- 2013年长江防汛抗旱减灾
- 长江防汛抗旱总指挥部办公室编著
- 7字
- 2021-04-09 20:14:03
第2章 水库调度
2.1 纳入《2013年度长江上游水库群联合调度方案》的水库
2.1.1 三峡水库调度
2.1.1.1 水库基本情况
三峡工程采用“一级开发、一次建成、分期蓄水、连续移民”的建设方案,按照初步设计及施工总进度安排,在各方面的共同努力下,工程建设进展顺利。工程于2003年顺利实现了6月蓄水、通航和7月首批机组发电的三大目标。右岸大坝于2006年5月20日全线浇筑至坝顶高程185.00m,总体进度提前,为使三峡工程提前发挥更大的综合效益,三峡工程2006年汛后蓄水至156.00m水位,较初步设计提前一年进入了初期运行期。2007年汛前完成两线船闸改建工程后,枢纽工程已具备全线挡水175.00m的条件。2008年汛末,三峡工程开始实施175.00m试验性蓄水。2009年汛后,枢纽工程完建,水库移民搬迁任务完成,具备蓄水至正常蓄水位175.00m的运行条件。2010年,三峡工程除升船机和地下电站工程还在建外,三峡电站26台机组全部投入运行,枢纽所有泄洪设施投入正常运用,泄流能力达到正常运行期的设计标准。2011开始进行升船机续建和地下电站工程建设,至2012年地下电站完建,计划2013年底完成升船机船厢结构、机械设备及平衡重系统安装。
2.1.1.2 防洪任务与调度原则
1.汛期调度运用方案
2013年5月31日,国家防总批复了《三峡—葛洲坝水利枢纽2013年汛期调度运用方案》(以下简称《调度方案》)。《调度方案》提出的防洪调度目标是三峡水库对长江上游洪水进行调控,使荆江河段防洪标准达到100年一遇,遇100年一遇以上至1000年一遇洪水,包括与1870年同大洪水时,控制枝城站流量不大于80000m3/s,配合蓄滞洪区的运用,保证荆江河段行洪安全,避免两岸干堤漫溃发生毁灭性灾害。根据城陵矶地区防洪要求,考虑长江上游来水情况和水文气象预报,适度调控洪水,减少城陵矶地区分蓄洪量。
按照《三峡水库优化调度方案》(以下简称《优化方案》)和《长江洪水调度方案》确定的防洪调度方式,2013年汛期发生洪水时,三峡水库对荆江河段实施防洪补偿调度,兼顾对城陵矶河段进行防洪补偿调度。对荆江河段实施防洪补偿调度时,当三峡水库水位低于171.00m时,控制沙市水位不高于44.50m;当三峡水库水位在171.00~175.00m之间时,控制枝城最大流量不超过80000m3/s,配合分洪措施控制沙市水位不超过45.00m。水库水位达175.00m后转为保大坝安全调度。在长江上游来水不大,三峡水库尚不需为荆江河段防洪大量蓄水,而城陵矶附近防汛形势严峻,且三峡水库水位不高于155.00m时,按控制城陵矶(莲花塘)水位34.40m进行补偿调度。当三峡水库水位达到155.00m时,转为对荆江河段进行补偿调度。当长江上游发生中小洪水,根据实时雨水情和预测预报,在三峡水库尚不需要实施对荆江或城陵矶河段进行防洪补偿调度,且有充分把握保障防洪安全时,三峡水库可以相机进行调洪运用。三峡水库2013年汛期(6月10日至9月30日)防洪限制水位为145.00m。一般情况下,应按照《优化方案》规定,从5月25日开始,三峡水库水位根据上下游来水情况从枯期消落低水位控制下降,至6月10日下降至防洪限制水位。6月10日至8月31日期间,水库在不需要因防洪要求拦蓄洪水时,原则上应按防洪限制水位145.00m控制运行,实时调度时按照《优化方案》规定可在144.90~146.50m之间浮动。当预报三峡水库上游或者长江中游河段将发生洪水时,应按规定及时采取预泄措施,保证水库拦蓄洪水时的起调水位不高于145.00m。洪水过后,要在不增加下游防洪压力情况下,尽快降至防洪限制水位。8月31日后,当预报上游不会发生较大洪水,且沙市、城陵矶水位分别低于40.30m、30.40m时,结合后期175.00m试验性蓄水需要,9月10日水库运行水位按上浮至150.00~155.00m控制。
2.汛末蓄水计划
2013年9月6日,国家防总批复了《三峡工程2013年试验性蓄水实施计划》(以下简称《蓄水计划》)。《蓄水计划》要求三峡水库在前期调洪的基础上开始蓄水,逐步抬升水位,原则上9月30日蓄水位按165.00m控制,10月底或11月争取蓄至175.00m。在蓄水过程中,当预报长江干流沙市、莲花塘站水位将达到警戒水位,或三峡水库入库流量达到35000m3/s并预报将继续增大时,水库应按防洪要求进行调度。三峡水库调度运行中要高度重视下游用水需求。一般情况下,2013年9月10日至9月底,三峡水库下泄流量不小于10000m3/s;10月下泄流量不小于8000m3/s;11—12月下泄流量按葛洲坝下游水位不低于39.00m和三峡电站保证出力对应的流量控制。2014年1—4月下泄流量不小于6000m3/s(同时要满足葛洲坝下游水位不低于39.00m)。至5月25日水库水位逐步降至155.00m,6月10日消落到防洪限制水位(经同意可在消落期适时开展冲沙调度和生态调度试验)。当发生洪水或遇特枯来水,因防洪、下游供水、航运等需要实施应急调度时,不受上述水位、流量限制。
2.1.1.3 调度过程
1.防洪调度
三峡水库2013年汛期先后进行了4次防洪运用,累积拦蓄洪水近105亿m3。坝前最高水位达155.94m(7月27日14时),最大入库洪峰流量为49000m3/s,出现在7月21日8时。
进入主汛期,受金沙江、嘉陵江、岷江、沱江水系及长江上游干流区间强降雨影响,长江上游先后出现4次洪水过程,三峡水库相应出现最大入库洪峰流量分别为37500m3/s(7月3日)、34300m3/s(7月7日)、40500m3/s(7月13日),49000m3/s(7月21日)。在确保防洪安全的前提下,实施中小洪水调度,三峡水库最高库水位分别为148.59m、148.94m、151.28m和155.94m,最大下泄流量为35000m3/s。针对防洪调度,长江防总共发布7道调度令。汛期三峡水库库水位及入、出库流量过程对比见图2.1-1。三峡水库对应的4次洪水过程具体情况见表2.1-1。
图2.1-1 2013年汛期三峡水库库水位及入、出库流量过程对比
表2.1-1 2013年三峡水库汛期防洪调度情况表
防洪调度主要分以下4个阶段。
第一阶段(7月1—6日)。主要是应对长江上游第1次洪水过程。目标是在中下游防洪形势平稳的情况下,充分利用洪水资源,拦蓄中小洪水,控制水库水位不超过150.00m。
在该阶段,长江防总向三峡公司发布了2道调度令,将三峡水库7月2日、3日日均下泄流量分别按22000m3/s、25000m3/s控制;自7月4日起将三峡水库日均出库流量按30000m3/s控制。7月3日2时出现入库洪峰流量为37500m3/s,最大出库流量为28600m3/s,削减洪峰为8900m3/s,削峰率达24%,水库最高调洪水位为148.59m,拦蓄洪量达17.36亿m3。期间,三峡水库预报调度过程如下。
(1)7月1日8时,三峡水库库水位为145.47m,入、出库流量分别为13000m3/s、17438m3/s。综合考虑水雨情实况及预见期降雨,预计未来2日、3日、4日三峡水库入库流量分别为29000m3/s、34000m3/s、26000m3/s。若三峡水库日均出库流量在7月2日加大至22000m3/s,7月3日加大至25000m3/s后维持,库水位7月5日将涨至148.00m。据此,长江防总下发调度令,要求将三峡水库7月2日、3日的日均下泄流量分别按22000m3/s、25000m3/s控制。
(2)7月1日20时,三峡水库库水位回落至145.13m后开始转涨,7月2日、3日8时水库水位分别上升至145.44m和146.38m,3日8时入、出库流量分别为37000m3/s、25511m3/s。随着上游降雨的进一步加强,继续滚动预报,预计7月4日、5日、6日8时三峡入库流量分别为34000m3/s、30000m3/s、30000m3/s。若三峡水库日均出库流量在7月3日按25000m3/s、7月4日按27000m3/s下泄后维持,预计库水位7月7日将涨至150.00m左右。据此,长江防总下发调度令,要求三峡水库7月4日起日均下泄流量按30000m3/s控制。在日均下泄流量进一步加大后,库水位7月5日涨至148.59m后开始逐步回落。
第二阶段(7月6—11日)。为应对长江上游第2次洪水过程,主要目标仍是利用洪水资源,拦蓄中小洪水,控制库水位不超过150.00m。
此阶段,长江上游降雨持续不断,三峡水库出库流量一直维持在30000m3/s左右。7月7日2时,出现入库洪峰流量为34300m3/s,削减洪峰3600m3/s,削峰率为10%,水库最高调洪水位为148.94m,拦蓄洪量约6.5亿m3。
第三阶段(7月11—20日)。主要目标是拦蓄中小洪水,兼顾疏散滞留在三峡江段的船舶。在此期间,三峡水库预报调度过程如下。
7月11日预测12日、13日、14日8时入库流量分别为37000m3/s、41000m3/s、38000m3/s。若三峡水库维持日均出库流量30000m3/s下泄,预计库水位11日14时退至145.80m左右后转涨,15日涨至151.00m左右。经会商讨论认为,三峡水库下泄流量仍应维持在30000m3/s。7月13日8时出现入库洪峰流量为40500m3/s,削减洪峰15300m3/s,削峰率达38%,水库最高调洪水位为151.28m,拦蓄洪量达29亿m3。由于三峡水库出库流量自7月4日以来一直维持在30000m3/s左右。受两坝间通航流量的限制,部分船舶被滞留在坝区,三峡江段通航安全和社会稳定承受巨大压力。截至7月14日,三峡坝区待闸船舶达到196艘,最长待闸时间达13天,沿江经济建设和生产生活物资运输受阻,航运损失较大,船员情绪焦躁,社会各方高度关注。考虑到上游降雨短暂性停歇,长江防总抓住时机,统筹兼顾,科学调度,于7月15日凌晨起控制三峡水库出库流量至25000m3/s左右,持续时间超过10h,及时组织疏散因限航滞留的小功率船舶以及急运物资船舶共110艘。由于减小下泄流量疏散船舶,使得库水位上升,且预报后期仍有较强降雨,因此长江防总下发调度令,要求三峡水库19日起日均下泄流量按35000m3/s控制。
第四阶段(7月20—28日)。主要目标是拦蓄中小洪水,疏散滞留在三峡江段的船舶。在此期间,三峡水库调度过程如下。
7月19日,嘉陵江渠江降大到暴雨,金沙江局地、三峡区间降中雨、局地大雨或暴雨,预计未来嘉陵江、渠江、岷沱江仍有中到大雨、局地暴雨或大暴雨。7月20日根据水雨情势并考虑预见期降雨情况分析,预计三峡水库21日8时将出现入库洪峰流量达50000m3/s,若三峡水库维持日均出库流量35000m3/s左右下泄,21日晚库水位涨至150.00m左右,之后水位继续上涨。长江防总决定三峡水库继续维持日均35000m3/s左右下泄。7月21日8时出现入库洪峰流量49000m3/s,削减洪峰24500m3/s,削峰率为50%,水库水位仍在上涨。期间,7月25日,由于上游降雨趋缓,长江防总向长江三峡集团公司发布1道调度令,将三峡水库下泄流量从35000m3/s减小至30000m3/s,及时疏散部分大功率船舶。同时自7月15日疏散船舶之后,三峡江段又积压了215艘船舶,长江防总结合周末用电负荷的减少,命令27日、28日白天,三峡水库的下泄流量按25000m3/s控泄,有序疏散所有小功率待闸船舶。
2013年,三峡工程通过科学调度,及时拦洪、适时泄洪,尽可能地发挥削峰、错峰作用,成功应对了长江上游4次洪峰过程,有效疏散370余艘待闸船只,沙市、城陵矶站水位均未超警戒水位,取得了明显的防洪减灾效益。
2.汛末蓄水调度
9月7日,国家防总下达《关于三峡工程2013年试验性蓄水实施计划的批复》(国汛〔2013〕13号),明确三峡水库可在前期调洪的基础上开始蓄水,逐步抬升水位,原则上9月30日蓄水位按165.00m控制,10月底或11月争取蓄至175.00m。在国家防总领导下,长江防总统筹协调长江上游各水库蓄水进度,7月底首先安排金沙江中游梯级水库开始蓄水,然后逐步安排二滩、锦屏一级、向家坝、瀑布沟、亭子口等水库蓄水;9月10日8时,三峡水库前期调洪运用水位已达157.12m,9月30日20时库水位达到166.93m;10月来水偏少,长江防总精心调度,合理控制三峡水库下泄流量,11月11日14时三峡水库水位为175.00m。汛末三峡水库库水位及入、出库流量过程对比见图2.1-2。
汛末蓄水调度主要分以下4个阶段。
图2.1-2 汛末三峡水库库水位及入、出库流量过程对比
第一阶段(8月23日至9月10日)。主要是充分利用汛末水资源,根据对长江流域防汛形势的研判和水雨情分析预报,预蓄部分水量,减轻三峡水库9月、10月蓄水压力。
据长期预测分析,2013年9月,长江上游降雨量较常年同期正常偏多;10月,降雨量基本正常。但据统计,截至8月23日8时,长江上游水库总待蓄水量约331亿m3,其中,三峡水库需拦蓄水量约204亿m3。为提高长江上游干支流水库群的蓄满率,同时尽量满足长江中下游用水需求,在确保防洪安全的前提下,长江防总从8月下旬即开始筹划三峡水库汛末蓄水。长江防总办采取分阶段控制水库蓄水位的调度方式,充分利用汛末洪水资源,从8月24日开始减少出库流量至13000m3/s左右,库水位开始缓慢上升。8月31日20时,水库水位蓄至149.90m。9月7日再次将日均出库流量减少至11000m3/s。9月10日8时水库水位上升至157.12m。
第二阶段(9月10—30日)。按9月30日水库水位蓄至165.00m左右的目标进行调度。
9月9—11日,受多股弱冷空气和副高外围暖湿气流共同影响,长江干流沿线附近有降雨维持,12日降雨减弱。受上游来水影响,三峡水库入库流量波动增加,13日8时水库水位上升至160.76m。据水雨情分析预计,三峡水库14日、15日、16日8时入库流量分别为26000m3/s、23000m3/s、21000m3/s,20日入库流量在16000m3/s左右。若三峡出库流量仍维持日均11000m3/s,水库水位15日将涨至164.00m左右,20日将涨至168.00m左右。为此,长江防总向三峡公司下发调度令,要求从9月14日起将三峡水库日均出库流量按15000m3/s控制;9月17日再次将日均出库流量加大至18000m3/s。随着后期来水的逐步减小,长江防总要求三峡公司9月26日将日均出库流量减小至15000m3/s,9月28日再减小至13000m3/s。9月30日20时,三峡水库水位为166.93m。
第三阶段(10月1—31日)。主要是在保证防洪安全和中下游用水需求的前提下,尽可能多蓄水。
根据国家防总《关于三峡工程2013年试验性蓄水实施计划的批复》(国汛〔2013〕13号),一般情况下10月下泄流量不小于8000m3/s。考虑到自9月起,长江中下游干支流来水偏少,为保证中下游用水需求,9月30日,长江防总向三峡公司下发调度令,要求其从10月1日起将三峡水库日均出库流量按11000m3/s控制。根据水雨情滚动预报,10月4日的日均出库流量减小至10000m3/s。10月8日14时起,逐步减小三峡水库出库流量,10月9日后日均出库流量按8000m3/s控制。
10月,长江主要干支流来水较历史同期显著偏少,中下游干流主要站及两湖出口控制站10月平均水位较历史同期均值偏低2~6m,沙市、汉口、湖口、大通站出现历史同期最低水位,宜昌、城陵矶水位出现历史同期第3位低水位。长江防总在进行蓄水调度时既要尽可能提高上游水库群蓄满率,又要力争最大限度满足中下游用水需求。根据《优化方案》提出的“10月蓄水期间,一般情况下水库上、中、下旬的下泄流量分别按不小于8000m3/s、7000m3/s、6500m3/s控制”,10月10日,长江防总将三峡水库日均出库流量按7000m3/s控制。此后,三峡水库一直维持在日均7000m3/s下泄,10月30日20时,三峡水库水位为173.84m。
第四阶段(11月1—11日)。主要目标是蓄水至175.00m。
进入11月,根据实时水雨情分析及预测预报,长江防总为实现175.00m蓄水目标,进一步减小了三峡水库日均下泄流量,要求三峡公司从11月5日12时起逐步减小三峡水库出库流量,之后按日均6000m3/s控制,并满足葛洲坝下游水位不低于39.00m的要求。同时,又进一步开展了上游水库群联合调度,于11月7日向三峡公司发出调度令,要求其从11月7日18时起将溪洛渡、向家坝两座水库总体按出入库平衡调度。通过多措并举,11月11日14时三峡水库连续第四年成功蓄水至175.00m,标志着2013年三峡水库汛末蓄水任务顺利完成,为后期发电、供水、航运提供了强有力的保障。蓄水期间,长江防总先后下发14道调度令。
3.库尾减淤调度和生态调度
继2012年首次开展了三峡水库库尾减淤调度试验后,长江防总又于2013年5月6日结合水库消落,再次开展库尾减淤和生态调度。长江防总根据水雨情预测分析,抓住5月长江上游出现的几次小幅涨水过程(最大入库流量21000m3/s,5月26日2时),同时考虑宜昌、沙市、汉口站的水温情况,经协调国家电网,决定于2013年5月6日开始开展库尾减淤和生态调度。本次调度过程共向长江三峡集团公司下发4道调度令,将三峡水库日均下泄流量由6800m3/s逐步增加至15000m3/s,三峡水库出库流量呈阶梯形式增加,使荆江河段实现持续上升的涨水过程,三峡水库坝前水位从160.16m逐渐消落至155.97m,水位累积消落4.19m,日均消落幅度0.52m。
为掌握调度过程中三峡入库泥沙和库尾冲淤情况,三峡集团公司委托长江委水文局开展三峡水库进出库水沙同步测验和库尾重庆主城区河段、铜锣峡—涪陵河段固定断面测量。经长江委水文局的观测分析表明,2013年三峡水库实施减淤调度期间,河道采砂活动较少,库尾河段呈冲刷状态,减淤效果明显。
实测资料表明,水库库尾大渡口—涪陵段(含嘉陵江段,总长约169km)河床冲刷量为441.3万m3(大于2012年减淤调度期间实测冲刷量241.1万m3),其中,长江干流段冲刷量为409.7万m3,嘉陵江段冲刷量为31.6万m3。
从干流沿程分布来看,重庆主城区干流段(大渡口—铜锣峡段,长35.5km)仅有少量冲刷,其冲刷量仅为1.7万m3;铜锣峡—涪陵段则表现为沿程全线冲刷,累积冲刷泥沙达408万m3。
7月19日,长江防总依据当时的水雨情变化、泥沙监测和预报成果,果断实施排沙减淤调度,命令三峡水库出库流量增加至35000m3/s。在三峡电站全部机组投入全力运行的情况下,开启6个排沙孔排沙、泄洪,直至7月21日超出其运行水位条件后关闭排沙孔,开启2个深孔泄洪。据初步统计分析,7月19日以来三峡水库排沙约1760万t,排沙比约31%,有效减轻了水库泥沙淤积。
生态调度试验也取得了预想成效,进一步证明了通过调度三峡水库制造适宜的涨水过程,能够促进下游四大家鱼大规模繁殖。
2.1.2 阿海水库调度
2.1.2.1 水库基本情况
阿海水库位于云南省丽江市玉龙县(右岸)与宁蒗县(左岸)交界的金沙江中游河段,是金沙江中游河段一库八级开发利用规划中的第四级,上游与梨园水库相衔接,下游为金安桥水库。坝址控制流域面积为23.54万km2,多年平均流量为1598m3/s。阿海水库是以发电为主,兼有库区航运、水土保持和旅游等综合效益的大(2)型水利水电工程。
