陳慈洲，黃 洪，吳 洋

（贛州市水利電力勘測設計研究院，江西 贛州 341000）

1 工程概況

峽山水電站地處贛江水系貢水干流江西省于都縣羅坳鎮(zhèn)的峽山河段，屬河道型水庫，庫區(qū)地形開闊，人口密集，耕地連片。峽山水庫壩址流域面積16013 km2，正常蓄水位109.80 m（黃海高程，下同），設計洪水位114.68 m（P＝2%），校核洪水位 116.69 m（P＝0.33%），水庫總庫容9600萬m3。電站屬低水頭徑流式，裝機容量36 MW（12 MW×3臺），為貫流式水輪發(fā)電機組，最大發(fā)電引用流量927 m3/s（單臺機額定流量309 m3/s×3臺），設計水頭 4.45 m，多年平均發(fā)電量 1.34億 kW·h。 水庫具有日調(diào)節(jié)性能，是一座以發(fā)電為主、兼有航運等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫淹沒處理采用的設計洪水標準居民遷移線為20年一遇，土地征用線為5年一遇。

峽山水電站工程自2010年8月開工興建，于2013年4月建成投產(chǎn)試運行。本文以峽山水電站工程為例，就低水頭徑流式電站規(guī)劃設計中常遇到的水庫淹沒影響范圍進行分析，與同行們討論。

2 水庫運行方式

水庫淹沒影響范圍與水庫的運行方式有直接關系。低水頭電站一般有全年維持正常蓄水位運行、設汛期限制水位運行、考慮洪水預報后動態(tài)控制水位運行等3種方式。在峽山水電站工程設計論證時，為盡量降低水庫淹沒損失，又充分利用水頭發(fā)揮電站效益，對不同運行調(diào)度方式與水庫的淹沒影響作了分析比較。

峽山水庫若按全年維持正常蓄水位運行，為達到降低水庫淹沒損失的目的，就必須降低水庫正常蓄水位。經(jīng)過方案比選，正常蓄水位已不宜低于109.80 m，否則電站發(fā)電利用水頭過低，水庫淹沒損失減幅小，工程技術(shù)經(jīng)濟指標差。

峽山水庫若按設汛期限制水位運行，根據(jù)峽山水庫汛期水庫回水計算成果，在汛期遇淹沒補償標準洪水時，壩前壅水很小，河道已基本恢復天然狀態(tài)，汛期水庫回水對庫區(qū)淹沒變化產(chǎn)生的影響很小，因此設汛限水位不僅不能有效降低水庫淹沒損失，反而對電站發(fā)電效益影響明顯。

上述兩種運行調(diào)度方式均不利于有效減少水庫淹沒損失和充分發(fā)揮電站效益。峽山水庫上游貢水干流及支流梅江上設有國家基本水文測站，控制條件好，通過實測洪水進行相應入庫洪水流量預報的條件較好，根據(jù)所處流域條件和水庫的特性，選擇考慮洪水預報后動態(tài)控制庫水位運行方式。該運行方式如下：

1）電站正常發(fā)電期間，庫水位一般維持在正常蓄水位109.80 m至正常消落水位109.30 m之間運行。

2）當水庫遇洪水來臨，預報入庫流量≤2000 m3/s時，此時電站仍能發(fā)電，水庫按來水流量下泄，庫水位維持正常蓄水位109.80 m運行。

3）當預報入庫流量＞2000 m3/s時，此時電站停機不發(fā)電，水庫閘門逐漸全開敞泄，庫水位降至108.30m運行，水庫泄洪按不大于天然來量下泄，基本維持河道天然狀態(tài)。

4）當一次洪水過后，逐漸關閘蓄水，電站恢復發(fā)電，庫水位維持在正常蓄水位109.80 m至正常消落水位109.30 m 之間運行。

3 水庫淹沒影響范圍分析

3.1 水庫回水分析及其特點

3.1.1 水面線計算

水庫回水水面線是確定水庫淹沒范圍的主要依據(jù)。按規(guī)范規(guī)定應分別推求相應5%、20%洪水標準時水庫建庫前與建庫后的汛期和非汛期水面線。但因峽山水庫遇淹沒補償標準洪水時，電站已不發(fā)電，閘門敞泄，河道基本恢復天然狀態(tài)，則其水庫淹沒影響主要為正常蓄水位與電站停機流量及其以下各級流量產(chǎn)生的回水影響。故根據(jù)峽山水庫的特性及其運行方式，需分別推求20年一遇洪水以內(nèi)各級流量的建庫前、建庫后水面線。采用求解恒定漸變流微分方程，通過河道縱橫斷面資料、斷面流量和河段糙率系數(shù)由下斷面水位推求上斷面水位，計算的基礎條件如下：

