周小青

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）

1 概 述

山坪水電站位于黃河貴德縣阿什貢峽谷入口上游，下距李家峽大壩29.2 km，上距貴德水文站18.9 km，壩址控制流域面積135 886 km2，正常蓄水位2 198 m，死水位2 197 m，裝機容量180 MW（4臺貫流式機組），最大發(fā)電流量1 426 m3/s。山坪電站上游建有龍羊峽、拉西瓦、尼那梯級，下游為李家峽，基本情況見表1。考慮到山坪電站在較大流量及洪水時回水不能影響庫區(qū)重要的旅游景點經(jīng)筒廣場，而小流量時又希望維持較高水頭并盡量與上游協(xié)調(diào)調(diào)度以爭取較多電能，故需要研究合理的實時預(yù)泄調(diào)度方式。

表1 山坪電站上下游有關(guān)梯級基本情況表

2 庫區(qū)防洪運行控制水位

山坪梯級庫區(qū)左岸有堤防工程，壩址處堤頂高程最低，僅 2 186.82 m，其它堤頂高程在（2 187～2 210）m，可見，要建梯級，堤防皆需要加高，故水庫防洪運行控制水位不受庫區(qū)防護控制，但水位越高，堤防加高越多。

山坪梯級庫區(qū)有重要的旅游景點和市政基礎(chǔ)設(shè)施，詳見表2，其中最重要的有經(jīng)筒廣場、污水處理廠、黃河苑農(nóng)家樂、梨花別墅、水車廣場等。山坪回水不能影響重要的旅游景點經(jīng)筒廣場；對于污水處理廠，經(jīng)分析，可進行改造。

根據(jù)回水計算成果，當(dāng)入庫流量在5年～20年一遇洪水洪峰時，壩前水位須控制在2 197 m水位時才能保證經(jīng)筒廣場基本不受影響，5年一遇洪水時在經(jīng)筒廣場下游1.34 km處尖滅，尖滅點水位高程為2 199.52 m；20年一遇洪水也在經(jīng)筒廣場下游1.34 km處尖滅，尖滅點水位高程為2 199.80 m，20年水庫淹沒外包線在經(jīng)筒廣場處水位高程為2 199.80 m，與其地面淹沒控制點水位2 200.30 m尚有0.50 m的余地，對經(jīng)筒廣場基本沒有影響。

若壩前水位抬升0.5 m即2 197.5 m時，5年一遇洪水時在經(jīng)筒廣場下游0.51 km處尖滅，尖滅點水位高程為2 200.32 m，高于經(jīng)筒廣場地面淹沒控制點水位高程 2 200.30 m；20年一遇洪水時在經(jīng)筒廣場下游1.34 m處尖滅，尖滅點水位高程為2 200.59 m，其淹沒外包線在經(jīng)筒廣場水位高程為2 200.59 m，高于地面淹沒控制點水位2 200.30 m。

經(jīng)計算，入庫流量從2 500 m3/s到20年一遇洪水洪峰時，考慮到庫區(qū)重要淹沒對象經(jīng)筒廣場，水庫防洪運行調(diào)度水位不得超過2 197 m。

表2 山坪庫區(qū)重要淹沒對象投資及地面高程

3 水庫實時預(yù)泄調(diào)度方式研究

由上分析可知，為了對經(jīng)筒廣場基本不造成影響，必須在入庫流量到達2 500 m3/s時壩前水位降至至2 197 m，另外，還需考慮到加大預(yù)泄時不造成人為洪峰。山坪壩址上游72.8 km、40 km、31.4 km分別為已建的龍羊峽水庫、拉西瓦水電站、尼那水電站，已建有較完備的水情自動測報系統(tǒng)，上游18.9 km處貴德水文站亦有完善的洪水預(yù)警系統(tǒng)，下游李家峽水電站、劉家峽水庫亦有較完備的水情自動測報系統(tǒng)。經(jīng)水文分析，洪水自貴德站傳播至壩址約2 h，尼那水電站洪水傳播至山坪梯級庫尾即貴德水文站處需2 h。尼那至山坪梯級中間規(guī)劃的水車灘梯級、賀爾加梯級水頭很小，調(diào)節(jié)庫容也很小，對尼那下泄流量基本無改變，因此，山坪梯級自動測報系統(tǒng)，主要是建立山坪梯級的測報系統(tǒng)與上述已建測報系統(tǒng)的通訊聯(lián)系，收集上述電站（水文站）的水情及調(diào)度情況，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)間水情自動測報系統(tǒng)綜合分析，作出正確的調(diào)度。

