和人民生命财产安全的大事。在南乌河流域梯级水电站设计阶段，防洪任务主要为保证枢纽工程自身防洪安全，无库区及下游防洪任务。但从新需求的迫切性和重要性考虑，在保障工程自身防洪安全的前提下，充分协调发电与防洪的关系，是南乌河梯级水库运行管理中需要重点关注的问题。

2.2 防洪调度可行性

依据沿岸城镇的防洪现状，南乌河干流沿岸城镇需重点关注孟桑潘县、孟夸县和孟威县的防洪问题，可考虑通过梯级水库的联合调度，进一步提升其防洪能力。各梯级水库在确保枢纽工程自身安全的前提下，可充分发挥拦洪、削峰、错峰作用，尽量减轻上下游防洪压力。

根据表1可知，南乌河梯级水库群调节性能不一，上游的南欧江五至七级水库调节能力相对较大，尤其是龙头水库南欧江七级，具有多年调节能力，可充分利用水库调节库容适时拦洪削峰。而其余4座水库只有日调节能力，在流域防洪过程中，在确保枢纽工程自身安全的前提下，应避免增加库区及枢纽下游的防洪负担。值得注意的是，南欧江七级水库控制流域面积0.34万km2，仅占南乌河流域面积的13%，对下游洪水的调控能力相对有限，尤其是遭遇以区间来水为主的典型洪水时。南欧江六级和五级控制流域面积占南乌河流域面积的21%和39%，且更靠近下游防洪保护对象，拦蓄效果和效率应该优于南欧江七级，但二者的调节库容远小于南欧江七级。

因此，根据各水库的调蓄能力、防洪保护对象的空间分布等，确定孟桑潘县和孟夸县城区是流域水库防洪调度的重点保护对象。梯级水库群防洪调度以南欧江五级和六级水库为主，且主要防御干流来水为主的洪水类型;对于南欧江七级水库，遭遇干流来水为主的典型时，可以直接通过拦蓄洪水对下游进行防洪调度，遭遇以区间来水为主的典型，则主要通过拦蓄基流方式减少进入南欧江六级和五级水库的洪量，配合对下游防洪保护对象进行防洪。而南欧江一至四级为日调节水库，在防洪过程中，可通过预报预泄的方式提前降低坝前水位，尽量不增加库区的防洪负担。

此外，鉴于南乌河流域梯级水库均未专门预留防洪库容，本文的研究思路是通过设置汛期运行控制水位的方式，在兼顾发电效益的同时，发挥水库的防洪效益。

3 联合防洪调度研究

3.1 防洪库容需求分析

针对孟桑潘县和孟夸县城区的联合防洪调度，采用固定下泄与补偿调度相结合的方法构建了以南欧江五级和六级水库为重点的联合防洪调度模型，并控制孟桑潘县和孟夸县分别不超过其安全泄量：

式中：[Qms]为孟桑潘县城安全泄量，m3/s;[Qmk]为孟夸县城安全泄量，m3/s;[Qsk]为孟桑潘与孟夸区间来流，m3/s;[Qf5]为南欧江五级水库下泄流量，m3/s。同时，模型考虑水位约束、泄流能力约束、梯级水库水量平衡约束等控制条件。

以孟桑潘县城防洪能力提升至10 a一遇、孟夸县城提升至20 a一遇为目标，采用联合防洪调度模型计算了库容需求。现状洪水资料表明，达到上述目标至少需要1.75亿m3库容[8]。

鉴于南乌河流域洪水资料短缺，尤其是缺乏不同防洪保护对象的洪水地区组成分析成果，本文的研究成果仅供运行管理单位参考。实时调度中，若孟桑潘县或孟夸县有防洪需求时，在上游水库的配合下，南欧江五级水库可按不超河道安全泄量进行控泄调度。

3.2 汛期运行控制水位探讨

在库容需求分析的基础上，重点讨论了南欧江五级和六级水库联合防洪运用的库容分配问题，即南欧江五级和六级水库的汛期运行控制水位。首先，从泄流能力看，南欧江五级泄流能力较大，死水位430 m的泄流能力为3 640 m3/s（图2），基本不存在因泄流能力不足而造成的被动滞洪和无效拦蓄，库容使用效率较高;而南欧江六级在死水位附近的泄流能力相对较小，490 m水位的泄流能力为405 m3/s（图2），若水库汛期运行控制水位设置在死水位附近，水库泄流能力与下游南欧江五级不匹配，且水库将因泄流能力不足而造成被动滞洪，造成无效拦蓄。因此，如果要较好地发挥南欧江六级水库的拦洪作用，汛期运行控制水位应设置在502 m（相应泄流能力3 470 m3/s）以上，此時距正常蓄水位之间库容约1.27亿m3，加上南欧江五级水库1.42亿m3调节库容，可满足联合防洪调度目标需要。同时，鉴于孟桑潘县提升至10 a一遇所需的库容不大，可考虑由南欧江五级或六级水库单独预留。南欧江五级和六级水库泄流能力曲线见图2。