水库正常蓄水位为1504.00m,相应库容为8.06亿m3;校核洪水位为1507.48m,相应库容为8.85亿m3;死水位为1492.00m,调节库容为2.38亿m3,具有日调节性能。防汛限制水位为1493.30m(7月1—31日)。
阿海水库由碾压混凝土重力坝、坝后式电站厂房及左岸溢洪道等组成,坝顶高程为1510.00m,最大坝高为132m,电站装机容量为2000(5×400)MW。电站泄洪建筑物由5孔13m×20m(宽×高,下同)的表孔和2孔5m×8m的左岸泄洪中孔组成。右岸冲沙底孔(4.0m×4.0m)紧靠进水口坝段的右侧,不参与枢纽泄洪,主要承担枢纽排沙、放空水库及向下游供水等任务。
阿海水库于2007年4月导流洞工程开工,2009年1月上旬大江截流,2011年10月上旬2号导流洞下闸,2011年12月中旬1号导流洞下闸,水库开始蓄水。2012年12月下旬首台机组(1号机组)发电,2013年1月上旬2号机组发电。
2.1.2.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
根据《长江流域防洪规划》要求,阿海水电站水库在7—8月初承担防洪库容2.15亿m3。2013年防洪任务为确保枢纽自身防洪安全,分担川江防洪和配合三峡水库分担长江中下游防洪任务。
2.调度原则
(1)阿海水库发电、工程施工与防洪发生矛盾时,发电、工程施工服从防洪。
(2)在保证枢纽工程安全的前提下,根据洪水预报进行水库优化调度,降低发电耗水率,提高水能利用率。
(3)洪水过程中,下泄流量应不大于本次洪水入库洪峰流量,避免给下游造成人为灾害。
(4)当洪水不大于电站厂房校核标准洪水时,机组正常发电;当洪水大于电站厂房校核标准洪水时,全厂机组停机。
(5)6月下旬水库水位逐步消落,6月30日内消落至防汛限制水位1493.30m。7月1—31日一般情况下,水库按1493.30m水位运行,当入库流量小于枢纽总泄流能力时,按入库流量下泄;当入库流量大于枢纽总泄流能力时,按泄流能力下泄;当需要阿海水库承担下游防洪任务时,按长江防总调度指令下泄。8月1日起水库可逐步蓄至正常蓄水位1504.00m。
(6)水库消落阶段日水位变幅不超过3m。
(7)泄洪设施由左岸溢流表孔和左岸泄洪中孔组成,右岸冲沙底孔主要用于坝前排沙,不参与电站泄洪。
2.1.2.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨。汛期5—9月巴塘至阿海区间面平均雨量统计见表2.1-2。
表2.1-2 2013年5—9月巴塘—阿海区间降雨量统计表 单位:mm
(2)主要洪水过程。6月,金沙江上中游干流各站流量波动上涨,发生3次洪水过程,干流月最大流量出现在9—10日强降雨导致的涨水过程中,阿海水库月最大流量为2650m3/s(11日14时),月平均流量为1999m3/s。
7月,金沙江巴塘—阿海区间干流各控制站流量呈波动上涨态势,干流出现4次洪水过程。第1次洪水过程出现在7月1—9日,受1—7日连阴雨过程影响,金沙江干流各站流量缓慢上涨,5日起涨势加快,阿海水库最大流量为3300m3/s(7日11时)。第2次洪水过程出现在8—17日,受上游岗拖以上来水影响,阿海水库最大流量为4260m3/s(16日14时)。第3次洪水过程出现在18—27日,本次洪水过程巴塘以上来水平稳,受区间降雨影响,奔子栏以下控制站流量波动上涨,阿海水库最大流量为5130m3/s(23日2时);第4次洪水过程出现在28日至8月初,本次洪水过程主要以巴塘以上来水为主,阿海水库最大流量为4700m3/s(31日20时)。
8月中下旬金沙江中段出现明显伏旱天气,金沙江巴塘—阿海区间干流各控制站流量波动消退,8—13日因区间降雨使奔子栏以下河段出现流量上涨过程,其后因区间无雨各站流量缓慢消退,24日后水情平稳,月末受巴塘以上来水和区间降雨影响使干流各站流量小幅上涨。
9月上旬受金沙江上游来水及区间降雨共同影响,阿海入库出现1次较为明显的涨水过程,8日18时流量最大涨至4740m3/s,之后转退。9月中旬维持退水,至9月22日退至2254m3/s左右,23日后出现小幅上涨过程,但涨幅不大,29日24时最大涨至2703m3/s左右,之后消退至月末。9月阿海水库入库平均流量为3040m3/s,最大流量为4740m3/s(8日18时)。阿海水库2013年1—9月入库流量特征值统计见表2.1-3。金沙江巴塘—阿海区间干流各控制站6—9月流量过程见图2.1-3。
表2.1-3 阿海水库2013年1—9月入库流量特征值
图2.1-3 2013年6—9月金沙江巴塘—阿海区间干流各控制站流量过程线
2.降雨、洪水预报
(1)短期降雨预报精度统计及评定。汛期5—9月共发布金沙江上中游短期(1~2天)面雨量预报153期,通过逐日、逐区对比分析实况值与预报值结果,并进行预报精度评分统计,汛期金沙江上中游24h面雨量预报精度平均得分94分,48h面雨量预报精度平均得分93.2分。各分区预报评分情况见表2.1-4。
表2.1-4 2013年5—9月金沙江上中游短期面雨量预报评分表
(2)入库流量预报精度统计及评定。截至2013年10月1日,共发布273期水情预报,根据水情预报规范,对预报精度评定见表2.1-5。
表2.1-5 2013年1—9月阿海坝区流量预报精度评定表
水情预报精度总体评定:阿海坝区24h预见期内的流量预报相对误差在2.5%以内,36h预见期内的流量预报相对误差在3.5%以内,36h预见期内合格率达86%。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)6月中下旬调度过程。
1)调度目标:7月初水库水位逐步下降到汛限水位附近。
2)调度过程:为应对6月9—10日强降雨导致的涨水过程,阿海水库6月10日12时开始加大泄流,起调水位为1503.16m,入库流量为2340m3/s;过程最大入库流量为2650m3/s(6月11日14时),出库流量为2590m3/s,最高库水位为1503.16m,削峰率为2.3%。
6月11日15时后阿海入库开始消退,阿海于6月17日0时关闭泄洪闸门停止泄洪,其后库水位根据机组满发出流自然消落,于6月24日15时降至1494.38m。
因21—27日流域有小到中雨降雨过程,阿海入库流量小幅上涨,库水位开始回升。27日后入库流量消退且最大流量小于机组满发流量,通过发电可以使水位逐渐消落,并于7月4日库水位消落至水库汛限水位1493.30m。
(2)7月水库运行水位动态控制。由于2013年阿海水库还属于建设期,试验性参与流域防洪工作,为应对涨水过程,经长江防总许可,阿海水库运行水位在1493.30~1495.30m范围内动态控制。
(3)水库蓄水过程。从7月24日8时,根据中期来水预测,水库来水处于退水过程,特向长江防总申请并征得同意,水库开始缓慢蓄水,水位从1494.96m逐渐回蓄,8月1日0时水库蓄至1500.68m。期间最大入库流量为5057m3/s(24日17时),最大出库流量为4920m3/s。
8月中下旬金沙江中段出现明显伏旱天气,阿海入库流量已经消退至3000m3/s以下,在中期预报退水的基础上,阿海水库开始拦蓄洪尾过程。8月18日8时起蓄水位为1501.96m,最高于8月19日8时蓄至1503.63m,该期间最大入库流量为2700m3/s,最大出库流量为2643m3/s。
(4)2013年阿海水库水位过程。2013年阿海水库最高库水位为1504.01m,发生在1月5日7时,最低库水位为1492.37m,发生在5月24日14时。具体日均水位过程线见图2.1-4。
图2.1-4 阿海水库日均水位过程线
2.1.2.4 调度成效
在6月中下旬水库调度过程中,通过6月17日及时关闭泄洪闸门拦蓄洪尾,保证了6月中下旬在入库流量小于机组满发的情况下,有效提高水能利用提高率。在预测6月末来水明显小于机组满发流量下,通过加大负荷消落水位,并在7月初水位消落到汛限水位。
在下游防洪压力不大且来水预测明朗的基础上,通过申请并得到许可,7月上、中旬阿海水库水位在1493.30~1495.30m动态控制,7月下旬阿海水库提前开始蓄水,有效提高了发电水头,减少了机组出力受限的影响。
8月中下旬通过拦蓄洪尾,将水库水位蓄至接近正常蓄水位,充分提高了水资源利用率。
2.1.2.5 存在的问题与经验总结
(1)历史上,金沙江中游7—9月期间发生年最大洪水的可能性在90%以上。8月发生年最大洪水的几率最大,基本在39%以上。
(2) 7月水库水位在汛限水位1493.30m运行时,机组发电水头受限影响非常严重,且机组振动严重超标。在保证防洪安全的前提下,通过实时预报调度动态控制水库运行水位,发电效益巨大,且能有效保护机组安全运行。
(3)根据2013年运行资料分析,金安桥水库水位在1411.00m以下时,金安桥水库水位对阿海尾水水位顶托影响较小,金安桥水库水位在1411.00m以上时,对阿海水库尾水水位顶托影响明显增大。阿海水库在毛水头为76.10m以上时,可以满足机组满发要求;毛水头在75.50m以下时,全厂机组震动明显增大,机组在低水头下运行不利于机组的寿命和电站的安全生产工作。
2.1.3 金安桥水库调度
2.1.3.1 水库基本情况
1.工程概况
金安桥水库位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段,是金沙江干流中游河段规划的第五级电站。坝址控制流域面积为23.7万km2,多年平均流量为1640m3/s。
金安桥水库工程的开发任务为发电,兼顾防洪。电站建成后可发展旅游、库内航运。金安桥水库校核洪水位为1421.07m(P=0.02%),相应库容为9.13亿m3,设计洪水位为1418.00m(P=0.2%),正常蓄水位为1418.00m,电站装机容量为2400MW(4×600MW),正常蓄水位对应的库容为8.47亿m3,调节库容为3.46亿m3,水库具有周调节性能。水库防汛限制水位为1411.00m(7月1—31日)。
水库枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪道、右岸泄洪冲沙底孔、左岸冲沙底孔、坝后厂房及进厂交通隧洞等组成。坝顶高程为1424.00m,最大坝高为160m,坝顶长度640m。
2.水库建设情况
2003年8月,进场筹建施工准备。2006年1月9日,大江截流。2006年12月28日,大坝基础混凝土开始浇筑。2007年5月2日,大坝碾压混凝土开始施工。2010年10月25日,1号导流洞下闸封堵。2010年11月25日,2号导流洞下闸。水库自1296.95m水位开始第一阶段的初期蓄水,至2011年1月4日库水位蓄水至1397.87m,历时40天,总蓄水量达5.01亿m3。2011年3月20日,首台机组正式投产发电。初期下闸蓄水后,通过右泄洪冲沙底孔下泄水量控制水库水位在1398.00m以下运行。2011年7月13日开始二期蓄水,2011年7月25日蓄水至1417.00m,2011年11月7日蓄水至正常蓄水位1418.00m。电站4台机组分别于2011年3月20日、2011年6月30日、2011年12月9日、2012年8月31日投产发电。
3.水文气象条件
金安桥坝址河段径流量主要来自降雨,石鼓以上有融雪补给,径流丰沛稳定。金沙江洪水由暴雨形成,洪水发生在6—10月的汛期内,主汛期为7—9月。金安桥坝址在主汛期7月、8月、9月3个月内发生年洪水的可能性在95%以上,而年最大洪水出现在8月的可能性基本在40%以上。
金沙江洪水洪峰模数较小,上游洪水峰型以单峰型为主,下游以复峰型为多,整个汛期洪水过程线可以视为一个多峰型洪水过程,坝址区最大1次洪水过程历时一般为30天左右。
4.水库特征值
金安桥水库特征值见表2.1-6。
表2.1-6 金安桥水库特征值简表
续表
2.1.3.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
金安桥水库正常蓄水位为1418.00m,死水位为1398.00m,正常蓄水位以下库容为8.47亿m3,调节库容为3.46亿m3,水库具有周调节性能。2013年防洪任务为确保本身枢纽工程防洪安全,分担川江防洪和配合三峡水库分担长江中下游防洪任务。
2.调度原则
(1)涨水段水库下泄流量不大于入库流量,以免造成人为洪灾;当洪水不大于电站厂房校核标准洪水时,考虑机组参与泄洪;当洪水大于电站厂房校核标准洪水时,则不考虑机组过流。
(2) 7月1—31日的防洪限制水位为1411.00m。一般情况下水库按1411.00m水位运行,当入库流量小于枢纽泄流能力时,按入库流量下泄;当入库流量大于枢纽泄流能力时,按枢纽能力下泄。当需要金安桥水库承担下游防洪任务时,按长江防总调度指令下泄。8月1日开始蓄水,逐步蓄至正常蓄水位1418.00m。非汛期水库根据兴利需求进行调度。
2.1.3.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨。金沙江金安桥水电站所在区域,每年6—10月为雨季,雨季降水较充沛,11月至次年5月为旱季,降雨量较少。2013年进入雨季时间为6月上旬,属正常年份,但较2012年偏晚1周左右。
2013年1—4月大部分时间内为西风环流控制,降雨偏少,流域内干旱突出。进入5月以来,大气环流出现了明显的夏季环流特征,西南季风明显加强,西南槽、低压、西南气流加强,赤道附近云系位置明显北抬。有利的降雨天气系统造成了水库及上游地区出现小雨、局部中雨过程,5月降雨量虽然偏高,但强度不大。
6月开始,赤道附近云系明显北抬,孟加拉湾附近水汽通道已移至云南大部地区,环流逐渐转为西南季风,降雨量增多,出现了大范围的降雨天气过程,有明显的雨季特征。
进入主汛期后,从孟加拉湾输送到金沙江上游地区的水汽不强,在岗拖—奔子栏区间上空生成的主要降雨天气系统(西南低压、切变线、辐合区等)较弱,造成了金沙江上游降雨不足。
7月至8月上旬期间,由于高空切变线、西南低压(低涡)、冷空气生成次数多而强,这些有利的降雨天气系统造成电厂附近区域,以及区间最大支流四川水洛河流域出现多次大到暴雨过程,很大程度上,缓解了上游来水不足的情况。
从8月中旬以后,又主要受到西太平洋副热带高压和青藏高压的影响,持续出现了高温少雨的天气,降雨量明显偏少,致使8月中下旬上游来水量减少,发电流量不足;进入9月后,降雨趋于正常。
2013年金安桥水库上游1—9月累积降雨量为616.8mm,接近正常年份,较多年平均值偏少10.1%,其中,1—4月偏少22%~99.6%,5—7月偏多20.8%~45.9%,8—9月偏少30%左右。具体情况见表2.1-7。
表2.1-7 金水桥水库2013年1—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
(2)入库流量。由于上述天气及降雨影响,2013年金安桥水库的入库流量,1—4月较多年平均基本持平,5—7月偏多近1成,但8、9月两月较多年平均明显偏枯,尤其是主汛期的8月,偏少达3成以上。5—9月金安桥水库平均入库流量为2476m3/s,较多年平均偏少近1成。具体情况见表2.1-8。
表2.1-8 金安桥水库2013年5—9月入库流量与多年同期平均入库流量对照表
从主汛期来水构成分析来看,2013年汛期上游干流来水量偏少,以岗托为例,2013年岗托水文站7月、8月、9月平均流量比2012年分别偏少了22%、55%、20%。7月至8月上旬,由于金安桥附近区域及以上区间大量来水加入,缓解了来水偏少局面,但当区间来水消退后,便出现了8月、9月来水偏少的情况。2013年1—9月逐日来水情况见图2.1-5。
图2.1-5 2013年1—9月金安桥水库逐日来水与多年同期日平均来水过程线
截至2013年9月30日,2013年平均入库流量为1638m3/s,较多年同期平均入库流量1764m3/s,偏枯4%。2013年最大日均入库流量为5060m3/s(7月22日),最大日均出库流量为5058m3/s(7月23日),最高库水位为1417.85m(8月20日)。
2.降雨、洪水预报
委托丽江市气象台收集金安桥坝址及坝址以上金沙江流域的气象信息,定期进行天气预测趋势跟踪,定时发布天气预报、不定时发布灾害性天气警报,每周、旬、月、季、半年、年定期发送气象活动情况总结及降雨趋势预测分析报告。另外,还接收卫星云图等气象信息,充实气象信息资料。5—9月综合降水量预测准确率达75%以上。
金安桥水库水情自动测报系统,于2010年12月建成并投入运行。形成了较为完善的水雨情自动测报、水文预报及水库调度自动化系统。其主要功能包括:自动采集坝址至岗拖区间共计25个遥测站点的水、雨情信息,进行预见期为72h的短期水文预报;根据历史水文资料采用均生函数和紧邻抽样模型,进行中长期预报。72h的短期预报由金安桥水库完成,中长期预报委托长江委上游水文局进行。1—9月的逐日、逐周、逐月预报准确率分别为89.71%、95.6%、90.02%。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)阶段调度目标。金安桥水库7月需分担下游防洪任务,水库运行水位按防汛限制水位1411.00m(7月1—31日)控制,其他时间按正常蓄水位1418.00m控制。金安桥水库年内运行水位情况,见表2.1-9。
表2.1-9 金安桥水库2013年运行控制水位情况表
(2)洪水调度过程。2013年汛期,金安桥水库出现了2次较大的洪水过程,第1次在7月下旬,由于区间水洛河流域降雨集中,与上游干流来水叠加产生了5217m3/s的入库洪峰流量;第2次发生在9月上旬,由于上游降雨产生了4670m3/s的入库洪峰流量,这次洪水过程很短,流量稳定在4000m3/s以上时间只有4天。具体洪水调度过程如下。
1)“7·23”洪水调度。2013年7月1日0时,金安桥库水位为1407.65m,在汛限水位以下运行,由于上游来水增加,除加大发电用水满负荷发电外,库水位持续上升,7月4日8时库水位达1409.30m,14时开始溢洪。此时,经长江防总同意,库水位可控制在1412.00m以下运行。7月13日,入库流量达4000m3/s,为保持库水位平衡,水库加大泄洪运行,从22日起出库流量超过5000m3/s,至7月23日10时,最大出库流量达5180m3/s。23日15时,出现入库最大洪峰流量5217m3/s,为2013年度最大入库流量。此次调洪过程库水位最高达1411.90m。由于调节库容有限,削减洪峰流量37m3/s。此次洪水过程持续约20天,至8月上旬,水库可蓄至正常蓄水位,8月库水位逐步抬升。
2)“9·08”洪水调度。9月上旬,由于受上游持续降水的影响,上游干流发生了1次较大洪水过程。9月1日8时入库流量为1750m3/s,相应库水位为1416.23m,7日8时入库流量突破4000m3/s,至8日18时出现入库洪峰流量为5171m3/s。此次洪水过程库水位控制在1417.00m以下运行,出库流量根据水情预报入库来水进行调节调度,最大出库流量为4779m3/s,最高库水位达1416.75m。此次洪水过程持续时间不长,流量在4000m3/s以上时间只维持了4天,属陡涨陡落型洪水,水库削减洪峰流量392m3/s,削峰率约8%,库水位上涨约0.52m,调蓄洪水约1069万m3。
2.1.3.4 调度成效
2013年7月,经长江防总的统一调度,在确保防洪安全的前提下,增加了发电效益,增发电量达16427万kW·h,取得了显著的经济效益。