1）庫區(qū)斷面：共實測有24個庫區(qū)河道橫斷面。

2）計算流量：各流量級差以50～100 m3/s左右分級，由最小發(fā)電流量逐級計算至20年一遇洪水。

3）河道糙率：在計算大、中、小流量級水面線時河道糙率系數(shù)分別根據(jù)調(diào)查的1995年歷史洪水水面線、實測的2010年洪水水面線、實測的中低水水面線反求率定。

4）計算起始水位：建庫前各級流量壩址斷面起始水位由壩址水位流量關系查取，建庫后壩前水位通過調(diào)洪（調(diào)節(jié)）計算推求。

本文根據(jù)所試算的各級流量水面線成果，在不影響確定回水外包線的條件下，列出相應設計標準內(nèi)主要流量級的水庫回水成果，見表1。

3.1.2 水庫回水特點

根據(jù)推算的峽山水庫20年一遇洪水標準以內(nèi)各級流量的水面線成果，當峽山水庫遇額定流量927 m3/s時，壩前壅水 5.20 m，回水尖滅點距壩址 21.03 km；遇停機流量時，壩前壅水3.46 m，回水尖滅點距壩址17.78 km處；遇2350 m3/s時，壩前壅水1.45 m，回水尖滅點距壩址13.46 km；隨著流量增加同時水庫閘門逐漸全開泄洪，壩前壅水越來越小，水庫回水尖滅點逐漸移至壩前，河道基本恢復到天然狀態(tài)?？梢?，峽山水庫回水水面線具有平原河道型水庫的一般特性：當流量小時，回水尖滅點離壩址遠，但末端水位低；當流量大時，回水尖滅點離壩址近，但末端水位高；當閘門全開敞泄時回水尖滅點將移至壩前，如圖1所示。

3.2 水庫回水外包線

峽山水庫20年一遇、5年一遇汛期與非汛期的回水水面線已在壩前尖滅，但其以下的各級流量總有若干個流量級的回水水面線不能在壩前尖滅，采用設計標準內(nèi)所有流量級的回水水面線進行外包，如圖1和表2所示。圖1中，ABC段則為水庫回水外包線所示的AB段，可以看出往往是小流量時的回水范圍，但所引起的淹沒損失往往不是少量，且又是因為正常發(fā)電運行所造成，必須納入外包范圍，避免出現(xiàn)小流量時庫中、尾部淹沒范圍又包不住的問題。

3.3 水庫淹沒影響范圍確定

根據(jù)上述確定的峽山水庫回水外包線成果，再考慮水庫風浪、船行波等影響，以及水庫蓄水后滲漏、坍岸、浸沒等影響，便可綜合確定峽山水庫各設計洪水標準的淹沒處理范圍。

表1 峽山水庫各頻率洪水及各級流量時回水成果表

依據(jù)規(guī)范規(guī)定及結(jié)合工程實際情況，可在回水影響不顯著的壩前段，考慮水庫風浪、浸沒等綜合影響小于1.0 m時，按高于正常蓄水位1.0 m作為居民遷移線；小于0.5 m時，按高于正常蓄水位0.5 m作為耕地征用線，據(jù)此可確定相應淹沒處理洪水標準的水庫淹沒影響范圍，見表3和圖2。

4 結(jié)語

本文對峽山水電站的實例分析成果，已經(jīng)歷了2013年中小流量洪水的檢驗，庫區(qū)實際淹沒范圍與設計推算的較為吻合。水庫淹沒影響范圍的分析，尤為重要的還是如何合理分析水庫回水引起的淹沒區(qū)范圍，筆者建議如下：

1）低水頭徑流式電站的淹沒影響十分敏感，與水庫運行調(diào)度方式有密切關系，采用合理可行的調(diào)度運行方式，既可有效減少水庫淹沒損失，又能充分發(fā)揮電站效益。

圖1 峽山水電站水庫回水曲線示意圖

表2 設計標準內(nèi)所有流量級回水外包分析成果表m

表3 峽山水庫淹沒影響范圍m

圖2 峽山水庫淹沒影響范圍示意圖

2）在分析低水頭徑流式電站的水庫回水外包線時，除了要計算相應淹沒補償標準洪水的水面線之外，要重視對補償標準洪水內(nèi)小流量時的水庫回水分析，以避免出現(xiàn)小流量時庫中、尾部常年淹沒范圍包不住的問題。

3）低水頭徑流式電站遇停機流量時產(chǎn)生的水庫淹沒范圍往往甚廣，在工程設計過程中宜對裝機容量方案多做比選。

［1］SL290－2009，水利水電工程建設征地移民安置規(guī)劃設計規(guī)范［S］.

［2］DL/T5064－2007，水電工程建設征地移民安置規(guī)劃設計規(guī)范［S］.

［3］沙錫林.貫流式水電站［M］.北京：中國水利水電出版社，1999.

［4］贛州市水利電力勘測設計研究院.于都縣峽山水電站工程可行性研究報告［R］.2010.