综合上述分析，按照南欧江五级和六级水库共同预留不少于1.75亿m3库容的目标，基于固定下泄与补偿调度相结合的思路，设置了3组汛期运行控制水位方案（表2）。

分析比较了南欧江五级和六级水库设置不同汛期运行控制水位对发电效益的影响[8]。与未设置汛期运行控制水位的运行方案相比，表2中方案1～3的多年平均年发电量分别减少0.91亿，0.79亿kW·h和0.77亿kW·h，约占设计多年平均年发电量的1.5%左右，横向比较显示方案3的发电效益略优于方案1和2，表明在预留总库容相同的前提下，一定范围内抬高南欧江五级水库的运行水位、降低南欧江六级水库的运行水位，对两库总体发电效益更为有利。同时，方案3相比方案1和2对水库预泄更为有利，调度灵活性更优。

因此，从实时调度角度出发，本研究推荐南欧江五级和六级水库汛期运行控制水位分别为436 m和503 m。当预报来水较大，需南欧江五级和六级水库联合拦洪时，建议采取以下策略。

（1） 若南欧江六级库水位低于503 m，建议先运用南欧江六级水库，按下游防洪补偿调度要求拦蓄，南欧江五级水库基本维持出入库平衡。

（2） 若南欧江六级库水位运用至503 m后，南欧江六级水库维持出入库平衡，运用南欧江五级水库拦洪，直至南欧江五级库水位运用至439 m;然后南欧江五级水库维持出入库平衡，继续运用南欧江六级水库拦洪，直至南欧江六级库水位运用至506 m。

（3） 当南欧江六级库水位运用至506 m且南欧江五级库水位运用至439 m后，若下游孟桑潘县城和孟夸县城仍有防洪需求，应重点考虑孟夸县防洪需求，按照对孟夸县城补偿流量进行控制，两库继续拦蓄，直至库水位运用至正常蓄水位。

视水情、工情和防洪形势需要，南欧江七级水库可根据来水，适当拦洪配合南欧江五级和六级水库调度;南欧江四级水库应根据孟桑潘县淹没风险，必要时提前腾库预泄至死水位，保证库区孟桑潘县城的防洪安全。南欧江四级水库腾库预泄时应不增加下游孟夸县的防洪负担。

4 汛期联合调度体制机制建议

4.1 水库调度管理

目前，老挝政府有关部门在水库电站建管方面存在一定的“重建轻管”现象，管理机制尚不健全，水库调度责权关系尚未理顺，行政管理单位还未落实。同时，由于水文预报、工程设计、信息化建设等方面基础薄弱，研究水平有限，水库群防洪调度工作并未开展，水库群的安全运行及科学调度面临巨大挑战。2018年7月，老挝南部阿速坡（Attapeu）省在建的桑片-桑南内（Xepian-Xe Nam Noy）水电工程发生了严重的溃坝事故，造成了严重的人员伤亡和财产损失，引起了强烈的反响[9]。针对实际需求和存在的问题，南乌河梯级水库联合调度管理应坚持如下原则。

（1） 坚持统筹兼顾、重点突出的原则。妥善处理流域水库群防洪与兴利，局部与整体等关系。通过水库群联合调度，实现流域上下游统筹，充分发挥水库群综合效益，为南乌河流域经济社会发展提供保障。

（2） 坚持局部服从全局、兴利服从防洪、电调服从水调、常规调度服从应急调度的原则。虽然南乌河流域梯级水电站未专门预留防洪库容，但从经济社会发展的角度出发，在确保水库自身安全、充分发挥河道泄流能力的同时，应结合水文气象预报，根据流域防洪需求减少流域防洪压力，合理利用水资源，兼顾综合利用要求。

（3） 坚持权责统一、分级管理的原则。目前，流域的防洪调度权限属老挝自然资源与环境部，发电调度权限属老挝国家电力公司（EDL），水库的日常运行管理单位是南欧江流域发电有限公司，应妥善协调各利益相关方之间的关系，畅通联系渠道。

为此，参考中国有关流域汛期水库群联合调度管理模式[10]，提出如下建议。

（1） 成立老挝南乌河流域水库群联合调度管理机构，负责协调行业主管部门和地方政府、电调与水调的矛盾，制定联合调度管理办法，畅通联合调度机制，对流域水库群进行统一管理与调度。

（2） 汛期水库不进行防洪调度，或水库综合利用相关方对水库下泄流量无特殊要求时，由南欧江流域发电有限公司商老挝国家电力公司调度，报老挝自然资源与环境部和流域内相关省级地方水行政主管部门备案。