2.1.4 龙开口水库调度
2.1.4.1 水库基本情况
1.工程概况
龙开口水库位于云南省大理白族自治州鹤庆县境内,是金沙江中游河段规划“一库八级”开发方案的第六级电站。坝址以上控制流域面积为24.0万km2,多年平均流量为1690m3/s。
龙开口水库工程开发任务以发电为主,兼顾灌溉和供水。水库正常蓄水位1298.00m,死水位1290.00m,防洪限制水位1289.00m(7月初至8月初),设计洪水位为1298.00m(P=0.2%);校核洪水位为1301.30m(P=0.02%);水库总库容为5.58亿m3,正常蓄水位对应库容为5.07亿m3,防洪库容为1.26亿m3(7月初至8月初),调节库容为1.13亿m3,具有日调节能力。枢纽工程主要由碾压混凝土重力坝、泄洪建筑物、右岸坝后厂房及冲沙底孔、厂坝间升压开关站、左右两岸灌溉取水口等建筑物组成,最大坝高为116.0m,坝顶高程为1303.00m,坝顶长为768.0m。
龙开口水库装机容量为1800MW(5×360MW),与金安桥水库联合运行时,保证出力为291MW,多年平均年发电量为73.58亿kW·h;在上游龙盘水库投入后,电站保证出力为739.6MW,多年平均发电量为84.67亿kW·h。
2.工程建设情况
2007年9月,龙开口水库工程开工;2009年1月,主河床截流;2008年11月1日大坝混凝土开始浇筑,2012年9月27日浇筑到顶。2008年11月28日厂房混凝土开始浇筑,2012年9月13日完成厂房混凝土浇筑。2012年11月25日导流底孔下闸开始初期蓄水,2013年5月23日开始二期蓄水。2013年5月21日首台机组投产发电,2013年6月2日第二台机组投产发电,2013年8月6日第三台机组投产发电,第四、第五台机组分别计划于2013年11月和2014年1月投产发电。
3.水文气象条件
龙开口水库坝址河段径流量主要来自降雨,石鼓以上有融雪补给。金沙江洪水由暴雨形成,主要为锋面雨,年最大洪峰流量最早发生在6月,7—9月为主汛期,最迟于10月出现。年最大洪水发生时间比较集中,各地区在主汛期7月、8月、9月3个月内发生年洪水的可能性均在94%以上,洪峰频次出现最多月份为8月。
4.水库特征值
龙开口水库特征值见表2.1-10。
表2.1-10 龙开口水库特征值简表
2.1.4.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
龙开口水库调节库容为1.13亿m3,仅具有日调节能力,工程的防洪任务为确保枢纽自身防洪安全,分担川江防洪和配合三峡水库分担长江中下游防洪任务。
2.调度原则
根据龙开口水库洪水、库容特点,电站调度原则如下。
(1) 7月1—30日的防洪限制水位为1289.00m。一般情况下水库按1289.00m水位运行,当入库流量小于枢纽泄流能力时,按入库流量下泄;当入库流量大于枢纽泄流能力时,按泄流能力下泄。当需要龙开口水库承担下游防洪任务时,按长江防总调度指令下泄。8月1日开始蓄水,逐步蓄至正常蓄水位1298.00m。非汛期水库根据兴利需求进行调度。
(2)为避免给下游造成人为洪灾,水库最大下泄流量不超过坝址的天然洪峰流量。
(3)当洪水不大于电站厂房校核洪水(1000年一遇)时,考虑机组部分参与泄洪;当洪水大于电站厂房校核洪水标准时,机组不参与泄洪。
2.1.4.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨量。龙开口水库所在区域,每年6—10月为雨季,雨季降水充沛,2012年11月至次年5月为旱季,基本无降雨。2013年1—9月降雨量较多年同期平均值明显偏小。2013年1—5月流域内干旱问题突出,期间龙开口区域未降雨。6月开始大面积降雨但降雨量明显偏小。7月至8月上旬,降雨趋于正常,8月中下旬降雨量明显偏小,9月降雨量趋于正常。2013年1—9月降雨量与多年同期平均值对比见表2.1-11。
表2.1-11 龙开口水库2013年1—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
(2)入库流量。受降雨量较小影响,龙开口水库入库流量较多年平均值偏小;受金安桥水库调度影响,枯水期入库流量变化较大。2013年1—9月入库流量与坝址多年平均流量对比见表2.1-12。
表2.1-12 龙开口水库2013年1—9月入库流量与坝址同期多年平均流量对照表
2013年1—5月,龙开口水库上游天然流量较多年同期平均值有所增加,同时为保证下游生态流量,通过协调上游金安桥水库加大了入库流量;6—7月入库流量与多年同期平均值相当;受降雨影响,8月较多年同期平均值明显偏小,9月也较多年同期平均值偏小。2013年1—9月平均入库流量为1727m3/s,较坝址多年平均流量1791m3/s偏枯3.6%,最大日均入库流量为5132m3/s(7月23日)。2013年1—9月逐日来水情况见图2.1-6。
图2.1-6 2013年1—9月龙开口水库逐日平均入库流量
2.降雨、洪水预报
龙开口水库主要通过接收云南省气象台天气预报信息,以及金沙江流域信息共享平台来了解上游实时流量,对洪水进行预报。龙开口水库建有水情自动测报系统,形成了较为完善的水情自动测报、水文预报系统。工程上下游建设有3个水位流量雨量站、4个水位雨量站、2个水位站、2个雨量站、1个电站信息终端,可及时掌握上下游实时雨情、水情信息。水库调度由澜沧江公司集控中心完成。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)阶段调度目标。2013年1月1日库水位为1245.00m,2月1日库水位蓄至1290.00m;5月22日,龙开口水库通过水位抬升验收,开始二期蓄水,5月31日库水位蓄至1298.00m;7月1日水位降至防洪限制水位1289.00m;8月5日蓄至1296.00m,之后维持库水位在1296.00m附近正常运行。
(2)实际调度过程。龙开口水库库容较小,水库基本处于敞泄状态。2013年7月1日至9月30日期间共出现2次较大的洪水过程。第1次为7月20日至8月3日,期间入库流量基本保持在4000m3/s以上,最大入库流量为5963m3/s (7月27日2时),最大下泄流量为5553m3/s,削峰率为6.9%;第2次为9月7—11日,期间入库流量基本保持在4000m3/s以上,最大入库流量为4830m3/s (9月8日20时),最大下泄流量为5120m3/s。
2.1.4.4 调度成效
通过流域信息共享平台,加强上下游电站之间的水情信息沟通,对水库进行合理调度,保证了枯水期(1—4月)生态流量下泄,在5月下旬顺利完成了水位抬升工作。
2.1.5 鲁地拉水库调度
2.1.5.1 水库基本情况
1.工程概况
金沙江鲁地拉水库位于云南省永胜县与宾川县交界处的金沙江干流上,为金沙江中游河段水电梯级规划中的第七座梯级电站,坝址控制流域面积为24.73万km2,多年平均年径流量为561亿m3,水库具有日调节性能。
鲁地拉水库为大(1)型水利水电工程,挡水、泄洪、引水发电建筑物等主要建筑物的级别为1级,次要建筑物的级别为3级。混凝土坝设计洪水标准为500年一遇,校核洪水标准为5000年一遇;发电厂房设计洪水标准为200年一遇。校核洪水标准为1000年一遇;消能防冲建筑物设计洪水标准为100年一遇。
鲁地拉水库枢纽由碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房、泄洪表孔及底孔等建筑物组成,坝顶高程为1228.00m,最大坝高为140.0m。正常蓄水位为1223.00m,发电死水位为1216.00m,防洪限制水位为1212.00m;水库总库容为17.18亿m3,正常蓄水位下库容达15.48亿m3,死库容为11.72亿m3,调节库容为3.76亿m3,防洪库容达5.64亿m3。右岸地下厂房装机2160MW(6×360MW)。泄洪建筑物布置在主河床,由5个15m×19m的表孔和2个6m×9m的底孔组成。5个溢流表孔集中布置于河床中间,溢流堰顶高程为1204.00m,堰面为WES曲线。表孔采用宽尾墩+消力戽的消能方式。设计洪水位时,5个表孔可以宣泄流量12480m3/s。两个底孔坝段对称布置于溢流表孔两侧,每个底孔坝段宽14m,采用有压坝身泄水孔,进口底板高程为1155.00m。底孔采用长泄道挑流消能方式。设计洪水位时,2个底孔可以宣泄流量达3134m3/s。
2013年,鲁地拉水库工程处于建设期,根据DL/T 5397—2007《水电工程施工组织设计规范》的有关规定,并考虑到本工程的实际情况,2013年鲁地拉水库大坝下闸后的枯水期(2013年4—5月)度汛标准采用100年一遇洪水重现期,相应洪水流量Q为2850m3/s;2013年汛期度汛标准为:正常运用洪水标准采用100年重现期,相应洪水流量Q为13400m3/s;非常运用洪水标准采用200年重现期,相应洪水流量Q为14500m3/s。
2.洪水特性
金沙江洪水由暴雨形成,洪水主要发生在6—10月的汛期内,且集中在7—9月。各地区在7—9月3个月内发生年最大洪水的可能性均在95.5%以上,石鼓以下在8月发生年最大洪水的机会最大,基本在40%以上。金沙江流域地域广阔,各区间地形、气候及暴雨差异较大,洪水出现的时空分布不完全相同,大小序位也不尽相同。
金沙江洪水洪峰模数较小,从上游往下游逐渐增大。直门达站洪峰均值模数为0.0147m3/(s·km2)、石鼓站为0.0238m3/(s·km2)、金江街站为0.0273m3/(s·km2)、攀枝花站为0.0276m3/(s·km2)。直门达以上为高原,暴雨量较小,汛期洪水主要由降雨及融雪形成,洪水过程平缓,很少有孤立陡峭的洪峰。直门达站以下,汛期暴雨强度大,形成峰高量大多峰型洪水过程。洪水过程历时由上游向下游递增,一次洪水过程的平均历时直门达站为18天左右,石鼓站、金江街站均在30天左右。洪水峰型上游直门达以上以单峰为主,下游以多峰型居多,各次洪水连续起涨,有时整个汛期洪水过程连成一个多峰型洪水过程。据实测资料统计金沙江流域洪水年际变化不大,较为稳定。
2.1.5.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
根据《长江流域综合规划(2012—2030年)》,金沙江水库的防洪任务:①提高本河段沿岸城镇的防洪标准;②配合川江防洪;③分担长江中下游防洪任务。7月,长江上游干支流水库共预留防洪库容约340亿~360亿m3,其中,金沙江干流石鼓—宜宾段梯级水库预留防洪库容为231.32亿m3,鲁地拉水库承担防洪任务,防洪库容为5.64亿m3,防洪库容预留时间为7月至8月初。
2013年7月,长江防总办公室批复了鲁地拉水库汛期水库调度运用计划。由于2013年鲁地拉水库工程仍处建设期,防洪任务主要是确保枢纽自身防洪安全,不承担下游的防洪任务。7月1—31日的防洪限制水位为1212.00m。
2.调度原则
(1)配合长江中下游防洪的洪水调度要求。根据鲁地拉水库承担的防洪任务,水库7月1—31日防洪限制水位为1212.00m,预留防洪库容为5.64亿m3,按长江总体防洪要求,鲁地拉水库防洪库容与金沙江中下游其他水库进行统一调度,削减三峡水库入库洪量,进一步发挥三峡水库的防洪作用。鲁地拉水库防洪调度方式服从长江中下游防洪的总体安排,由有关防汛指挥机构进行统一调度。
(2)满足工程自身防洪安全的洪水调度。考虑到鲁地拉水库调节库容较小,可行性研究阶段从确保大坝安全的角度出发,洪水调度按照控制水库水位不低于汛限水位1212.00m起调的自由泄流方式进行。2013年6月29日凌晨鲁地拉电站生态孔出现异常泄流事件,为了确保大坝度汛安全,经西北设计院对大坝稳定及洪水复核论证分析后,对2013年汛期水库运行方式进行了调整,库水位原则上控制在1212.00m以下运行。因此,洪水调度时遵循了以下原则。
1)涨水时段水库下泄流量不大于入库流量,以免造成人为洪灾;当防汛和发电出现矛盾时,发电无条件服从防汛。
2)涨水时,当来水小于起调水位相应的泄流能力时,水库维持起调水位运行,按来水流量泄流;当来水不小于起调水位的泄流能力时,按泄流能力泄流。
3)当洪水不大于电站厂房校核标准洪水时,考虑一半(3台)机组过流;当洪水大于电站厂房校核标准洪水时,则不考虑机组过流。
4)退水时,按泄流能力泄流,直至库水位消落到起调水位时,水库维持起调水位按来水流量泄流。
2.1.5.3 调度过程
1.雨水情
(1)雨情。金沙江中游梯级水电站水情自动测报系统共有56个遥测雨量站,由金沙江中游公司委托湖北一方科技发展有限责任公司建设。其中,为鲁地拉水库服务的雨量站共11个,分别为团山、西邑、石洞、河口、期钠、排营、平川、下桥头、小坪、宾川、鹤庆。鲁地拉水电有限公司(简称鲁地拉公司)在枢纽区增设了4个专用站点。
2013年1—9月,鲁地拉流域累积平均雨量为680.79mm,比2012年同期(569.03mm)多111.76mm,比多年同期平均值(602.15mm)多78.65mm。其中1—3月累积平均降雨量为2.5mm,占总雨量的0.4%,比2012年同期(5.14mm)少2.64mm,比多年同期平均值(23.22)少20.72mm;4—6月累积平均降雨量为161.63mm,占总雨量的23.7%,比2012年同期(147.35mm)多14.28mm,比多年同期平均值(143.47mm)多18.16mm;7—9月累积平均降雨量为516.66mm,占总雨量的75.9%,比2012年同期(416.54mm)多100.12mm,比多年同期平均值(435.47mm)多81.19mm。流域内单站最大日降雨量为97.5mm(7月19日,团山站),单站最大小时降雨量为33.5mm(团山站,7月19日11—12时)。2013年度鲁地拉流域降雨量总体上1—4月偏少,5—9月偏多。具体降雨情况见表2.1-13。
表2.1-13 鲁地拉流域2013年1—9月降雨量与2012年及多年同期平均降雨量对照表 单位:mm
注 多年同期平均降雨量为2008—2012年统计数据。
(2)水情。2013年1—9月,鲁地拉水库来水量为411.21亿m3,比2012年同期(485.02亿m3)少73.81亿m3,比多年同期平均值(450.5亿m3)少39.29亿m3;其中,1—3月累积来水量为45.81亿m3,占总数的11.1%,比2012年同期(34.17亿m3)多11.64亿m3,比多年同期平均值(42.27亿m3)多3.54亿m3;4—6月累积来水量为101.99亿m3,占总数的24.8%,比2012年同期(109.92亿m3)少7.93亿m3,比多年同期平均值(97.73亿m3)多4.26亿m3;7—9月累积来水量为263.41亿m3,占总数的64.1%,比2012年同期(340.93亿m3)少77.52亿m3,比多年同期平均值(310.5亿m3)少47.09亿m3。具体来水情况见表2.1-14。
表2.1-14 鲁地拉水库2013年来水量与2012年及多年同期来水量对照表
注 多年同期平均来水量为2009—2012年统计数据。
2.降雨、洪水预报
2008年,由云南金沙江中游水电开发有限公司牵头,华能云南龙开口水电开发有限公司、云南华电鲁地拉水电有限公司、大唐观音岩水电开发有限公司参与,共同建设了金沙江中游梯级水库水情自动测报系统,在鲁地拉电站建立系统分中心站,委托长江水利委员会上游水文局进行系统日常运行维护管理。系统建设初期,鲁地拉水库上游梯级电站均处于施工期,系统可满足工程施工期洪水预报要求。随着上游梯级电站建成投产后,上游天然入库流量及汛期洪峰形成机制均发生了变化,原系统无法满足洪水预报功能要求。
2013年汛期,鲁地拉公司委托南京南瑞集团公司建设水情水库调度系统,增加洪水预报功能。目前水调临时系统已建成,永久系统正在建设中。2013年汛期洪水预报方式主要通过上游梯级电站的水库调度信息,依托长江委上游水文局为技术支持开展相关工作。
鲁地拉水库洪水预报主要分为短期预报、中期预报、长期预报。
(1)鲁地拉水库的短期预报,主要根据上游龙开口水库的发电计划、出库流量、区间流量及汇流时间确定,预见期在24h以内,预报精度较高。
(2)鲁地拉水库的中期预报,主要根据巴塘、奔子栏、石鼓水文站监测到的流量,上游阿海水库、金安桥水库、龙开口水库的调度原则、发电计划、出库流量,区间流量,传播时间等来确定,预见期在72h以内,预报精度较高。
(3)鲁地拉水库的长期预报,主要根据丽江市气象局提供的气象预报、鲁地拉水库坝址历史径流资料来确定,预见期在一年以内,预报精度较低。
2013年汛期,鲁地拉水库洪水预报准确率在95%以上。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)阶段调度目标。鲁地拉水库初期蓄水以实现水电站2013年6月底首台机组发电为目标进行初期蓄水调度规划。由于机组需要15天以上的调试时间,因此水库应在2013年6月中旬之前蓄水至目标水位1212.00m,才能保证发电计划的顺利实现。
电站蓄水安排需综合考虑导流洞封堵设计要求、初期发电要求、最小下泄流量和水库移民安排等。根据鲁地拉水库实际情况,以及未完成的金属结构项目安装及调试情况,蓄水调度计划分两个阶段。
1)初期蓄水期调度。从2013年4月30日导流洞下闸开始,至水库蓄至初期蓄水目标水位1212.00m,之后维持该水位直至7月31日。导流洞下闸后利用左右两个底孔敞泄确保下游生态流量。
2)初期运行期调度。自1212.00m开始,逐步蓄至初期运行目标水位1223.00m,并正常运行。该阶段自8月1日开始实施,防洪调度期间需要鲁地拉水库拦蓄洪水时,水库从防洪限制水位1212.00m开始蓄水直至正常蓄水位后,进入正常运行期。
(2)实际调度过程。鲁地拉水库2013年工程首次蓄水,根据蓄水前工程安全鉴定意见和水库蓄水验收专家组意见,2013年4月30日,鲁地拉水库导流洞下闸,利用左右两个底孔敞泄,开始初期蓄水;6月19日开始对左右两个底孔进行控泄,2013年7月14日,水库水位蓄至1212.00m;2013年7月21日,鲁地拉水电站首台机组投产发电;2013年8月13日、10月3日,鲁地拉水电站2号、3号机组相继投产发电。
受6月29日生态孔异常泄流影响,为了确保大坝度汛安全,汛期,电站水库水位均控制在1212.00m附近运行,实际调度对原计划调度目标进行调整。
2013年7月10—21日金沙江上游巴塘—石鼓段出现较大的降雨过程,期间日均降雨量为20~38mm,石鼓站洪水流量上涨明显。7月19日9时石鼓水文站实测洪水流量为3250m3/s,7月21日16时实测洪水流量为3820m3/s。若不考虑上游电站调峰影响,按天然河流预报石鼓至鲁地拉坝区最大洪峰流量为5170m3/s。
7月20—21日金沙江上游阿海、金安桥、龙开口等水库水位迅速上涨,7月21日4—9时龙开口水库加大泄洪开始调峰,致使鲁地拉水库7月21日7—11时出现较大的洪水过程,年最大洪峰出现在7月21日9时,最大洪峰流量为达7000m3/s,相应出库流量为4760m3/s,为下游拦截洪峰流量达2240m3/s;7月22日18时,鲁地拉水库加开底孔工作闸门加大泄洪流量,7月22日19时出库流量为年内最大达6432m3/s,削减洪峰8.1%。
2013年度水库最高水位为1213.75m,入库最大流量为7000m3/s,发生在7月21日;最低运行水位为1209.98m,入库最小流量为1630m3/s,发生在9月2日;出库最大流量为6432m3/s,发生在7月22日,当时4表孔+右底孔全开泄洪。