山坪梯級進行預(yù)泄降水位主要是基于上游發(fā)生以下兩種情況，一是上游發(fā)生洪水；二是上游拉西瓦電站調(diào)峰時而尼那反調(diào)節(jié)發(fā)生大量棄水時。不論哪種情況，山坪梯級都可依據(jù)尼那出庫流量對山坪水庫閘門進行調(diào)度，以保證尼那出庫流量至山坪庫尾時山坪壩前水位降低到適當(dāng)水位。正常蓄水位2 198.0 m時，不同入庫流量下山坪壩址控制最高水位、預(yù)泄庫容情況見表3，洪水調(diào)度相應(yīng)尼那不同下泄流量時山坪梯級2 h降低到適當(dāng)水位時需加大流量成果見表4。

由表 4可知，在最不利情況下，即山坪梯級入庫為1 500 m3/s、尼那出庫流量2 500 m3/s、山坪梯級壩前水位處于正常蓄水位時，按靜庫容，2 h內(nèi)需預(yù)泄的庫容為886萬m3，山坪需平均下泄流量2 731 m3/s，按動庫容，2 h 內(nèi)需預(yù)泄的庫容為607萬m3，山坪需平均下泄流量2 343 m3/s。

通過以上分析，擬定山坪梯級泄洪調(diào)度方式如下：

表3 各水位方案水庫控制最高水位、預(yù)泄庫容表

表4 尼那不同下泄流量時山坪需加大流量成果表 m3/s

（1）當(dāng)入庫流量小于1 500 m3/s時，壩前水位為正常蓄水位；

（2）當(dāng)入庫流量大于1 500 m3/s，依據(jù)尼那出庫流量實時預(yù)泄，適當(dāng)加大流量，入庫流量達2 000 m3/s時，壩前水位控制不得超過2 197.5 m，入庫流量達2 500 m3/s時，壩前水位不得超過2 197 m；

（3）水庫在2 500 m3/s至20年一遇洪水洪峰時，壩前水位不得超過2 197 m，水庫來多少泄多少；

（4）當(dāng)入庫流量超過20年一遇洪水洪峰后，水庫根據(jù)泄流能力下泄；

（5）水庫退水時，入庫大于2500m3/s時，水庫水位不得超過2197m，退水接近1500m3/s時，水位可蓄至正常水位。

4 實時預(yù)泄調(diào)度方式的現(xiàn)實可行性分析

（1）由上分析，山坪梯級實施預(yù)泄調(diào)度后，按動庫容計算，其下泄流量沒有超過尼那下泄流量，實際調(diào)度時完全可按照尼那下泄流量下泄對山坪水庫進行預(yù)泄，可在2 h內(nèi)將水位降低至適當(dāng)水位而不影響經(jīng)筒廣場。

（2）上游拉西瓦電站為西北理想的調(diào)峰電源，尼那為拉西瓦的反調(diào)節(jié)電站，利用尼那電站的860萬m3反調(diào)節(jié)庫容理論上可保證尼那下泄不超過1 300 m3/s，基本不棄水，由于尼那電站的反調(diào)節(jié)效果與當(dāng)前實際調(diào)度情況有關(guān)，故拉西瓦調(diào)峰時尼那常會出現(xiàn)較1 300 m3/s略大的流量下泄，但一般不超過1 500 m3/s，在汛期，考慮龍羊峽調(diào)節(jié)后，超過1 500 m3/s的機會也較小。故山坪閘門調(diào)度不會很頻繁，具有可操作性。

（3）目前，山坪上游電站（水文站）已有較完備的水情自動測報系統(tǒng)，只要建立好山坪梯級的測報系統(tǒng)與上述已建測報系統(tǒng)的通訊聯(lián)系，收集上述電站（水文站）的水情及調(diào)度情況，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)間水情自動測報系統(tǒng)綜合分析，就能作出正確的調(diào)度。

（4）對山坪水庫實時正確的預(yù)泄調(diào)度就不會對經(jīng)筒廣場造成影響，即使在調(diào)度方面略有失誤，考慮到擬定調(diào)度方式時在經(jīng)筒廣場處留有0.50 m的余量，故防洪安全的風(fēng)險較小。

（5）由于山坪閘門調(diào)度不會很頻繁，再加上即使庫水位降低1 m后仍能最大限度的發(fā)電，故實施實時預(yù)泄調(diào)度方式對發(fā)電效益的損失很小。

5 結(jié)語

根據(jù)經(jīng)筒廣場的淹沒控制高程及回水成果分析了不同流量下的壩址控制水位，再根據(jù)上游洪水特點、水情測報情況及本水庫庫容特性提出了合理的水庫適時預(yù)泄調(diào)度方式，最后通過較全面分析，其具備現(xiàn)實可行性，既保證了庫區(qū)防洪安全，又減少了庫區(qū)淹沒投資，同時爭取了較多的電量。