（3） 在专门的管理机构成立前，如流域发生洪水，需要梯级水库进行防洪调度时，原则上应由老挝自然资源与环境部负责调度;现阶段，可由南欧江流域发电有限公司按年度水库汛期调度运用计划及内部管理程序进行调度，并报老挝自然资源与环境部备案。

（4） 水库运行管理单位应于每年汛前编制年度水库汛期调度运用计划，征求相关部门意见后，报老挝自然资源与环境部审批备案。调度运用计划应明确南欧江七级、六级、五级水库的汛期蓄水计划。

（5） 当流域内有应急调度需求时，由老挝自然资源与环境部商流域内相关省级地方水行政主管部门调度。

4.2 信息报送与共享

为有效发挥梯级水库综合效益，应不断完善梯级水库联合调度信息报送与共享机制，为南乌河梯级水库联合调度决策提供支撑。

（1） 纳入联合调度的水库运行管理单位应及时向老挝自然资源与环境部报送实时雨水情、工情信息，并根据协议向电力等行业主管部门报送调度信息。

（2） 应急水量调度或临时泄洪前，应及时向下游有关部门和单位通报，同时报告老挝自然资源与环境部和相关省级地方行业行政主管部门，视情况向社会公告。

（3） 南欧江流域发电有限公司应根据流域防洪需要，充分利用水文自动测报系统及其他水文气象站网提供的水文气象信息，不斷加强流域实时水雨情预测预报水平，做好信息化管理，加强信息报送，不断完善灾害预警、人员转移等预警信息的报送、共享及发布机制，及时发布洪水预警信息。

（4） 逐步建立水文站网“共建共管、信息共享”机制。老挝自然资源与环境部与南欧江流域发电有限公司共同推进重要控制断面水文站建设，实现水文站网共建共享共管。

5 结 语

随着流域水库群的全面建成投运及调度实践经验、基础数据的积累，应进一步完善南乌江水文站点的布局，加强水文站网的建设（尤其是主要支流入汇点和干流重要城镇附近），为洪水预报预警和联合调度研究提供支撑。

鉴于老挝国内水库群联合调度研究与管理现状，为提升南乌河流域水库群综合效益，建议可按照“两步走”的方式提升流域水库群联合调度水平。第一步，在丰富径流洪水资料的同时，结合对无资料或少资料地区设计洪水的研究成果，开展洪水地区组成研究;以此为基础，针对不同洪水典型，开展南乌河上游梯级水库群联合防洪调度研究和梯级渠化后的洪水传播规律研究;在保障流域防洪安全的前提下，深入开展水库群联合发电优化调度研究。第二步，在深化水库群联合调度方式的基础上，开发建设集“预报、调度、演进、预警、决策”一体化的水库群联合调度系统，为提升水库群综合效益提供决策支持。

参考文献：

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[3] 黄汉文， 李昌文， 徐驰.澜沧江-湄公河水资源合作的现实、挑战与方向[J].人民长江，2021，52（7）：88-94.

[4] 王琨， 歐阳硕， 杜涛.老挝南乌河径流变化规律及对降水的滞后效应[J].人民长江，2018，49（22）：93-99.

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[9] 徐泽平.老挝桑片-桑南内水电站溃坝事件初步分析与思考[J]. 水利水电快报，2018，39（8）：6-10.

[10] 长江水利委员会.2021年长江流域水工程联合调度运用计划[R].武汉：长江水利委员会，2021.

Discussion on joint flood control operation of reservoirs

on Nam Ou River in Laos

LU Jun1，2， LI Xiaonan1，2，FU Qiaoping1，2，ZHANG Ji3，YU Shan1，2

（1. Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010，China; 2. Hubei Key Laboratory of Basin Water Security， Wuhan 430010，China; 3. PowerChina  Resources Ltd.， Beijing 100084， China）

Abstract：The hydropower development on the main stream of the Nam Ou River in Laos has been basically completed. One of practical challenges in operation management is how to give full play to the flood control function of cascade reservoirs. In order to improve the flood control capacity of main towns， this paper discussed the necessity and feasibility of the joint flood control operation of cascade reservoirs on the Nam Ou River according to the construction status of the cascade reservoirs and the actual needs in operation practice. Moreover， focusing Nam Ou 5 and Nam Ou 6 reservoirs， the operation control water levels of 2 reservoirs during flood season were proposed. In addition， the management mechanism of joint flood control operation of reservoirs on the Nam Ou River was studied and the related suggestions were put forward in order to give full play to the comprehensive utilization benefits of the cascade reservoirs. The study results has reference for improving the management level and fully playing the comprehensive benefit of the cascade reservoirs.

Key words： joint flood control operation; cascade reservoirs; operating water level during flood season; Nam Ou River in Laos