2013年7月21日首台机组发电以来,截至9月30日,鲁地拉水库入库水量为204.48亿m3,其中,发电用水量为35亿m3,弃水量为169.48亿m3,水能利用率为17.12%。在前期输出通道受阻及生态孔异常泄流的情况下,通过科学调度,合理利用水能资源,取得了较好的社会经济效益。
2.1.5.4 存在的问题与经验总结
1.流域梯级电站缺乏完善的统一调度机制
鲁地拉水库上游已经投产的水库有阿海水库、金安桥水库、龙开口水库,都是日调节水库,调节能力较差;各电站之间因隶属不同的集团,水库调度管理工作基本处于各自为政的状态,目前还未建立联合调度制度,水情数据及水库调度信息不能实时共享,只能通过电话沟通,信息沟通不及时。这些问题导致水情预报预见期短,使得预报准确率降低;此外泄洪闸门操作频繁,弃水量增大,发电效益降低。
2.水库防洪限制水位设置问题
鲁地拉水库设计死水位为1216.00m,根据长江防总批复的意见,鲁地拉水库主汛期7月防洪限制水位为1212.00m。当水位控制在1212.00m附近时,鲁地拉水库机组出力只能达到额定出力的83%以下,长期低水位运行将带来水轮机组震动加剧、电量损失、耗水率增加等一系列不利因素。当水位低于1210.00m时,机组将无法正常发电,影响电网调峰。
电力公司建议对鲁地拉水库汛限水位作适当调整,在确保工程度汛安全的条件下,尽量提高机组运行效率,增加社会综合效益。
2.1.6 溪洛渡水库调度
2.1.6.1 水库基本情况
溪洛渡水库位于四川省雷波县和云南省永善县交界的金沙江峡谷内,控制集水面积为45.44万km2,占金沙江流域面积的96%。溪洛渡水库正常蓄水位为600.00m,相应库容为115.7亿m3;死水位为540.00m,相应库容为51.1亿m3,调节库容为64.6亿m3;防洪限制水位为560.00m,相应库容为69.2亿m3,防洪库容为46.5亿m3。溪洛渡水电站装机容量为12600MW,机组台数有18台,单机额定容量为700MW,额定水头为186m,电站最大引用流量为7450m3/s。
溪洛渡挡水建筑物、泄水建筑物分别按1000年一遇洪水设计,10000年一遇洪水校核,相应洪峰流量分别为43700m3/s、52300m3/s。泄洪设施由坝身7个表孔、8个深孔和4条岸边泄洪洞及电站机组组成。
溪洛渡水电站于2005年经国家发展和改革委员会(简称国家发展改革委)核准正式开工建设,2007年11月截流,2013年5月下闸蓄水,7月首批机组发电。根据原施工进度计划,2014年底机组全部投产运行,枢纽工程全部完工。溪洛渡水库特征值见表2.1-15。
表2.1-15 溪洛渡水库特征值简表
2.1.6.2 防洪任务与调度原则
溪洛渡水库2013年的防洪任务是保障工程施工和度汛安全。在完成溪洛渡水电站蓄水验收各项工作之后,溪洛渡水库从5月初开始逐步抬升水位,6月中下旬蓄水至540.00m,期间下泄流量不小于1400m3/s,而向家坝水电站则维持出入库平衡,当溪洛渡水库下泄流量在短期内小于该流量时,由向家坝水库调节弥补以满足下泄流量要求;蓄水至540.00m之后,溪洛渡水库按540.00m运行,当来水流量大于枢纽泄流能力时,按泄流能力下泄。
2.1.6.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨情况。2013年汛期,金沙江下游降雨总量较历年同期(2008—2012年)平均值偏多,其中石鼓—攀枝花区间、横江流域均偏多3~4成,攀枝花—华弹区间、华弹—向家坝区间均偏多2成,雅砻江流域正常略偏少。2013年汛期与历年同期金沙江下游降雨量情况,见图2.1-7。
汛期出现了2次强降雨过程,7月17—23日,金沙江下游出现持续性降雨过程,石鼓—攀枝花过程累积面雨量达到了82mm;8月25日,受低压倒槽影响,金沙江下游出现大范围大到暴雨,其中横江面雨量达38.7mm。
图2.1-7 2013年汛期与历年同期金沙江下游降雨量图
(2)来水情况。2013年7—9月溪洛渡水库总来水量为548.3亿m3,平均入库流量为6900m3/s,最大流量为14000m3/s(7月24日),最小流量为3850m3/s(7月1日)。2013年7—9月来水量与多年同期平均来水量(790.24亿m3)相比偏枯30.6%,与2012年同期(880.41亿m3)相比偏枯37.7%。溪洛渡水库2013年7—9月入库流量与多年同期平均入库流量对比见表2.1-16。
表2.1-16 溪洛渡水库2013年7—9月入库流量与多年同期平均入库流量对照表
2.降雨、洪水预报
(1)降雨预报。三峡梯级调度通信中心每日制作和发布上游流域石鼓—攀枝花、攀枝花—龙街、龙街—华弹、华弹—向家坝、雅砻江、安宁河6个区间12h、24h和48h面雨量预报和一周降水预报。经分析统计,金沙江下游流域面雨量预报24h、48h的平均预报准确率为79.6%;面雨量大于20mm的降水过程24h预报准确率为53.1%;7天滚动预报降雨过程较为准确,但由于现有技术条件的限制,降雨强度预报仍有较大误差。汛期降雨总趋势预测正确,月降雨趋势预报较为准确。
(2)洪水预报。2013年汛期溪洛渡水库共出现2场入库流量超过12000m3/s洪水,分别发生在7月和9月。
第1场洪水,根据水雨情实况,预计坝址后期将出现12000m3/s左右的洪水过程,7月23日,修正预报的洪水量级将在13700m3/s左右;7月24日,预报洪峰流量为14000m3/s,峰现时间为7月24日20时,实际洪峰流量为14000m3/s,峰现时间为7月24日20时。
第2场洪水,9月9日预计坝址后期将出现12000m3/s左右的洪水过程;9月10日,预报洪峰在12400m3/s左右,峰现时间为11日,实际洪峰流量为13200m3/s,峰现时间为9月11日14时。
3.调度过程
(1)初期蓄水调度。根据《长江防总关于金沙江溪洛渡水电站2013年汛期蓄水和调度运用方案的批复》,溪洛渡水库于5月4日9时40分开始初期蓄水,历时51天,至6月23日11时,水库水位蓄至540.00m。蓄水期间,溪洛渡、向家坝两座水库联合调度运行,采用总体控制、分库运行的方式有效地协调了溪洛渡水库蓄水与航运、工程施工、向家坝发电等关系,蓄水过程安全、稳妥、渐进、有序。
蓄水期间,溪洛渡水库出库流量主要按照向家坝水库控泄需要进行调整。下闸蓄水时出库流量从1850m3/s减至960m3/s,其后,根据向家坝水库调度需要,调整下泄流量。5月上中旬基本维持在1000~1700m3/s之间;5月下旬基本维持在1300~2300m3/s之间;6月蓄水期间基本维持在1800~3000m3/s之间。其中,瞬时最大下泄流量为4460m3/s(6月10日10时);瞬时最小下泄流量为482m3/s,出现在低位导流底孔向高位导流底孔转换过程中(5月15日12时);日均最大下泄流量为3490m3/s(6月10日),日均最小下泄流量为1110m3/s(5月6日)。
此次蓄水的起蓄水位为440.78m,终蓄水位为540.00m,累积升幅为99.22m;日最大水位升幅为3.98m(6月6日),日最小水位升幅为0.21m(5月31日);累积蓄水量为46.18亿m3,最大日蓄水量为2.19亿m3;蓄水期间水库水位平均日升幅为1.95m,其中,库水位500.00m以下平均日升幅为1.79m,库水位500.00~540.00m平均日升幅为2.35m。
(2)防洪调度。2013年汛期,溪洛渡水库共经历了2次入库洪峰流量在12000m3/s以上的洪水过程,最大洪峰流量为14000m3/s(7月24日20时)。2013年溪洛渡水库处于初期运行期,水库不承担下游防洪任务,其防洪调度任务主要是保证工程枢纽建筑物安全和施工度汛安全,但因溪洛渡水库在540.00m水位运行时泄流能力有限,上述2次洪水过程均出现了泄流能力不足水库被动蓄水的情况,对下游起到了一定的滞洪削峰作用,最大削峰流量为3900m3/s,削峰率达27.9%,最高蓄洪水位为554.91m,累积拦蓄洪水达23.57亿m3。溪洛渡水库2013年汛期防洪调度情况,见表2.1-17;2013年汛期溪洛渡水库水位、出入库流量过程线,见图2.1-8。
表2.1-17 溪洛渡水库2013年汛期防洪调度情况
图2.1-8 2013年汛期溪洛渡库水位、出入库流量过程线
1)第1次洪水调度过程。据7月16日水雨情预报,溪洛渡水库入库流量将大于枢纽泄流能力,溪洛渡水库提前开启全部8个深孔,17日21时将水库水位降低至539.26m,16日起金沙江中上游普降大雨,18日,溪洛渡水库入库流量从6900m3/s开始增加,水库水位从21日15时的540.80m开始上涨至最高水位554.91m(7月29日),拦蓄洪水12.53亿m3。此次洪水过程最大入库流量为14000m3/s,最大出库流量为10100m3/s,削峰率达27.9%。
溪洛渡水库水位被动上升至554.91m后开始消退。8月,溪洛渡水库入库流量小于电站泄流能力,通过调节坝身深孔过流孔数,控制水库水位按日降幅1~1.5m的速率消退,8月15日水库水位消落至540.00m附近,之后水库水位按540m±1m控制。此次消落期间,日均出库流量最大值为9850m3/s,最小值为6340m3/s。
2)第2次洪水调度过程。溪洛渡水库入库流量从9月9日的7000m3/s起涨,入库洪峰流量为13200m3/s(11日14时),最大出库流量为11600m3/s,削峰率达12.1%。9日9时、12时连续开启2孔泄洪深孔,预先降低水库水位。14日,增加开启4孔泄洪洞过流。溪洛渡水库水位从9月9日20时的539.80m开始上涨,最高水位为552.47m(9月15日12时),拦蓄洪水达11.04亿m3。
溪洛渡水库水位达552.47m后开始消退。通过调节坝身深孔过流孔数控制溪洛渡水库水位降幅,其中,16—18日控制溪洛渡水库水位按日降幅不超2m的速率消退,18日后为配合三峡水库蓄水,控制溪洛渡水库水位按日降幅不超1m的速率消退,9月28日溪洛渡水库水位消落至540.00m附近,之后溪洛渡库水位按540m±1m控制。此次消落期间,日均出库流量最大值为10800m3/s,最小值为5360m3/s。
2.1.6.4 调度成效
2013年汛期,三峡公司严格按照《金沙江溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程(试行)》及长江防总批复的《金沙江溪洛渡水电站2013年汛期蓄水和调度运用方案》进行汛期水库调度,圆满完成了2013年防洪任务,确保了溪洛渡水电站工程施工和度汛安全。
2.1.6.5 存在的问题与经验总结
1.水富县城门窗振动影响
减小水富县城门窗振动的关键是减小下泄流量,仅依靠向家坝调节库容无法实现,2013年通过溪洛渡水库配合,一定程度上缓解了门窗振动。今后汛期仍需溪洛渡及上游水库配合削峰,在保证防洪安全的前提下,尽量控制下泄流量,以减小向家坝水库的防洪压力和其下游水富县城门窗的振动影响。
2.库区在建工程施工进度滞后,影响水库正常调度
2013年,库区溜筒河、牛栏江大桥施工未能在汛前按期完成,汛期来水较大时因溪洛渡水库水位被动上升导致施工现场被淹,洪水过程结束后大桥施工单位要求溪洛渡水库水位快速降至540.00m,加大了下游防洪压力。此外,牛栏江大桥施工进度滞后导致溪洛渡560.00m蓄水未能按期进行。
3.溪洛渡右岸电站外送限制
2013年牛寨直流未投产前,溪洛渡右岸电站存在外送限制,单机不得超过500MW,总出力在不同时间亦存在不同程度的限制。因此,电站机组未能按实际预想出力满发,存在弃水损失电量,截至9月30日,右岸电站弃水损失电量达8.4亿kW·h,弃水量约21亿m3。
4.溪洛渡入库流量预报的预见期有限
受金沙江中游水库及雅砻江水库出库过程影响,溪洛渡入库流量预报的预见期很短,汛期为30h左右,难以满足汛期防洪调度要求,因此,迫切需要与上游水库建立良好的信息沟通机制,及时获取上游水库调度信息。
2.1.7 向家坝水库调度
2.1.7.1 水库基本情况
向家坝水库位于四川省宜宾县和云南省水富县交界的金沙江峡谷内,控制流域面积为45.88万km2,占金沙江流域面积的97%。向家坝水库正常蓄水位为380.00m,相应库容为49.77亿m3;死水位为370.00m,相应库容为40.74亿m3,调节库容为9.03亿m3;防洪限制水位为370.00m,相应库容为40.74亿m3,防洪库容为9.03亿m3;向家坝水电站装机容量为6000MW,机组台数8台,单机额定容量为750MW,额定水头为95.00m;单机最大容量为800MW,单机最大容量对应的最小水头为100.00m。
向家坝水电站水库的设计洪水重现期为500年(相应洪峰流量为41200m3/s),校核洪水重现期为5000年(相应洪峰流量为49800m3/s)。电站厂房设计洪水重现期为200年(相应洪峰流量为37600m3/s,下游最高水位为291.82m),校核洪水重现期为1000年(相应洪峰流量为43700m3/s,下游最高水位为294.48m)。泄洪设施由坝身12个表孔、10个中孔及电站机组组成。
向家坝水库于2002年10月立项,2006年11月经国家发改委核准正式开工建设,2008年12月实现截流,2012年10月下闸蓄水,10月底首台机组发电。根据施工进度安排,工程计划于2014年6月底8台机组全部投产,2016年6月底升船机投入试运行。向家坝水库特征值见表2.1-18。
表2.1-18 向家坝水库特征值简表
2.1.7.2 防洪任务与调度原则
向家坝水库2013年汛期的防洪任务是确保枢纽防洪安全,原则上不承担下游防洪任务。必要时,经防汛指挥机构同意,可利用370.00~380.00m之间的防洪库容进行应急调度。
2013年汛期,向家坝水库调度方式为:5月1日至6月中下旬,水库按354.00m运行;6月下旬开始逐步抬升水位至370.00m,期间最小下泄流量为2400m3/s;之后,水库原则上按370.00m运行,当上游来水量大于枢纽下泄能力时,按下泄能力下泄。
在确保库区移民及相关工程施工安全的情况下,向家坝水库可从9月上旬开始蓄水,起蓄水位为370.00m,终蓄水位为380.00m,向家坝水库蓄水期间控制下泄流量不小于2600m3/s。
2.1.7.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨情况。2013年汛期,金沙江下游流域降雨总量较历年同期(2008—2012年)均值偏多,其中石鼓—攀枝花区间、横江流域偏多3~4成,攀枝花—华弹区间、华弹—向家坝区间偏多2成,雅砻江流域正常略偏少。具体降雨情况与溪洛渡水库相同。
(2)来水情况。2013年7—9月向家坝水库总入库水量为626.76亿m3,平均入库流量为7890m3/s,最大流量为13300m3/s(9月14日),最小流量为3850m3/s(7月1日)。2013年7—9月来水与多年同期平均值(790.24亿m3)相比偏枯20.7%,与2012年同期(884.64亿m3)相比偏枯29.2%。具体情况见表2.1-19。
表2.1-19 向家坝水库2013年7—9月入库流量与多年同期平均入库流量对照表
2.降雨、洪水预报
(1)降雨预报。三峡梯级调度信息中心每日制作和发布上游流域6个区间12h、24h和48h面雨量预报和一周降水预报。预报准确率情况与溪洛渡水库相同。
(2)洪水预报。2013年汛期向家坝水库仅在9月出现1次入库洪峰流量超过12000m3/s的洪水。
9月11日,依据溪洛渡出库流量情况及两坝间水雨情,预计后期向家坝水库将出现11200m3/s左右的洪水过程;因13日下午才明确溪洛渡水库14日开启泄洪洞泄洪,14日8时预报洪峰流量为13000m3/s,峰现时间为14日20时,而实际于14日20时出现的洪峰流量为13300m3/s。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)370.00m库水位的蓄水调度。根据《长江防汛抗旱总指挥部关于金沙江向家坝水电站2013年汛期调度运用方案的批复》,向家坝水库于6月26日9时开始蓄水,历时10天,至7月5日3时,水库水位蓄至370.00m。蓄水期间,溪洛渡、向家坝两座水库联合调度运行,有效协调了向家坝水库蓄水与航运、工程施工、发电等的关系,蓄水过程安全、稳妥、渐进、有序。
本次蓄水,起蓄水位为355.90m,按最小下泄流量2600m3/s、上下游水位最大日变幅不超3.0m的方式控制水库蓄水进程。蓄水期间,向家坝水库平均入库流量为4330m3/s,平均出库流量为2880m3/s;最大入库流量为6200m3/s(7月5日2时),最大出库流量为3240m3/s(6月29日10时);最小入库流量为2900m3/s(6月29日20时),最小出库流量为2610m3/s(7月5日0时)。蓄水期间通过机组过流控制下泄流量,无弃水。向家坝水库下游最低水位为267.66m(7月1日),最高水位为268.55m(7月5日),最大小时变幅为0.68m(7月3日),最大日变幅为0.82m(7月2—3日)。下游水位及变幅满足《金沙江向家坝水电站水库运用与电站运行调度规程(试行)》(以下简称《规程》)规定的下游航运相关要求。此次蓄水,累积抬升水位达14.11m,累积蓄水量为10.95亿m3。库水位日最大升幅为2.92m(7月4日);日最大蓄水量为2.42亿m3(7月4日)。
(2)防洪调度。2013年向家坝水库的防洪任务是确保枢纽防洪安全,原则上不承担下游防洪任务。因此,在向家坝水库水位蓄至370.00m后,按泄量等于来量的方式控制水库下泄流量,水库水位按防洪限制水位370.00m运行,实时调度中库水位在370.00~372.50m范围内变动。汛期向家坝水库最大出库流量为14200m3/s(9月14日),最小出库流量为2610m3/s(7月5日)。2013年汛期向家坝水库水位、出入库流量过程线,见图2.1-9。
(3)380.00m库水位的蓄水调度。按照《长江防汛抗旱总指挥部关于2013年向家坝水电站汛末蓄水方案的批复》(以下简称《汛末蓄水方案》),2013年9月7日9时,向家坝水库启动380.00m蓄水,历时5天,于9月12日8时顺利抬升至380.00m。此次蓄水起蓄水位为372.14m,按最小下泄流量2600m3/s,上下游水位最大日变幅不超2.0m的方式控制水库蓄水进程。蓄水期间,三峡公司按照安全、科学、稳妥、渐进的原则,在满足下游航运、生产生活等用水需求情况下,圆满完成了蓄水任务。
图2.1-9 2013年汛期向家坝水库水位、出入库流量过程线
蓄水期间,向家坝水库平均入库流量为9190m3/s,平均出库流量为7540m3/s;最大入库流量为11200m3/s(9月11日14时),最大出库流量为10300m3/s(9月12日2时);最小入库流量为6900m3/s(9月7日14时),最小出库流量为5120m3/s(9月7日10时)。
蓄水期间,向家坝水库下游最低水位为270.12m(9月9日),最高水位为274.51m(9月11日);最大小时变幅为0.51m(9月11日),最大日变幅为2.36m(9月10—11日)。下游水位及变幅满足《规程》规定的下游航运相关要求。
此次蓄水,累积抬升水位为7.86m,累积蓄水量为7.19亿m3;水库水位日最大升幅为1.93m(9月11日);日最大蓄水量为1.8亿m3(9月11日)。
2.1.7.4 调度成效
2013年,三峡公司按照《规程》及长江防总批复的《金沙江向家坝水电站2013年汛期调度运用方案》和《2013年向家坝水电站汛末蓄水方案》进行水库调度,圆满完成了2013年防洪任务和蓄水任务,确保了向家坝水库工程施工和度汛安全。
2.1.7.5 存在的问题
1.水富县城门窗振动影响
水富县城门窗振动对向家坝水库运行方式有较大制约,2013年通过溪洛渡水库削峰及向家坝水电站中表孔联合调度,一定程度上缓解了振动。由于中表孔联合运用操作复杂,频繁启闭不利于闸门的安全稳定。减小振动的关键是减小下泄流量,在未来的防洪调度中,应加强上游水库与向家坝的联合运用,在确保防洪安全的前提下,尽量削减向家坝入库洪峰流量。
2.防洪、航运调度矛盾
《规程》规定,下游水位最大日变幅暂按不超过4.5m,最大小时变幅按不超过1m控制,交通运输部要求最大日变幅按不超过3m控制。实际防洪调度中,如来水急剧变化,可能造成下游水位变幅超要求,而且向家坝下游水位受下游岷江、横江顶托影响明显,水位变幅难以预测和控制。
此外,《规程》规定,向家坝下游最大通航流量为12000m3/s,但超过该流量后下游河段仍有通航,故对下游水位变幅要求仍然存在,因此对正常防洪调度存在制约。
3.调度协调复杂
目前,向家坝水库调度运行对外协调部门众多,包括防洪、发电、航运以及库区还建工程施工单位等,各部门又下辖较多地方单位,如航运需协调单位有11个之多,调度关系复杂,协调难度极大。
2.1.8 锦屏一级水库调度
2.1.8.1 水库基本情况
锦屏一级水库位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内,是雅砻江干流中下游水电开发规划的控制性梯级水库,在雅砻江梯级滚动开发中具有承上启下的重要作用。
水库正常蓄水位为1880.00m,死水位为1800.00m,总库容为77.6亿m3,调节库容为49.1亿m3,为年调节水库。电站装机容量为3600MW,保证出力为1086MW,多年平均年发电量为166.2亿kW·h,年利用小时数4616h。
水库大坝为混凝土双曲拱坝,坝顶高程为1885.00m,建基面高程为1580.00m,最大坝高为305m,泄洪设施由坝身4个表孔、5个深孔、2个放空底孔、右岸1条泄洪洞组成。
大坝工程规模为大(1)型,工程等别为I等,拱坝、泄水建筑物、引水及厂房等永久性主要建筑物级别为1级,水垫塘及二道坝为2级,其他次要建筑物为3级。
锦屏一级水库于2003年7月开始筹建工程施工,2006年12月实现大江截流,2009年10月底开始大坝混凝土浇筑,于2012年汛后导流洞下闸蓄水,计划于2013年10月中旬蓄至1840.00m附近,2014年汛末蓄至正常蓄水位1880.00m。现已有两台机组投产发电,计划于2015年工程竣工建成。
2.1.8.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
2013年锦屏一级水库处于蓄水阶段,计划于2014年汛末蓄至正常蓄水位1880.00m。在此期间,其主要任务为蓄水、发电及自身工程的防洪度汛安全。
2.调度原则
在确保枢纽安全和最小下泄流量的前提下,尽快蓄水至各控制水位;在满足蓄水要求的前提下,合理利用水资源进行发电调度;根据需要,合理利用可采用的泄水建筑物,泄放洪水,进行防洪调度。
2.1.8.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨。2013年5—9月,两河口以上区域平均降雨量为569.1mm,较多年同期平均降雨量偏多6.0%,较2012年同期平均降雨量偏少18.8%;两河口至锦屏区间平均降雨量为644.2mm,较多年同期平均降雨量偏少5.6%,较2012年同期平均降雨量偏少21.6%;锦屏至官地区间平均降雨量为761.2mm,较多年同期平均降雨量偏少2.1%,较2012年同期平均降雨量偏少25.0%;官地至二滩区间平均降雨量为1039.3mm,较多年同期平均降雨量偏少12.5%,较2012年同期平均降雨量偏少8.8%。
(2)来水。2013年1—9月,锦屏一级坝址平均入库流量为1155m3/s,较2012年同期(1654m3/s)偏少30.2%,较多年平均(1308m3/s)偏少11.7%。其中,锦屏一级坝址2013年1—4月平均入库流量为442m3/s,较多年同期平均入库流量(368m3/s)偏多20.1%,较2012年同期平均入库流量(359m3/s)偏多23.1%。
2013年汛期,锦屏一级坝址入库流量总体偏少,5—9月平均入库流量为1725m3/s,比多年同期平均入库流量(2059m3/s)偏少16.2%,比2012年同期入库流量(2690m3/s)偏少35.9%。其中,5—6月平均入库流量为1097m3/s,比多年平均同期入库流量(1172m3/s)偏少6.4%,比2012年同期平均入库流量(1416m3/s)偏少22.5%;7—9月平均入库流量为2144m3/s,比多年同期平均入库流量(2651m3/s)偏少19.1%,比2012年同期入库流量(3540m3/s)偏少39.4%。
(3)暴雨洪水。8月底至9月初,雅砻江流域降雨明显增多,持续的降雨天气造成雅砻江流域各断面流量迅速上涨。9月6—9日流域各梯级水库坝址出现了2013年最大1次洪水过程,其中,锦屏一级水电站6日8时出现的入库洪峰流量达4100m3/s。
2.降雨、洪水预报
2013年汛期,雅砻江流域集控中心及时发布重要天气预警和来水预报,对降雨时间、量级、洪峰时间和洪水量级等均进行了准确预报。其中,9月洪水过程中,锦屏一级水库入库洪峰流量预报值为4100m3/s,实际发生值为4100m3/s,实现了洪峰流量、到达时间零误差预报。
3.阶段调度目标与实际调度过程
(1)阶段调度目标。根据《锦屏一级水电站蓄水计划和调度方案》,锦屏一级水库蓄水分为四个阶段,2013年实现第二阶段蓄水和第三阶段蓄水目标。
第二阶段,2013年6月中旬水库开始蓄水,7月下旬蓄水到死水位1800.00m。1760.00m以下蓄水上升速度按不大于4.0m/d控制,1760.00~1800.00m蓄水上升速度按不大于3.0m/d控制。当水位达到1760.00m高程时,维持该水位观测7天,对大坝及库岸的安全状态进行评价。
第三阶段,2013年9月底从死水位开始蓄水,10月中旬蓄至1840.00m。2013年7月下旬水库蓄至死水位后,机组开始充水调试,8—9月水库在死水位附近(1800.00~1805.00m)运行发电。9月底导流底孔封堵闸门下闸,水库水位由死水位逐步上蓄,蓄水上升速度按不大于2.0m/d控制,预计10月中旬蓄至1840.00m水位。
(2)实际调度过程。锦屏一级水电站水库2013年初水位为1705.22m,1—5月,锦屏一级水库水位维持在1705.00~1710.00m之间运行;2013年6月2日开始通过导流底孔调节,控制库水位上蓄;6月底,库水位蓄至1760.00m附近,并维持该水位对大坝及库岸的安全状态进行评价;7月5日库水位再次上蓄,7月19日库水位蓄至死水位1800.00m,完成第一阶段蓄水工作。7月19日至9月24日,锦屏一级库水位维持在1800.00~1810.00m之间运行。8月底6号机组并网运行,9月初5号机组并网运行。9月24日,锦屏一级库水位再次上蓄,截至2013年10月14日8时,锦屏一级库水位已蓄至1839.48m,完成第二阶段蓄水工作。
锦屏一级水库蓄水过程中严格按照《锦屏一级水电站蓄水计划和调度方案》要求,合理选取泄水建筑物,泄放多余水量,并严格按照水位上升速度要求,控制水位,为现场施工和安全度汛提供了有力支持。
2.1.8.4 调度成效
2013年,在各级政府、各主管部门领导下,雅砻江流域水电开发有限公司(以下简称雅砻江公司)认真贯彻执行国家有关法律、法规,坚持“安全第一、常备不懈、以防为主、全力抢险”的方针,以防洪度汛方案为指导,克服麻痹思想,强化防汛意识,落实防汛措施,严格按照《锦屏一级水电站蓄水计划和调度方案》合理调度锦屏一级水库,圆满完成各项防洪度汛工作,实现锦屏一级水电站安全度汛的目标。
2.1.8.5 经验总结
在2013年锦屏一级水库防汛调度过程中,雅砻江公司始终积极主动与四川省人民政府防汛抗旱指挥部办公室(以下简称四川省防办)等上级部门沟通,在保证防洪安全的基础上,灵活运用各种泄水建筑物,控制水库水位上蓄速度,综合权衡效益、损失和风险,在科学防汛调度的前提下,确保蓄水发电,提高水资源综合利用程度,充分发挥各水库综合效益。
2.1.9 二滩水库调度
2.1.9.1 基本情况
二滩水电站是雅砻江水电梯级开发的第一座水电站,位于四川省西南部攀枝花市境内的雅砻江下游,距雅砻江与金沙江的交汇口33km,距下游攀枝花市约46km,距成都市约727km,距昆明市373km,成昆铁路桐子林车站位于电站下游17km处。
二滩水电站大坝坝址以上控制流域面积为11.64万km2,占雅砻江流域面积的85.6%;多年平均流量为1670m3/s,水库校核洪峰流量为22800m3/s(P=0.02%),设计洪峰流量为19700m3/s(P=0.1%);水库校核洪水位为1203.50m,设计洪水位为1200.00m,正常蓄水位为1200.00m,死水位为1155.00m,总库容为61.38亿m3,调节库容为33.7亿m3,属季调节水库;电站装机容量为6×550MW,设计年利用小时为5400h,保证出力为1000MW,多年平均发电量170亿kW·h。
枢纽主要建筑物有拦河坝、泄洪建筑物、引水建筑物、地下厂房等。拦河坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高为240m,坝顶高程为1205.00m,坝顶全长为774.69m,坝顶宽11m,坝底最大宽度为55.7m。坝体设7个泄洪表孔、6个泄洪中孔和4个底孔,右岸布置2条高13.5m、宽13m的泄洪洞。左岸布置地下厂房。
电站为Ⅰ等工程。挡水建筑物、泄洪建筑物、引水建筑物和电站厂房为1级建筑物;大坝下游消能建筑物中二道坝为2级建筑物,水垫塘为3级建筑物。
二滩水电站于1991年9月动工兴建,1993年11月26日实现大江截流,1998年5月1日水库开始蓄水,同年8月18日第1台机组发电,1999年4月大坝工程基本完工,1999年12月所有机组全部并网发电,2000年6月通过竣工验收,2008年7月通过首次大坝安全定期检查并被评定为正常坝。
2.1.9.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
(1)《长江流域防洪规划》需求。在2009年修编的《长江流域综合规划》中,二滩水库汛期需预留9亿m3的防洪库容,防洪库容预留至8月1日,实际建设未考虑防洪要求。
2013年,长江防总办在武汉市主持召开了《二滩水电站2013年汛期调度运用方案》的技术审查会,同意该调度方案提出的防洪调度任务是确保枢纽自身防洪安全,配合三峡等水库承担长江中下游的防洪任务,并兼顾下游桐子林电站施工度汛需要。6—7月控制库水位不超过1190.00m,当没有防洪需求时,7月水位可上浮至1192.00m;8月一般情况下水库运行水位为1194.00m;9月底可蓄至正常蓄水位1200.00m。实时调度过程中,可视实时水雨情、枢纽状况和防汛形势,经长江防总办同意后,适度调整各阶段运行水位。
(2)桐子林水电站施工期防汛需求。根据《四川省雅砻江桐子林水电站可行性研究报告(重编)》,为了适当减轻桐子林水电站由于导流流量过大对施工的压力,二滩水库应临时降低汛期运行水位,适当拦蓄干流洪水,为桐子林水电站施工期防汛提供有利条件。按照桐子林水电站施工导流洪水标准,对于10年一遇洪水,二滩水电站限泄流量为8000m3/s,起调库水位需要限制在1195.00m以下;对于20年一遇的洪水,二滩水电站限泄流量为9000m3/s,则起调库水位需要限制在1194.00m以下;如此才能确保二滩水库大坝安全并同时满足桐子林的施工度汛需求。二滩水库兼顾桐子林施工期防汛的汛期限制水位情况,见表2.1-20。
表2.1-20 二滩水库兼顾桐子林施工期防汛的汛期限制水位
2.水库调度原则
(1)大坝安全第一原则。大坝安全是防汛工作的基础,在实施洪水调度时,当遇有发电效益、设备运行安全等与大坝安全冲突时,应以保大坝安全为第一原则。具体调度目标为:1000年一遇洪水位不超过1200.00m,5000年一遇校核洪水位不超1203.50m,10000年一遇洪水不漫坝顶。
(2)出入库平衡原则。适当降低汛期运行水位,灵活调度,合理分摊泄洪任务。
(3)确保水库蓄满、充分发电原则。在确保枢纽工程安全的前提下,合理调度,完成发电任务,并确保蓄满水库。
2.1.9.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨。2013年5—9月,雅砻江两河口以上区域平均降雨量较多年同期平均降雨量偏多6.0%,两河口至锦屏区间偏少5.6%,锦屏至官地区间偏少2.1%,官地至二滩区间偏少12.5%。具体情况与锦屏一级电站相同。
(2)来水。2013年1—9月,二滩水库实际平均入库流量为1390m3/s,将锦西、锦东、官地水电站蓄水还原后,二滩水库天然平均入库流量为1532m3/s,较多年同期平均入库流量(1728m3/s)偏少11.3%,较2012年同期平均入库流量(1899m3/s)偏少19.3%。其中,二滩水电站2013年1—4月水库天然平均入库流量为500m3/s,较多年同期平均入库流量(486m3/s)增加2.9%,比2012年同期平均入库流量(400m3/s)增加25%。
2013年汛期二滩水库入库流量总体偏少,5—9月二滩水库平均入库流量为2357m3/s,比多年同期平均入库流量(2721m3/s)偏少13.4%,比2012年同期平均入库流量(3098m3/s)偏少23.9%。其中,5月、6月平均入库流量为1412m3/s,比多年同期平均入库流量(1441m3/s)偏少2.0%,比2012年同期平均入库流量(1534m3/s)偏少8.0%;7—9月二滩水库平均入库流量为2987m3/s,比多年同期平均入库流量(3575m3/s)偏少16.4%,比2012年同期平均入库流量(4141m3/s)偏少27.9%。
(3)暴雨洪水。8月底至9月初,雅砻江流域降雨明显增多,持续的降雨天气造成雅砻江流域各控制站流量迅速上涨,9月6—9日流域各梯级电站坝址出现了2013年最大1次洪水过程。其中,二滩水电站9日17时出现的入库洪峰流量达5570m3/s,下游桐子林水电站坝址12日11时出现的洪峰流量为7110m3/s。
2.降雨、洪水预报
进入汛期以来,雅砻江流域集控中心及时发布重要天气预警和来水预报,对降雨时间、量级、洪峰时间和洪水量级等均进行了准确预报。其中,9月洪水过程中,二滩水电站入库洪峰流量预报值为5500m3/s,实际发生值为5570m3/s,预报误差为1%,峰现时间误差为3h;桐子林水电站坝址洪峰流量预报值为7180m3/s,实际发生值为7110m3/s,预报误差为1%,峰现时间误差为3h。
3.阶段调度目标与实际调度过程
二滩水电站水库2013年初水位为1198.41m,1月二滩水库水位按计划消落,1月末水位为1189.35m。2月末水位为1182.47m,较计划水位(1181.00m)偏高1.47m。进入3月后,由于气温的逐渐升高,融雪补给增加,3月末水位消落至1169.91m,与计划水位(1170.00m)相当。
(1)4月,雅砻江流域上游地区零星降雨,二滩水库来水逐步增大,而用电负荷较多年同期也有所增加,4月末水位消落至1157.50m,其中,4月21日,二滩水库水位消落至本年度最低水位1156.44m,较死水位偏高1.44m。
(2)5月,随着降雨增加,二滩水库入库流量增大明显,而用电负荷明显下降,导致二滩水库水位5月份上蓄19.95m,月末水位达1177.45m,较计划水位偏高17.45m。
(3)6月,由于四川电网用电负荷水平较低,加之上游锦屏一级水库蓄水影响,二滩水库水位有所下降,6月末水位为1168.36m。进入7月以来,随着流域降雨增多,雅砻江来水不断上涨,7月12日二滩水力发电厂通过攀枝花市地方政府和媒体向当地人民群众发布首次泄洪公告,落实泄洪预警措施并充分做好了泄洪准备工作。7月16日正式开启中孔闸门泄洪。7月末水位涨至1193.52m。
(4)8月,雅砻江公司预测雅砻江后期来水将大幅减少,为此公司积极与长江防总办联系,适当抬高二滩水库运行水位。8月18日0时,二滩库水位蓄至最高1197.30m,之后来水不足,二滩水电站利用拦蓄水量,继续维持满发,以保证四川电网的用电需求,同时为下游金沙江补充水量。8月末水位为1190.14m。9月3日11时库水位逐步消落至1188.65m。经过分析,此次调度过程二滩水电站为下游补充水量7.847亿m3,为四川电网多发电量3.53亿kW·h,为下游地区的抗旱工作及四川电网迎峰度夏做出了重要贡献。
(5)9月,随着降雨的增加,二滩水库迎来了本年度最大的1次洪水过程,二滩水库入库洪峰流量为5570m3/s,二滩水库借机于22日首次蓄至正常蓄水位1200.00m,9月末水位为1198.82m。
2.1.9.4 调度成效
2013年,雅砻江公司认真贯彻执行国家有关法律、法规,坚持“安全第一、常备不懈、以防为主、全力抢险”的方针,以防洪度汛方案为指导,克服麻痹思想,强化防汛意识,落实防汛措施,严格按照水库运行方案和调度规程合理调度二滩水库,圆满完成各项防洪度汛工作,实现了二滩水电站安全度汛的目标。
2013年8月,四川省遭遇连续干旱,持续高温造成用电负荷高居不下,且省内各流域来水较常年明显偏少,各水电站发电能力严重受限。为此雅砻江公司积极与长江防总办联系,适当抬高二滩库水位拦蓄洪水。此次拦蓄洪水发电调度过程,二滩水电站为下游补充水量7.847亿m3,为四川电网多发电量3.53亿kW·h,为下游地区的抗旱工作及四川电网迎峰度夏做出了重要贡献。
2.1.9.5 存在的问题与经验总结
在2013年二滩水库防汛调度过程中,雅砻江公司始终积极主动与四川防办及长江防总办沟通,在确保防洪安全的基础上,灵活控制水库的运行水位,综合权衡效益与风险,通过科学调度,确保了枢纽防洪安全,适时合理蓄水发电,提高水资源综合利用程度,充分发挥各水库综合效益。
2.1.10 紫坪铺水库调度
2.1.10.1 水库基本情况
紫坪铺水利枢纽工程位于都江堰市紫坪铺镇,距成都市60余km,距都江堰渠首工程6km,是一座以灌溉和供水为主,兼有防洪、发电、环境保护、旅游等综合效益的大型水利工程,也是都江堰灌区和成都市的水源调节工程。工程于2005年10月蓄水投运,2006年底全部建成完工。
紫坪铺坝址以上控制流域面积为22662km2,多年平均流量为469m3/s,年径流量为148亿m3。水库校核洪水位为883.10m(PMF,洪峰流量为12700m3/s),设计洪水位为871.20m(P=0.1%,洪峰流量为8300m3/s),防洪高水位为861.60m(P=1%),正常蓄水位为877.00m,汛期限制水位为850.00m,死水位为817.00m,总库容为11.12亿m3,正常蓄水位库容为9.98亿m3,防洪库容为1.664亿m3,调节库容为7.74亿m3。紫坪铺水库为不完全年调节水库。大坝为混凝土面板堆石坝,坝顶高程为884.00m。
2.1.10.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
通过水库拦洪削峰,将下游成都市金马河80km河段防洪标准由10年一遇提高到100年一遇,工程防洪保护区面积为910.9km2,涉及都江堰市和温江、崇州、双流、新津、及青羊、武侯等县区,总人口达156.44万人。
2.防洪调度原则
科学、合理地进行紫坪铺水利枢纽汛期调度,在确保枢纽工程安全和上下游人民生命、生产安全的前提下,提高洪水资源利用率、充分发挥枢纽的综合利用效益。
3.防洪调度运用方式
起调水位为汛限水位850.00m,来水流量小于1100m3/s时4台机组发电;来水流量大于1100m3/s或水位不超过861.60m时,冲沙放空洞全开,根据情况开启1号泄洪排沙洞(或2号泄洪排沙洞)并控制闸门开度使总泄量不超过2393m3/s;水位超过861.60m时,冲沙洞与1号泄洪排沙洞(或2号泄洪排沙洞)敞泄,不控制下泄流量;库水位超过870.00m时开启溢洪道。
2.1.10.3 调度过程
1.雨水情
2013年汛期5—9月紫坪铺水库控制流域的总面雨量为615mm,较2012年同期(548mm)偏多12.2%,较多年同期平均(541mm)偏多13.7%。其中,7月面雨量为186mm,较多年同期平均(136mm)偏多36.8%;7月下旬至8月,境内伏旱较为严重,全流域降雨明显减少,出现长时间高温少雨天气,8月面雨量仅为63mm,较多年同期平均减少36.4%;9月,冷暖气流活动较明显且频繁,雨水相对增多,但多为持续的小到中雨,9月降雨量较多年同期平均偏多28.4%。
2013年汛期紫坪铺水库共出现了5次洪水过程,其中,以7月上中旬的第4场洪水为最大,也是水库投运以来最大的1场洪水过程,洪峰流量为4231m3/s,单日洪量达2.50亿m3,频率接近20年一遇。具体情况见表2.1-21。
表2.1-21 紫坪铺水库2013年汛期5—9月来水情况与2012年同期来水及多年同期平均来水对照表
2.降雨洪水预报
7月10日6时,紫坪铺水库调度中心通过对前期降雨、土壤墒情进行分析,结合强降雨过程,确定径流系数,依据降雨指数法,并辅以经验修正,预计峰值为3848m3/s,峰现时刻为10日8—10时。实际洪峰于10日8时20分入库,洪峰流量为4231m3/s,洪峰和洪量的预报精度均达到90%以上(洪峰流量±20%),峰现时间也在规范允许的范围(预见期±30%)之内。具体见表2.1-22。
表2.1-22 “7·10”洪水预报结果与实测比较
3.阶段调度目标与实际调度过程
按照四川省水利厅批复的紫坪铺水库调度运行计划,1—4月为供水期,水库水位从875.00m逐步消落至827.00m附近,5月在保证下游春灌高峰期用水的同时,逐步将水位回蓄至汛限水位850.00m附近运行。期间遭遇过几场常规小洪水,水库发挥正常调洪功能,水位有一定波动;“7·10”大洪水期间,库水位曾一度上升至868.00m附近,在下游内涝和原水污染得到控制后,水库缓慢泄洪,逐步将水位消落至汛限水位。2013年汛期紫坪铺水库水位运行情况见图2.1-10。
图2.1-10 2013年汛期紫坪铺水库水位运行图
“7·10”洪水过程持续时间较长,为典型的近坝区的暴雨山洪,部分降雨直接落于库区,使得洪水陡涨陡落。由于此次洪水过程前期天气较为炎热,降雨较少,洪水过程初始基流为770m3/s左右,第1轮强降雨产生了1314m3/s的首轮洪峰;第2轮强降雨紧随其后,产生了本场洪水过程的最大洪峰4231m3/s(7月10日8时20分),之后随着降雨的逐渐减弱,来水缓慢消退至760m3/s左右,7月8—17日,水库洪水过程及调度情况,见图2.1-11。此次洪水过程初始时刻库水位在851.00m附近,为保证下游河道及成都市中心城区安全,根据四川省防办调度令,前期调度以拦蓄洪水为主,后期逐渐加大泄洪,至本场洪水过程结束时,库水位为854.66m,最高库水位为868.20m(7月11日17时)。
图2.1-11 7月8—17日紫坪铺水库洪水过程及调度示意图
此次洪水过程从7月8日3时开始至7月18日0时结束共持续238h,洪量为11.88亿m3,出库水量为11.53亿m3(发电水量为5.84亿m3,弃水量为5.69亿m3);期间共拦蓄洪水2.6亿m3,并将最大洪峰4231m3/s削减为600m3/s下泄,最大削峰率为85%;最大单日洪量为2.50亿m3,最大3天洪量为5.50亿m3,最大7天洪量为9.46亿m3;洪峰频率接近20年一遇(4450m3/s),单日洪量略超过10年一遇(2.45亿m3),3天洪量接近于10年一遇(5.75亿m3)。
在洪水过程前期,受都江堰市强降雨的影响,7月8日22时下游都江堰首次告急,都江堰管理局请求紫坪铺开发有限责任公司(以下简称紫坪铺公司)控制下泄流量,以缓解下游防洪压力。经会商后决定暂时停止冲沙放空洞泄洪,将出库流量由1100m3/s调减至800m3/s,后又再次调减至640m3/s。
7月9日8时,强降雨仍在持续,范围覆盖了整个川西一带,造成都江堰等多个城市发生内涝,多条河流超警戒水位,白沙河水位陡涨,浊度严重超标,都江堰市再次告急。为减轻下游防洪压力,保障成都市中心城区供水,根据四川省防办的调度令,将出库流量减小至400m3/s。
7月9日午后,都江堰灌区的崇州、都江堰、彭州、邛崃、大邑、蒲江、郫县等多地遭受强降雨袭击,雨量最大达到297mm,由于强降雨持续时间长,区间流量大,灌区渠道已经超负荷运行,至9日13时,白沙河流量已超800m3/s,浊度达到13000NTU以上,持续的强降雨还造成岷江下游清水河、江安河等多条支流水位上涨,部分河道出现漫堤险情,为最大限度地减轻灌区和成都市中心城区的防洪压力,在确保工程安全的前提下,尽力拦蓄上游入库洪水,为下游抢险救灾提供保障,于9日17时45分将下泄流量再调减至300m3/s。
7月10日7时,鉴于水库水位已逼近防洪高水位,库水位每小时上涨70~80cm,且上游强降雨仍在持续,紫坪铺公司经请示四川省防办后,按省防办76号、77号调度令要求,于8时将机组发电流量加大至740m3/s,9时开启1号泄洪洞0.5开度,下泄流量达到1300m3/s,9时15分全开1号泄洪洞,下泄流量达到2200m3/s,11时22分,按四川省防办79号令要求,为满足与白沙河错峰要求,将1号泄洪洞开度调整为0.8,下泄流量控制在1800m3/s。至10日17时共拦蓄洪水1.76亿m3,水位由851.41m上涨至862.88m,水位上涨速度控制在20~30cm/h。
7月10日22时45分,按四川省防办80号调度令要求水库出库流量控制在不超过1400m3/s。紫坪铺公司立即将1号泄洪洞开度从0.8调整到0.54,减少泄洪流量400m3/s,控制总出库流量为1321m3/s。
7月11日6时25分,四川省防办要求水库出库流量在未来3h内不超过800m3/s,紫坪铺公司于8时38分全关1号泄洪洞,出库流量为454m3/s。11日9时04分,四川省防办要求紫坪铺公司按照实际需要,在确保水库枢纽及下游安全的前提下进行调度。紫坪铺公司于9时15分开启1号泄洪洞工作门,开度0.5,总出库流量为1280m3/s左右。11日10时30分,四川省防办要求水库出库流量控制在叠加杨柳坪流量后不超过2500m3/s。紫坪铺公司于11时25分将1号泄洪洞闸门开度由0.5调整至0.9,总出库流量为1900m3/s。11日13时47分,四川省防办81号调度令要求紫坪铺公司从13时30分至16时30分期间,控制出库流量不超过1400m3/s,公司立即将泄洪洞开度由0.9调整至0.6,总出库流量为1400m3/s。
7月12日9时12分,四川省防办再次要求未来3h内控制水库出库流量不超过1400m3/s。紫坪铺公司于9时40分调整1号泄洪洞开度至0.56,之后出库流量控制在1270~1390m3/s。保持此出库流量7h后,16时06分,根据四川省防办83号调度令要求,全开冲沙洞工作门,总出库流量为1720m3/s。23时35分,四川省防办84号调度令要求紫坪铺公司在确保安全前提下,控制水库出库流量不超过2200m3/s。之后紫坪铺公司按此要求,最大出库流量控制在不超过2200m3/s,直至12日晚至13日凌晨,由于下泄水量含沙量高,水厂原水浊度已达30000NTU,超过其处理能力,成都市中心城区、双流县等地区先后出现了城区大面积自来水水压不足和停水情况,严重影响了居民的正常生活。紫坪铺公司于13日0时20分全关冲沙洞。
7月13日、14日经紫坪铺公司与成都市、双流县水务部门及都江堰管理局反复协商,并经过试验,最终确定了在每天用水低谷时段,间歇式开启冲沙放空洞6~8h泄洪冲沙的运行方式。7月15日都江堰仰天窝监测到的浊度已降至7000NTU,16日降至4000NTU以下,17日成都中心城区和双流县恢复正常供水。紫坪铺水库正常泄洪冲沙调度运行对下游中心城区及郊县的自来水生产已完全没有影响。
“7·10”洪水期间,紫坪铺公司严格执行四川省防办调度令,适时调控减少紫坪铺水库下泄洪量,拦蓄岷江上游洪水,错峰调度,同时密切与金马河沿岸都江堰、崇州、温江、双流、新津等5县(区)防办联系,发出紫坪铺水库水情预报80余次。避免了紫坪铺水库最大洪峰与下游区间洪水洪峰叠加,相当于将涌入都江堰内江宝瓶口的洪水水位消减了3.00~4.00m,避免了都江堰市被淹,最大限度地减轻了都江堰灌区和成都市的防洪压力,保证了下游地区千百万人民群众生命财产安全。
“7·10”暴雨洪水过后,由于降雨少,来水情况较差,加之天气炎热,电网负荷重,库水位一度消落至823.00m附近。9月入秋后,降雨增多,来水有所好转,按照批复的运行计划,9月开始逐步回蓄,上旬库水位达到850.00m,至9月底,库水位顺利回蓄至870.00m附近,圆满完成了2013年的汛期调度任务,同时也为枯期和明年的运行奠定了基础。
2.1.10.4 调度成效
2013年紫坪铺水利枢纽工程在主汛期遭遇了极端天气,加上“5·12”震后次生地质灾害频发。紫坪铺公司在国家防总、长江防总、四川省防办的指导下,在四川省都江堰管理局和地方防办的通力配合下,通过科学调度和应急处置,工程得以安全度汛,经受住了考验。在7月8—11日的特大暴雨洪水过程中,紫坪铺遭遇了自1964年以来的第2次大洪水过程,也是紫坪铺工程投运以来的最大洪水。经采取错峰调度方案,将出库流量控制在300~850m3/s下泄,最大削峰比达到85%,拦蓄洪水2.6亿m3,确保了枢纽工程和下游人民的生命财产安全、城镇供水安全。
2.1.10.5 存在的问题与经验总结
1.关于合理利用水资源问题
经分析研究紫坪铺水库70年水文资料,岷江上游来水量总体呈减少趋势,且上游有调蓄库容的水库投运后,其蓄丰补枯的调节作用逐步发挥,岷江上游枯期来水量有所增加,汛期大洪水出现概率减小,洪水持续时间延长,洪峰量级相对减小,汛期紫坪铺水库常遇洪水在1000m3/s左右,除电站发电用水(600~800m3/s)外仍有富余水量,通过频繁开启高流速泄洪隧洞弃水不但给工程安全运行带来影响,也造成水资源的浪费。紫坪铺水库作为长江重要支流岷江的骨干控制工程,为能进一步合理利用水资源,在确保安全的前提下,可从后汛期9月逐步回蓄,力争在汛后尽快回蓄至正常蓄水位;同时通过新增低流速泄洪发电洞等工程措施,可消化常遇洪水时的多余弃水,实现水资源合理利用。
2.关于建立岷江上游水资源调度协调机制问题
岷江上游水电开发利用率较高,干流及主要支流均建有多座水电站,但由于分属不同的业主,各电站的开发目的不尽相同,造成实际调度过程中的无序行为与日俱增,人造洪水的几率增加,汛末争蓄的矛盾较为突出。紫坪铺公司已加强了与岷江上游主要水电站的联系,建立了相应的沟通机制,及时了解水情信息,制订合理的水库调度方案。建议水行政主管部门在供水期、汛期、蓄水期重点加强对岷江上游水资源调配的统一协调和管理,以提高岷江水资源利用率。
3.水库水质保护问题
紫坪铺水库投运以后,由于水流形态的改变,以及震后次生地质灾害频发的影响,水库水质保护已成为水库运行管理中一个非常重要而又具有一定难度的问题。除了紫坪铺公司自身做好水库调度运行管理和枢纽区域的库面漂浮物打捞外,还需地方政府和交通、环保等相关部门进一步加强源头的监督管理,减少污染物进入水库。同时应尽快出台相关的保护条例,明确责任,依法管理。
4.关于大洪水时防洪安全和城市正常供水兼顾的问题
由于紫坪铺控制流域内汶川至都江堰一带位于川西鹿头山暴雨区,同时也是“5·12”特大地震震中区域,汛期降雨多、强度大,地质灾害频发。强降雨后带来大洪水的同时,也将大量泥沙挟带入库。根据紫坪铺水库调度运用计划,汛期水库的泥沙调度与防洪调度是同步进行的,若汛期天然来水含沙量高,水质差,在开启冲沙洞泄洪时,由于进口高程低,出水为水库底层水,水质含沙量高,其对下游供水水质也必然带来一定影响。为此,紫坪铺公司与成都市政府、相关区、县就紫坪铺水库泄洪冲沙和安全供水两者兼顾进行了充分研究,确定了在洪峰入库3天内按照“水调服从洪调”的原则进行调度,3天后按下泄流量与下游区间来水叠加不超过内江安全分流量,且采取间歇冲沙泄洪的运行方式,以降低原水浊度。该调度方式在“7·10”洪水调度过程中证明是有效可行的。此外,紫坪铺公司近期就减少汛期高流速泄洪设施运行频次、改善汛期水质等问题从工程措施上进行了专题研究,建议新建低流速泄洪发电洞,既可替代冲沙洞进行小级别洪水的泄洪,同时由于进口高程较冲沙洞高超过60m,发电引水为水库上层清水,可在大量级、高浊度洪水入库时与大电站机组以及泄洪洞联合泄清水对冲沙洞高浊度水进行稀释,从而改善供水水质,保障下游用水安全。
2.1.11 瀑布沟水库调度
2.1.11.1 水库基本情况
瀑布沟水库位于大渡河中游,是一座以发电为主,兼顾防洪、拦沙等多重效益的控制性水库。坝址控制流域面积为6.85万km2,多年平均流量为1230m3/s。水库校核洪水位为853.78m(PMF),设计洪水位为850.24m(P=0.2%),正常蓄水位和防洪高水位为850.00m,汛限水位为836.20m(6月1日至7月31日)和841.00m(8月1日至9月30日),死水位为790.00m。水库总库容为53.32亿m3,调节库容为38.94亿m3,防洪库容为11.11亿~7.27亿m3,规划防洪库容为15亿m3。
瀑布沟水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞和电站厂房等建筑物组成。拦河大坝为砾石土心墙堆石坝,坝顶高程为856.00m,最大坝高为186m,坝顶长540.5m;溢洪道由3孔12m×17m弧形钢闸门控制,堰顶高程为833.00m;泄洪洞尺寸为11m×11.5m,进口高程为795.00m;放空洞尺寸为6.5m×8m,进口高程为730.00m;电站装机容量为3600MW(6×600MW)。
瀑布沟水库由国电大渡河流域水电开发有限公司(以下简称大渡河公司)负责管理。水库2009年11月1日下闸蓄水,2010年1月1日,蓄至死水位790.00m。2010年5月开始第二阶段蓄水,8月23日达到汛限水位841.00m,11月16日蓄至正常蓄水位850.00m。2011年、2012年均顺利蓄至正常蓄水位,历经3个完整的蓄水—消落周期。经大坝安全监测分析,大坝及相关设施运行正常,结束试运行,进入正常运行。
2.1.11.2 防洪任务与调度原则
2013年瀑布沟水库的防洪任务是确保枢纽自身防洪安全;遇水库上游流域来水为主的洪水时,提高水库下游成昆铁路防洪标准至100年一遇,提高水库下游城镇和重要河心洲防洪标准至20年一遇;并配合三峡水库分担长江中下游地区防洪任务。瀑布沟水库调度原则如下。
(1)当入库流量不大于6960m3/s时,控制水库最大下泄流量不超过4980m3/s,其最高调洪水位不超过848.41m。
(2)当入库流量大于6960m3/s,且不大于8230m3/s时,控制水库最大下泄流量不超过5810m3/s,其最高调洪水位不超过850.00m。
(3)当水库水位达到850.00m之后,水库按保枢纽安全方式调度。
(4)当需要配合三峡水库分担长江中下游地区防洪任务时,按长江防总调度指令控制下泄。
2.1.11.3 调度过程
1.雨水情
2013年大渡河流域6月、7月降雨与多年同期平均值持平,7月中下旬降雨集中,产流量大;8月流域月降雨量仅59.10mm,较多年同期平均值偏少51.79%,且流域高温干燥、蒸发量大;8月底至9月初降雨转多,出现秋雨连绵的态势。2013年,大渡河流域6—9月降雨统计情况,见表2.1-23。
表2.1-23 大渡河流域2013年6—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
受汛期高温天气历时长、降雨时空分布不均影响,汛期平均入库流量较多年同期平均值偏少1成,其中,除7月偏多外,其余3个月均不及多年平均值,特别是8月偏少3成以上。瀑布沟水库2013年6—9月入库流量与多年同期平均入库流量对比见表2.1-24。
表2.1-24 瀑布沟水库2013年6—9月入库流量与多年同期平均入库流量对照表
2.降雨、洪水预报
大渡河公司充分重视天气及水情预报,通过与四川省气象服务中心、长委水文局、IBM研究院密切合作,大力加强日旬月降雨预报,实现汛期降雨过程无漏报、中雨以上级别天气过程无空报、定量预报达到70%以上的良好水平。
在降雨预报精度较高的基础上,大渡河公司利用水情测报、水调自动化系统的流量预报功能,结合调度人员的工作经验形成参考性强、精度高的水情预报成果,以满足防汛及电力生产需要。2013年,瀑布沟水库日流量预报精度统计情况,见表2.1-25。
表2.1-25 瀑布沟水库2013年日流量预报精度月统计表
3.阶段调度目标与实际调度过程
2013年,大渡河流域来水以偏枯为主,未出现较大洪水,主要有2次较为明显的洪水过程,分别出现在7月12—16日及7月21日。
(1)“7·12”洪水调度过程。“7·12”洪水是典型的暴雨洪水,7月6日,大渡河流域开始出现零星降雨,并不断加大强度,出现中到大雨,局部暴雨;至8日,大渡河流域基本形成全流域性的中雨以上级别的大范围降雨,降雨中心在泸定至瀑布沟库区一带,安顺场日雨量达到93.5mm。本次洪水过程瀑布沟入库洪峰流量为4830m3/s(7月12日10时),最大出库流量为3010m3/s(7月15日14时),削峰率达37.68%,水库起调水位为829.70m,最高水位为837.04m,拦蓄洪量达5.40亿m3。“7·12”洪水的调度过程,见图2.1-12。
图2.1-12 瀑布沟水库“7·12”洪水调度过程图
(2)“7·21”洪水调度过程。7月中旬大渡河流域降雨不断,瀑布沟入库流量大部分时间处于3000m3/s以上,多次因局部降雨形成峰值在4000m3/s以上的短历时洪水。7月21日前后,受流域中上游出现较大范围中雨,瀑布沟入库流量出现年度最大洪峰达4860m3/s(7月21日11时),大渡河公司利用流域测报系统及时掌握流域降雨来水趋势,通过实施错峰调度,最大出库流量为4240m3/s(7月21日18时),削峰率为12.76%,水库水位由839.40m涨至839.71m,上涨0.31m,拦蓄洪量为0.24亿m3。“7·12”洪水的调度过程,见图2.1-13。
图2.1-13 瀑布沟水库“7·21”洪水调度过程图
(3)“7·12”“7·21”洪水调洪特征。2次洪水调洪特征统计情况见表2.1-26。
表2.1-26 主要洪水调洪特征统计表
2.1.11.4 调度成效
2013年,大渡河流域汛期来水特征为“洪峰流量小、大流量时间长”。大渡河公司充分利用瀑布沟水库的调节能力,使拦蓄洪水与水库蓄水紧密结合,在大流量时主动调整蓄水进度,通过实时预报调度积极削减洪峰流量,有效地减轻了下游的防洪压力,实现了防洪安全与经济效益的有机结合。
2.1.11.5 存在的问题
大渡河流域洪水主要由暴雨产生,洪水调度对天气预报的依赖性较强,在目前天气预报,特别是定点定量的降雨数值预报精度较低,时间、量级均偏差很大的条件下,导致洪水调度的提前量不够,不易充分发挥水库的调节能力。
2.1.12 碧口水库调度
2.1.12.1 水库基本情况
水库位于甘肃省文县碧口镇上游3km的白龙江干流上,控制流域面积为26000km2,占全流域面积的80%。碧口大坝为壤土心墙土石混合坝,最大坝高为101.8m。水库设计正常蓄水位为704.00m,设计洪水位为703.30m,校核洪水位为708.80m,发电死水位为685.00m。水库设计总库容为5.21亿m3,有效库容为2.21亿m3,死库容为2.29亿m3。电站装机容量3×100MW。经2012年汛后水库淤积测量,校核洪水位以下剩余总库容为2.17亿m3,有效库容为1.46亿m3,死库容为0.0656亿m3。
碧口水库由大唐碧口水力发电厂管理,主管单位为大唐甘肃发电有限公司。
2.1.12.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
碧口水库防洪调度的任务是确保枢纽自身防洪安全,提高下游沿岸防洪标准。遇不大于20年一遇洪水时,确保碧口镇防洪安全;遇大于20年一遇洪水时,确保枢纽自身防洪安全。
2.调度原则
5月1日至6月14日,防洪限制水位为697.00m,期间如遇特殊天气,应根据河流来水及预报情况,提前将库水位降至主汛期防洪限制水位695.00m;6月15日至9月30日,防洪限制水位为695.00m。10月1日开始蓄水,逐步蓄至正常蓄水位704.00m。非汛期水库根据兴利需求进行调度。
坚持以保证大坝安全为第一目标,合理蓄泄发挥综合效益;坚持分级调度管理,确保高效协调调度;坚持兴利服从安全,发电服从防洪,确定各项调度程序。
2.1.12.3 调度过程
1.雨水情
2013年白龙江流域降雨量较多,但降雨时空分布不均匀,截至9月30日碧口降雨量为1361mm,同比增加107.5%。其中,汛期5—9月碧口降雨量为1273mm,同比增加140.2%,最大降雨量发生在7月,月降雨量为507mm,最大日降雨量为214mm(8月7日)。汛期5—9月碧口水库平均入库流量为425m3/s,来水量为56.17亿m3,同比减少1.66%。
2.降雨、洪水预报
在每次洪水来临之际,积极开展水文气象预报,加强短期天气形势分析,利用水情测报系统及时收集的水情、雨情,进行来水预测、预报,积极与电网调度部门联系,及时安排机组大负荷运行,发挥碧口水库调蓄能力,提前做好水库水位控制,抓住来水有利时机多发多供。
3.阶段调度目标与实际调度过程
碧口水库汛期发生了2次较大洪水,其中,7月9日10时,最大洪峰流量为1820m3/s;8月7日7时,最大洪峰流量为2172m3/s。主要调度过程如下。
(1)“7·09”洪水调度。7月7—11日白龙江流域普降中到大雨、局地暴雨,碧口总降雨量为145mm,7月8日降雨量最大,碧口日降雨量为76mm,此次降雨主要集中在碧口库区—麒麟寺水库区间,持续时间长,降雨量较大。根据中央气象台预报信息,碧口水库从7月6日开始提前进行预泄调度,水库最低水位降到691.95m(8日22时),随着降雨持续,水库入库流量逐渐增大,最大洪峰流量为1820m3/s(7月9日10时),水库最大出库流量为1515m3/s(7月10日20时),水库最高调洪水位为696.85m(7月10日17时)。此次洪水调度中,碧口水库发挥调蓄拦洪削峰作用,合理控制下泄流量及水库水位,保证水库大坝及下游地区防洪安企,拦蓄水量达4058万m3,削峰率为16.8%
(2)“8·07”洪水调度。8月6日晚22时开始,碧口地区突降大雨,8月7日凌晨3时雨强增大,主要降雨时段集中在4—8时,降雨强度大,持续时间长,最大降雨强度为60mm/h,碧口—麒麟寺区间平均降雨量达190mm,碧口总降雨量为242mm。
此次降雨主要集中在碧口—麒麟寺区间,降雨强度大,产生的洪水极为迅猛,根本没有预见期,碧口水库最大入库洪峰流量为2172m3/s(7日7时),麒麟寺水库最大入库洪峰流量为2926m3/s(7日8时),达到5年一遇洪水标准。麒麟寺水库最大出库流量为2820m3/s,在麒麟寺水库下泄过程中,通过联系防汛部门和中庙乡政府,充分考虑下游洪水承受能力,同时也考虑区间碧口镇承受能力,碧口水库一直将出库流量保持在470m3/s,为下游地区和麒麟寺水库错峰、滞洪达9h,削峰流量达1702m3/s;8月8日碧口水库最大出库流量增加到1145m3/s,若碧口水库不错峰、削峰,麟麟寺水库洪峰流量将达3690m3/s,达到或超过10年一遇洪水标准。碧口水库此次起调水位为693.49m(7日5时),最高调蓄洪水位为697.73m,超汛限水位2.73m,拦蓄水量达3990万m3,削峰率为43.7%;麒麟寺水库水位达613.19m,超设计正常蓄水位0.19m。
2.1.12.4 调度成效
在水库调度工作中,始终坚持安全度汛和经济运行相结合的原则,大力开展水库优化调度。在日常调度中密切注视流域内雨、水情信息,积极开展水文气象预报,跟踪最新天气预报形势,提前制定水库调度方案,及时加强与省调的沟通联系和协调,实时提出水库运行方式调整建议,努力提高水库调度运行水平。
加强碧口、麒麟寺梯级水库的沟通协调,发挥两库联合调度优势,合理控制库水位,做好区域防洪调度。当水库来水较小时,做好两库运行水位控制,降低发电耗水率,提高经济运行水平;在洪水期间加强预测预报和短期天气预报形势分析,提前利用发电预泄腾库迎峰;洪后开展拦尾调度,充分利用碧口水库的调节能力为下游地区拦洪削峰、滞洪,在确保大坝安全前提下,尽可能减轻下游防洪度汛压力。
加强水库防洪调度统一管理,科学统筹碧口、麒麟寺水库的防洪调度工作,积极开展两库防洪调度分析和研究。尤其是扎实做好防御持续暴雨或局地暴雨洪水,及时掌握最新的气象和水情信息,密切监视流域雨水情况变化,通过详细分析、论证水库运行情况,精密分析暴雨洪水形势,针对汛期不同的洪峰、不同的流量,采取预泄、错峰、削峰、滞洪等措施,进一步优化洪水调度方案,不断提高梯级电站防洪调度管理水平。
加强水情监视和沟通协调,在日常调度中,甘肃省防办坚持日水情报告制度,适时掌握水库运行情况,确保规范调度运行;在洪水调度过程中,加密水情预报,特别是对“7·09”“8·07”洪水泄洪过程,实行水情2h报告制度,适时掌握水库水情,了解碧口镇防洪安全,协调水库管理单位与碧口会商沟通,适时降低麒麟寺水库水位,创造和谐调度氛围,保证水库洪水安全下泄。
2.1.12.5 存在的问题与经验总结
碧口及麟麟寺水库下游河道防洪能力降低,碧口水库下游泄量达到1500m3/s时,部分设施将被淹,麒麟寺水库下游河道行洪能力仅1000m3/s左右,水库防洪调度压力大。为此,应加大白龙江治理投入力度,加快堤防建设,提高防洪泄洪能力。
2.1.13 亭子口水库调度
2.1.13.1 水库基本情况
亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内,下距苍溪县城约15km,是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程,是以防洪、灌溉及城乡供水、发电为主,兼顾航运,并具有拦沙减淤等效益的大(1)型水利水电工程。
水库正常蓄水位和防洪高水位为458.00m,死水位为438.00m,设计洪水位为461.30m,校核洪水位为463.07m,总库容为40.67亿m3。水库防洪限制水位为447.00m(6月下旬至8月底),预留防洪库容为10.6亿m3,可灌溉农田292.14万亩(1亩=0.067hm2),电站装机容量为1100MW,通航建筑物为2×500t级。亭子口水利枢纽工程特性情况,见表2.1-27。
2.1-27 亭子口水利枢纽工程特性表
亭子口水利枢纽大坝为混凝土重力坝,坝轴线总长为995.4m,坝顶高程为465.00m,最大坝高为116m。河床中间布置8个表孔、5个底孔及消能建筑物,底孔(兼作排沙孔)布置在表孔左侧,河床左侧布置坝后式电站厂房,河床右侧布置垂直升船机,两岸布置非溢流坝段,坝址上游两岸布置灌溉取水建筑物。
2013年为亭子口水利枢纽工程初期运行期。2013年6月18日,亭子口水库关闭底孔闸门开始进行初期蓄水;8月6日,首台机组并网发电,8月26日,第2台机组投产发电。
2.1.13.2 防洪任务与调度原则
亭子口水利枢纽仍处于建设期,2013年的防洪调度目标是确保枢纽自身安全。在完成亭子口水利枢纽蓄水验收各项工作之后,亭子口水库可从6月初开始初期蓄水,逐步抬升水位至死水位438.00m,蓄水期间下泄流量不小于120m3/s;蓄水至438.00m之后,水库按438.00m运行,当来水量大于枢纽泄流能力时,按泄流能力下泄。
在确保枢纽安全的前提下,亭子口水库可以从9月1日开始抬升水位至447.00m运行;在完成《嘉陵江亭子口水利枢纽工程底孔下闸蓄水阶段验收鉴定书》要求的相关工作之后,水库可以从10月1日开始按安全鉴定单位意见蓄水。当水库水位达到阶段控制水位后,若来水量小于枢纽总泄流能力,按来水量下泄;若来水量大于枢纽总泄流能力,按泄流能力下泄。
2.1.13.3 调度过程
1.雨水情
2013年6—9月,亭子口水库控制流域内累积降雨日88天,占总日数的72.1%。其中,流域日面降雨量10mm以下共63天,占总日数的51.6%;10~25mm共14天,占总日数的11.5%;25~50mm共7天,占总日数的5.7%;50~100mm共4天,占总日数的3.3%。
2013年6—9月,亭子口水利枢纽控制流域内共发生9次较大降雨过程,月降雨量6月、7月分别偏多184.5%和105.8%,8月、9月分别偏少16.4%和10.9%。亭子口水利枢纽上游2013年6—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照情况,见表2.1-28。
表2.1-28 亭子口水利枢纽上游2013年6—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
亭子口水利枢纽于6月18日开始下闸蓄水,6月19日至9月30日,平均入库流量为1870m3/s,平均出库流量为1546m3/s,总入库水量为168.07亿m3,总出库水量为138.89亿m3,拦蓄水量达29.18亿m3。
期间流域内多次发生持续性强降雨,水库共遭遇12次明显涨水过程,其中洪峰流量5000m3/s以下3次,5000~8000m3/s有6次,8000m3/s以上4次。洪水发生之频繁为近几年较为少见。最大入库流量为11800m3/s(6月21日15时),最大出库流量为5800m3/s(7月4日22时),最小出库流量为130m3/s(6月20日1时),最高库水位为453.72m(9月27日10时)。2013年亭子口水库库水位过程线见图2.1-14。
图2.1-14 2013年亭子口水库库水位过程线
2.降雨、洪水预报
亭子口水利枢纽工程施工期及初期蓄水期预报方案界定的范围为略阳以下至亭子口(坝址)以上的区间,预见期为24h。每日在8时、20时进行定时作业预报,发生较大洪水时,不定期发布滚动预报,同时每周发布一期中期水情预报。
自6月18日下闸蓄水至9月30日,共发布短期天气预报105期,中期天气预报15期;水情短期预报217期,中期水情预报15期。
3.阶段调度目标与实际调度过程
亭子口水利枢纽于2013年6与18日开始下闸蓄水,水库初期蓄水水位为438.00m,下闸蓄水前通过底孔敞泄的方式进行泄流。
2013年主汛期枢纽施工度汛,5个底孔、8个表孔及1~2台机组可参与泄洪。当入库流量小于底孔泄流能力时,由底孔单独泄洪;当入库流量大于底孔泄流能力且库水位高于表孔堰顶时,由底孔和表孔联合泄洪,此时底孔和表孔均全开敞泄。
主汛期亭子口水库最高库水位为451.61m,相应库容为28.23亿m3(8月31日12时);最大入库洪峰流量为11800m3/s(6月21日15时);次洪峰流量为11000m3/s(7月22日7时);最大出库流量为5800m3/s(7月4日22时),最小出库流量为420m3/s。主汛期平均入库流量为2380m3/s,平均出库流量为1960m3/s,入库水量为147.79亿m3,出库水量122.07亿m3。主汛期共发生12次涨水过程,水库通过有效调蓄控制,共拦蓄洪量为25.73亿m3,有效缓解了下游的防洪压力。主要洪水调度过程如下。
(1)“6·21”洪水调度。6月19日,上游流域强降雨产生较大的洪水过程;6月20日水库蓄水速度开始加快;6月21日15时,入库流量达11800m3/s,最大72h洪量为14.16亿m3;截至6月23日16时,库水位蓄至433.52m,期间最大出库流量为1100m3/s,削峰率达91%。
(2)“7·04”洪水调度。6月29日,预报未来3天上游有大到暴雨过程,开始加大下泄流量进行预泄。7月4日22时,入库洪峰流量达9780m3/s,最大72h洪量为10.81亿m3,起调水位为435.33m,期间最高调洪水位为436.58m,最大出库流量为5800m3/s,削峰率达41%。
(3)“7·22”洪水调度。7月21日,预报近库区将有强降雨发生时,即加大下泄流量进行预泄,至22日0时,库水位下降0.67m,增加防洪库容近0.6亿m3。22日7时,11000m3/s的洪峰流量如期而至。22日18时50分,收到四川省防办下达的调度令“在22日22时前控制下泄流量,实现错峰,尽最大可能确保下游凤仪航电枢纽防护堤和农田安全”。收到调度令后,将出库流量由5800m3/s降低为4000m3/s,并持续5h。此次洪水,入库洪峰流量为11000m3/s,最大72h洪量为10.82亿m3,亭子口起调水位为441.04m,期间最高调洪水位为442.15m,最大出库流量为5750m3/s,削峰率达48%。
(4)“8·07”洪水调度。8月5日,预报近库区6日有大雨,将出库流量由700m3/s增大至1200m3/s,并控制库水位上涨速度。8月7日18时,入库洪峰流量达9420m3/s,最大72h洪量为8.96亿m3,起调水位为444.71m,期间调洪高水位为447.00m,最大出库流量为4800m3/s,削峰率达49%。
9月底,水库水位为453.40m,直至年底控制在454.00m以下运行。在保证下游生态用水需求的前提下,尽量提高发电等综合效益。
2.1.13.4 调度成效
2013年入汛以来,流域内多次发生持续性强降雨,洪水发生之频繁历史罕见。面对严峻的防汛形势,亭子口水利水电开发有限公司(以下简称亭子口公司)本着“安全第一、预防为主”的原则,准确预报,精心调度,积极有效地拦洪、预泄、削峰、错峰,顺利度汛。同时,为提高下游梯级电站综合效益,缓解下游防汛压力,积极配合下游区域地方政府抢险救灾,亭子口水库发挥了重要作用。在亭子口水利枢纽初期蓄水时,保证了下游生态用水需求;严格执行四川省防办调度命令,实现了与东河洪水精准错峰,避免了下游航电枢纽的重大损失;在了解上游流域天气预报及电站运行情况的基础上,准确分析洪水特性,尽可能削减洪峰流量。2013年最大洪峰流量为11800m3/s,最大出库流量为5800m3/s,削减洪峰6000m3/s,削峰率为51%,成功拦蓄洪尾,保证中秋、国庆供电。
2.1.13.5 经验总结
1.健全组织机构,落实调度责任
亭子口公司组织各相关单位成立了初期蓄水调度运用工作小组,负责亭子口水库初期蓄水调度工作。水库调度、水文预报、闸门操作人员实行24h值班制,按照亭子口水利枢纽初期蓄水期间底孔、表孔运用方式及闸门操作调度令签发流程,严格履行职责。
制订度汛方案和应急响应预案,各部门、各单位、各重要设备均制定出防汛应急方案,对各类防汛事件做到有计划、有准备、有应对手段,提高应急管理能力。
2.加强信息沟通,确保度汛安全
建立健全报汛机制,按照长江防总、四川省防办要求及时准确上报汛情及水库调度信息。启闭泄洪闸门前鸣响警报,并向南充市防办、苍溪县防办、下游苍溪航电枢纽等政府部门和单位进行通报,保证洪水泄放安全。
3.应用先进技术,提高调度水平
按照工程实际运行管理需要,在施工期水情自动测报系统的基础上进行完善扩建,并完成水库调度自动化系统,大大提高了水库调度自动化水平,为实时调度提供技术支撑。同时,根据蓄水后入库洪水汇流特性改变,修改完善水文预报方案,提高洪水预见期及预报精度,为实现拦洪、预泄、削峰、错峰等调度措施提供保障。
2.1.14 构皮滩水库调度
2.1.14.1 水库基本情况
构皮滩水库是乌江干流的第七级,水库位于贵州省余庆县境内的乌江干流上,距上游已建乌江渡水库137km,距下游思林水库89km。构皮滩水库坝址以上控制流域面积为43250km2,占全流域的49%,坝址多年平均流量为717m3/s,多年平均年径流量为226亿m3。
水库正常蓄水位为630.00m,相应库容为55.64亿m3,死水位为590.00m,其中,6—7月预留防洪库容4亿m3,8月预留防洪库容2亿m3,调节库容为29.02亿m3。水库装机容量为3000MW(5×600MW),保证出力746.4MW,多年平均年发电量96.82亿kW·h。构皮滩水库单独运行时,具有年调节能力,与上游水库联合运行时,具有多年调节能力。水库具有良好的发电、调峰、备用等性能,是贵州省不可多得的优秀电源点。水库枢纽由混凝土双曲拱坝、右岸地下厂房、引水系统、坝身2个放空底孔、7个中孔、6个表孔和左岸泄洪洞、水垫塘、二道坝组成的消能建筑物、左岸通航建筑物组成。构皮滩水库特征值见表2.1-29。
表2.1-29 构皮滩水库特征值简表
2.1.14.2 防洪任务与洪水调度原则
1.防洪任务
构皮滩水库是乌江干流最大的控制性工程,承担乌江干流下游防洪和配合三峡水库对长江中下游防洪的双重任务。构皮滩水库6—7月防洪限制水位为626.24m,预留防洪库容4亿m3,承担乌江中下游防洪和长江中下游防洪双重任务;8月乌江主汛期已结束,防洪限制水位为628.12m,预留的2亿m3防洪库容主要承担长江中下游防洪任务。
乌江流域主要防护对象是沿江城镇及成片农田,其中干流的防护对象为思南、沿河、彭水、武隆等沿江城镇,上述城镇的老城区均分布在沿江两岸一级阶地,目前尚未设防,抗洪能力为5~10年一遇以下,其中思南县城抗洪能力仅2~5年一遇。构皮滩水库控制了中下游各防护对象的主要洪水来源。地区防洪要求在主汛期6—7月预留一定防洪库容,与已建的乌江渡、思林、沙沱和彭水等梯级水库联合运用,形成乌江干流中下游总体防洪体系,提高各防护对象的抗洪能力,使之达到国家规定的防洪标准。
2.洪水调度原则
(1)汛期在不实施防洪调度情况下,构皮滩水库水位按防洪限制水位控制运行。6—7月维持防洪限制水位为626.24m,8月维持防洪限制水位为628.12m。
(2)汛期在实施防洪调度情况下,当库水位未超630.00m时,若乌江洪水不大,长江中下游发生大水,应按三峡水库要求,适时减少进入三峡水库的洪量,配合三峡水库对长江中下游进行补偿调节,削减长江中下游超额洪量(分洪量);当长江中下游洪水不大,乌江发生大水,应按乌江中下游防洪要求确定下泄量,以尽量减小乌江中下游防护对象的洪灾损失;当乌江中下游和长江中下游同期发生大水,应仍按乌江中下游防洪要求确定下泄量,因减少了进入三峡水库的洪量,同样起到了配合三峡水库运用、削减长江中下游超额洪量的作用。
(3)当库水位达到或超过630.00m,实施保枢纽安全的防洪调度方式,即水库按“敞泄”方式工作。从库区乌江铁路桥防洪安全出发,遭遇50年一遇洪水时,控制库水位不超过630.00m。
2.1.14.3 调度过程
1.雨水情
(1)降雨情况。构皮滩流域自2013年1—9月,区间流域降雨量为652.2mm,比2012年同期(840.1mm)偏少22.4%;比多年同期平均(943.7mm)偏少30.9%。最大降雨出现在5月25日,降雨量为35.7mm,坝上日降雨量达47mm。具体情况表2.1-30。
表2.1-30 构皮滩区间2013年1—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
(2)来水情况。2013年1—9月构皮滩区间流域天然来水量为27.4亿m3,比2012年同期(39.25亿m3)偏少30.2%(少11.85亿m3),比多年同期平均(41.83亿m3)少34.5%。具体情况见表2.1-31。
表2.1-31 构皮滩区间2013年1—9月天然来水量与多年同期平均来水量对照表
2.降雨、洪水预报
构皮滩最大1天是降雨量为35.7mm,时间是5月25日。最大3天降雨量是55.6mm,发生在7月8—10日。
2013年流域来水偏枯,受前期降雨的影响,洪水量级均不大。构皮滩本年共发生2场大于1500m3/s的洪水,最大一场洪水洪峰流量为2960m3/s(6月9日18时)。
洪水预报采用系统预报与人工修正相结合的办法,构皮滩水库平均峰值精度为93.0%,合格率达100%,达到水利部颁布的《水文情报预报规范》(GB/T 22482—2008)甲等标准。具体见表2.1-32。
表2.1-32 2013年乌江梯级洪水预报精度评定表
3.阶段目标与实际调度过程
2013年汛期构皮滩水库共发生2场洪水过程,由于汛期库水位均在615.00m以下运行,远低于防洪限制水位,水库仅通过发电机组泄流,未开闸泄洪,最高调洪水位614.97m(6月13日8时)。
(1)汛前调蓄与腾库。从5月开始,沙沱水库进入机组调试和试运行期,为避免沙沱水库开闸弃水,充分利用构皮滩调蓄能力,按沙沱水库最大送出能力发电要求,动态调整构皮滩和思林水库发电泄流,腾库迎汛。5月24日21时,构皮滩水位消落到604.21m。5月构皮滩累积减少电量达3.83亿kW·h,减少沙沱弃水量达8.4亿m3。
(2)主汛期调度安排。6月,主要围绕“充分利用构皮滩、思林水库调蓄能力配合调整沙沱入库流量,避免沙沱弃水”目标安排发电方式,根据沙沱水位控制要求调整构皮滩、思林发电计划。
7月、8月由于来水特枯,梯级各水库水位都在低水位运行,主要围绕“减少乌江梯级发电量,日调节水库保持高水位运行”等优化目标,积极开展水电优化调度工作,减少构皮滩发电量,减缓库水位下降速度。
2.1.14.4 调度成效与经验总结
通过推进乌江梯级水库的联合调度,节水降耗,充分发挥了系统的防洪、发电效益。
2.1.15 思林水库调度
2.1.15.1 思林水库概况
乌江思林水库位于乌江中下游贵州省思南县境内,是乌江规划十一个梯级的第八级。距上游构皮滩水库89km,距下游沙沱水库115km,距乌江河口涪陵市366km。思林水库控制流域面积为4.86万km2,多年平均流量为831m3/s。
枢纽工程开发任务以发电为主,其次为航运,兼顾防洪、灌溉等。水库校核洪水位为449.45m(P=0.02%),相应库容为15.93亿m3;设计洪水位为445.15m(P=0.2%),正常蓄水位和防洪高水位均为440.00m,相应库容为12.05亿m3,调节库容为3.17亿m3,水库属周调节水库;防洪限制水位为435.00m(6月1日至8月31日),防洪库容为1.84亿m3。
思林水库属Ⅰ等大(1)型水利水电工程,枢纽工程由大坝、引水发电系统、垂直升船机等建筑物组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝身表孔泄洪,戽式消力池消能防护;右岸布置引水发电系统,电站厂房为地下厂房;左岸布置单级垂直升船机。
碾压混凝土重力坝坝顶高程为452.00m,最大坝高为117m,坝顶全长310m。河床中部布置7个溢流表孔,孔口尺寸13m×21.5m,堰顶高程为418.50m,溢流前沿长115m,采用宽尾墩和戽式消力池联合消能。下游采用扭曲鼻坎将水流挑入戽池内消能。
电站装机容量为1050MW(4×262.5MW),多年平均发电量为40.64亿kW·h。过坝船舶吨位为500t级,年过坝能力为375.69万t。思林水库特征值情况见表2.1-33。
表2.1-33 思林水库特征值简表
2.1.15.2 防洪任务与洪水调度原则
1.防洪任务
思林水库具备周调节性能。在思林上游有调节性能好的洪家渡、构皮滩水库,经上游水库的调蓄,思林的入库流量比较均匀,因此,思林水库的发电以利用水头为主,在满足其他综合利用的前提下尽量保持高水位运行。
在汛期6—8月,为满足下游塘头粮产区防洪需要,水库汛期限制水位为435.00m,在满足电力系统负荷要求情况下,水库可进行日周调节,并承担负荷备用和一定事故备用,必要时水位可降至431.00m运行;非汛期,水库无防洪要求,需进行周调节,承担事故备用及负荷备用,此时水库可保持较高水位运行。
思林水库承担下游塘头粮产区的防洪任务,并配合长江中下游的防洪应用。
2.洪水调度原则
根据思林水库的防洪任务,水库调洪原则如下。
(1)按坝址洪水和静库容调洪。
(2)调洪起调水位为防洪限制水位。
(3)根据水工和金属结构要求,一般应对称开启表孔泄洪。
(4)当来流量不大于11500m3/s,最大下泄流量不超过9320m3/s,最高调洪水位不高于438.76m。
(5)当来流量大于11500m3/s且小于13900m3/s时,按入库流量下泄。
(6)当来流量大于13900m3/s时且小于16400m3/s,按13900m3/s下泄。
(7)当来流量大于16400m3/s时或坝前水位达到440.00m时,若入库流量小于枢纽的泄流能力时,按入库流量下泄;若入库流量大于枢纽的泄流能力,按枢纽泄流能力下泄。
2.1.15.3 调度过程
1.雨水情
(1)流域降雨情况。思林流域自2013年1月至9月,区间流域总降雨量为763.7mm,比2012年同期(850.3mm),偏少10.2%;比多年同期平均(921.8mm),偏少17.2%。最大日降雨量出现在6月26日,为46.5mm,坝上日降雨量达36mm。具体情况见表2.1-34。
表2.1-34 思林区间2013年1—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
(2)流域来水情况。2013年1—9月思林区间流域天然来水量为19.36亿m3,比2012年同期(24.88亿m3),偏少22.2%;比多年同期平均(29.77亿m3)减少35.0%。具体情况见表2.1-35。
表2.1-35 思林区间2013年1—9月天然来水量与多年同期平均来水量对照表
2.降雨、洪水预报
思林区间最大1天降雨量为46.5mm(6月26日),最大3天降雨量为52.6mm(9月2—4日)。
2013年思林区间流域来水偏枯,受前期降雨的影响,洪水量级均不大。思林水库本年共发生2场洪水,最大1场洪水洪峰为2650m3/s(2013年5月28日23时)。
洪水预报采用系统预报与人工修正相结合的办法,思林水库平均峰值预报精度为96.4%,合格率达100%,达到部颁《水文情报预报规范》(GB/T 22482—2008)甲等标准。具体见表2.1-36。
表2.1-36 2013年思林水库洪水精度评定表
3.阶段目标与实际调度过程
6月,主要围绕“充分利用构皮滩、思林水库调蓄能力配合调整沙沱入库流量,避免沙沱弃水”目标安排发电的原则,根据沙沱水位控制要求调整构皮滩、思林发电计划。
6月9日20时,思林水库入库洪峰流量为1660m3/s,相应库水位为434.41m,发电机组下泄流量为325m3/s;6月9日22时水库水位为434.50m。按照“避免沙沱弃水”的方式安排机组发电下泄,预计最高调洪水位将超过防洪限制水位。
6月14日,经长江防总同意,沙沱输电第Ⅱ回线路投运前,思林为沙沱调蓄,思林水库水位允许超过435.00m,控制在438.76m以下。本次洪水,思林水库最大发电流量为812m3/s(6月18日8时),最高调洪水位为437.32m(6月22日)。
7月、8月由于来水特枯,梯级各水库水位都在低水位运行,主要围绕“减少乌江梯级发电量,日调节水库保持高水位运行”等优化目标,积极开展水电优化调度工作,思林按满足下游生态流量要求的最小方式发电,思林水位保持在432.50~434.50m之间,有效地控制了发电耗水率。
2.1.15.4 调度成效与经验总结
1.扎实推进乌江梯级水库联合调度,节水降耗
进入6月以来,乌江流域降雨持续偏少,为历史同期来水最枯,乌江水电开发有限责任公司集控中心明确阶段优化调度思路为“大幅抬升日调节水库水位,用好每一滴水,节水降耗”,扎实推进梯级优化调度工作。滚动制定乌江梯级优化调度方案,确定了乌江梯级一般性优化调度策略与各水库各阶段的水位控制目标,并针对来水极枯的情况,及时制定了《日调节水库水位控制策略》,与调度机构进行沟通获得了支持。
通过努力,将思林水库水位抬升至高水位运行,到9月,思林水库的月均库水位达437.29m,有效降低了发电耗水率。
2.及时汇报、沟通,充分发挥水库防洪发电效益
5月,沙沱水库开始进入进组调试和试运行阶段,为使沙沱水库不发生弃水,构皮滩水库、思林水库为沙沱水库调蓄,思林库水位接近汛限水位435.00m时,集控中心及时与长江防总汇报梯级电站水情情况,建议启用435.00m以上的防洪库容以减轻下游沙沱水库的防洪压力。结合天气情况,长江防总经过慎重考虑,同意在构皮滩水库没有泄洪可能的条件下,思林库水位可以蓄至438.76m。6月16—23日,思林库水位超过435.00m,充分发挥了水库防洪和发电效益。
2.1.16 彭水水库调度
2.1.16.1 水库基本情况
彭水水库位于乌江干流下游,为乌江干流开发的第十个梯级水库,电站位于重庆市彭水县城上游11km,距河口涪陵147km,距重庆市的直线距离约为170km。坝址控制流域面积为69000km2,占全流域面积的78.5%,坝址多年平均流量为1300m3/s。
彭水水库是一座以发电为主,兼顾航运、防洪及其他综合利用效益的年调节水库电站。彭水水库校核洪水位为298.85m(P=0.02%),设计洪水位为294.91m(P=0.2%),正常蓄水位和防洪高水位为293.00m,死水位为278.00m,防洪限制水位为287.00m(5月21至8月31日)。水库总库容为14.65亿m3,其中,调节库容为5.17亿m3,防洪库容为2.32亿m3。
彭水水电站枢纽为 Ⅰ 等工程,由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电系统及通航建筑物等组成。大坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程为301.50m,最大坝高为113.5m;主河床坝段布置9个14m×24.5m的泄洪表孔,堰顶高程为268.50m;电站布置在右岸,为地下式厂房,电站装机容量为1750MW(5×350MW),保证出力为371MW;左岸布置通航建筑物(1级垂直升船机+1级船闸)。
2.1.16.2 防洪任务与调度原则
1.防洪任务
依据批准的《彭水水电站水库调度规程》,彭水水库防洪任务为:在保证彭水水电站度汛安全的前提下,利用水库拦蓄洪水,承担乌江本身防洪和配合三峡工程对长江中下游进行防洪。
2.调度原则
根据防洪需要和工程条件,对于发生的洪水过程,按不同防洪对象要求,调度基本原则如下。
(1)乌江流域防洪调度。
1)若入库洪水不超过20年一遇洪水时,在满足库区沿河县城防护要求的前提下,尽量不增加下游彭水县城的防护负担;若入库洪水大于20年一遇洪水或库水位达到288.85m,按出入库水量基本平衡调度。
2)当库水位超过293.00m时,按保枢纽安全方式调度。
(2)当长江中下游有防洪需要时,彭水水库配合三峡工程运用对长江中下游进行防洪调度。
(3)当下游防洪要求与保护枢纽工程安全有矛盾时,按确保枢纽建筑物安全进行调度。
2.1.16.3 调度过程
1.雨水情
2013年度乌江彭水水库雨水情总的特点是降雨偏少,来水整体偏枯,特别是汛期连晴,高温天气持续时间较长,导致来水偏枯程度较大。汛期洪水主要发生在5月,洪水频次偏少。
(1)降雨分析。2013年汛期,除9月以外,彭水水库各月区间降雨量均小于流域多年同期平均降雨量。2013年1—9月,区间流域平均降雨量共计779.54mm,较多年同期平均(1055.3mm)偏少约26.13%,较2012年同期(947.3mm)偏少17.17%。具体情况见表2.1-37。
表2.1-37 彭水水库区间流域2013年1—9月降雨量与多年同期平均降雨量对照表
(2)来水分析。2013年汛期5—9月来水均少于多年同期平均值,其中,6—8月偏枯47%~77%。2013年截至9月底,乌江彭水水库共来水219亿m3,较多年同期平均(346.8亿m3)偏少36.85%,较2012年同期来水(324.28亿m3)偏少32.47%。具体情况见表2.1-38。
表2.1-38 彭水水库2013年1—9月来水与2012年同期来水及多年同期平均来水对照表
2013年汛期,彭水水库来水超过3000m3/s的洪水过程仅为1次,其余时间来水相对较平稳,其中,8月来水严重偏枯,月均来水不足500m3/s。
2.降雨、洪水预报
彭水水库2013年洪水预报精度统计情况,见表2.1-39。
表2.1-39 彭水水库2013年洪水预报精度评定表
3.阶段调度目标与实际调度过程
2013年乌江彭水水库汛期防洪调度主要发生在5月,弃水也发生在这一时期,最大洪水发生在5月10日,洪峰流量为4514m3/s。全年首次开闸泄洪时间为5月10日17时45分,最大出库流量为4190m3/s,汛期累积泄洪水量为0.97亿m3。彭水水库主要场次洪水调度情况,见表2.1-40。
表2.1-40 彭水水库主要场次洪水调度情况表
(1)“5·10”洪水调度。
1)水雨情概况。5月6日开始,彭水水库流域开始持续小强度降雨,至5月10日降雨55mm后稍停,5月14日5时彭水水库流域又开始降雨,至5月14日20时降雨17mm后基本结束。其中,5月6日平均面雨量14mm,5月7日平均面雨量为6mm,5月8日平均面雨量为14mm,5月9日平均面雨量为9mm,5月10日平均面雨量为12mm,5月14日平均面雨量为17mm。此次降雨虽然持续时间长,但强度不大,降雨产流不大。洪水总体上较为平稳,呈现持续时间长,总量较大的特点,主要原因是受上游沙沱水库泄水的影响。
沙沱水库于5月5日16时开始开闸泄水,出库流量约为1200m3/s,受此影响,彭水入库流量从5月5日18时的473m3/s开始上涨,5月5日22时涨至2000m3/s左右,并持续至5月8日。5月9日10时左右沙沱水库加开闸门泄流,出库流量约为3200m3/s,受此影响,5月9日18时彭水入库流量涨至3000m3/s以上,5月10日19时出现最大入库流量为4514m3/s。5月13日16时左右,沙沱水库调整泄水流量为1900m3/s左右,受此影响,5月13日20时彭水入库流量减小至2500m3/s左右。5月15日沙沱水库泄洪闸门全关,出库流量为1000m3/s左右,彭水入库流量消退至2000m3/s左右。此次洪水单日最大洪量达3.227亿m3,3天最大洪量为8.792亿m3。
2)洪水调度。由于前期预报将有降雨发生,彭水水库提前利用发电进行了消落,水位最低消落至285.45m,腾出2.84亿m3的库容蓄纳洪水。5月5日19时库水位由285.45m开始上涨,至5月10日15时,库水位接近292.50m(防洪高水为293.00m)。此时尽管全厂机组满负荷运行,但是水位依然呈上涨趋势,泄洪弃水已不可避免。
5月10日17时45分,按照出入库平衡的原则进行控制泄洪,最大出库流量为4190m3/s(5月10日22时),其中,泄洪闸最大泄洪流量为1255m3/s(5月10日21时),总弃水量为0.97亿m3。库水位最高达到292.98m(5月13日16时)。
3)综合水情情况。彭水水库“5·10”洪水综合水情情况,见图2.1-15。
图2.1-15 彭水水库“5·10”洪水综合水情图
(2)“9·11”洪水调度。
1)水雨情概况。9月9日开始,彭水水库流域开始持续降雨,前期降雨强度较小,至9月11日1时降雨强度开始增大,最大小时面雨量达到7.6mm,9月11日19时后降雨强度有所减小,至9月12日10时降雨基本结束。本次降雨过程,彭水水库库区流域平均面雨量累积达56mm,其中,降雨主要集中发生在11日,平均面雨量为39mm;期间上游构皮滩、思林、沙沱水库库区流域平均面雨量均不到20mm。
彭水水库入库流量9月11日9时从1070m3/s左右开始起涨,至11日14时增大到2000m3/s以上,12日20时出现最大入库流量为2678m3/s,13日2时入库流量减小到1970m3/s,至14日0时入库流量回落到1000m3/s左右,洪水基本消退。其中,日平均入库流量9月10日为658m3/s,9月11日为2134m3/s,9月12日为2496m3/s,9月13日为1717m3/s,9月14日为971m3/s。
此次降雨主要集中在沙沱电站以下区域,彭水区间流域降雨虽然持续时间长,但降雨总量不是太大,降雨产流平稳,此次洪水过程主要受支流大河口水库泄洪影响。
2)洪水调度。9月7日,预报9月9日左右流域有1次降雨过程,随即提前对库水位进行了消落,库水位由290.19m(9月7日6时)最低消落至286.77m(9月10日1时)。
9月10日1时库水位由286.77m起涨,至9月11日8时涨至288.18m,12日8时涨至290.19m,库水位于13日3时涨至最高292.46m后缓慢回落,于13日15时降至292.00m以下。
此次洪水全由发电机组下泄,水库拦蓄洪水达2.16亿m3,未发生弃水。
3)综合水情情况。彭水水库“9·11”洪水综合水情情况,见图2.1-16。
2.1.16.4 调度成效
2013年汛期在各级防汛主管部门的指导下,重庆大唐彭水公司统筹组织,积极应对,遵照防汛度汛方案规定科学调度,确保了大坝及上下游防洪安全,圆满完成了2013年的防汛工作。
通过优化防洪调度,“5·10”洪水调度最大出库流量为4190m3/s,削峰率为7.18%,错峰时间3h,有效地减小了下游彭水县城的防洪压力。
积极联系电网调度加大发电用水消落库水位,腾库迎汛,减小了水库防洪压力,同时也减少了弃水量。2013年通过提前腾出库容蓄纳洪水,共减少弃水约4.99亿m3,增发电量约8206万kW·h。
图2.1-16 彭水水库“9·11”洪水综合水情图
2.1.16.5 存在的问题与经验总结
在上游沙沱水库,下游银盘水库投产发电的情况下,应深入开展乌江梯级水库联合调度运用方式的相关专题研究,优化水库群调度工作。