青海省贵德县山坪水电站阿什贡坝址施工洪水的确定

2014-03-15莫军成

湖南水利水电 2014年3期

莫军成

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

1 概述

山坪水电站阿什贡坝址位于青海省贵德县境内，为黄河干流贵德河段新增规划梯级，山坪水电站为低水头径流式电站，正常蓄水位2198m，死水位2197m，调节库容886万m3。坝址上游有已建的龙羊峡、拉西瓦、尼那梯级，其中龙羊峡为黄河上游龙头水库，调节库容193.5亿m3，具有多年调节性能；拉西瓦为日调节电站，调峰运行，调节库容1.5亿m3；尼那为拉西瓦的反调节电站，调节库容860万m3。龙羊峡、拉西瓦、尼那对拟建的阿什贡坝址非汛期（11月～次年6月）洪水有影响。

各梯级基本情况见表1。

表1 各梯级基本情况表

阿什贡坝址上游18.9km有贵德水文站，控制流域面积133650km2，与阿什贡坝址以上流域面积相对差在2%以内，作为山坪水电站工程的设计依据站。贵德水文站也是龙羊峡、拉西瓦、尼那水电站的设计代表站。贵德水文站于1954年1月1日设立，从1954年起有完整的水文观测资料。该站在中低水位时用船载流速仪法测流，高水位时用浮标法测流，浮标系数为0.85。实测最大流量为4900m3/s（1981年9月19日），龙羊峡蓄水后的实测最大流量为2410m3/s（1989年8月）。

阿什贡坝址施工洪水以贵德水文站水文资料为设计依据，并应充分考虑上游梯级的影响。阿什贡坝址施工洪水的确定对工程施工有重要意义。

2 施工洪水的确定

2.1 施工时段安排

阿什贡坝址施工期跨3个汛期和4个非汛期，施工期一期围堰的导流标准为10年一遇全年洪水，枯水期围堰施工时段11月～次年4月，导流标准为10年一遇。

2.2 非汛期洪水

2.2.1 拉西瓦蓄水前后贵德水文站非汛期月最大流量统计

根据黄河上游洪水特性，划分11月～次年6月为非汛期，7月～10月为汛期。龙羊峡水库汛期承担下游的防洪任务，非汛期调度主要为发电调度，兼顾下游灌溉及防洪需要，调峰补枯，非汛期下泄流量一般控制在满发流量1300m3/s以内。根据龙羊峡水库运行以来1987～2008年贵德水文站实测月最大流量资料分析：除1989年7月～10月最大流量大于龙羊峡水库的满发流量1300m3/s，其他月份均小于1300m3/s。由于龙羊峡水库的调节，使贵德水文站汛期与非汛期月最大流量的峰值、均值相对差不大。

贵德站1987～2008年月最大流量的多年统计值见表2。

表2 贵德水文站实测月最大流量统计表m3/s

拉西瓦为调峰电站，调节库容1.5亿m3，属日调节水库，但具有周调节性能。2009年拉西瓦蓄水后，从下游贵德站2009年实测月最大流量看，该年非汛期月最大流量均大于蓄水前1987～2008年月最大流量的平均值，与1987～2008年月最大值相差不大，拉西瓦蓄水后下游非汛期的月最大流量有所增大，其原因是拉西瓦的调峰运行。

2.2.2 拉西瓦、尼那理想调度方式下的下泄流量

非汛期，拉西瓦调峰运行一天内不发电时间约（6～8）h，下游尼那调节库容860万m3，在上游没有来水的情况下，可按300m3/s（下游灌溉取水要求）下泄约8h。枯水期日调峰时间一般在（4～5）h，但最大工作容量的时间一般为2h。由于拉西瓦的调峰运行方式，在一天内的发电下泄流量一般情况下从0变化到2080m3/s，遇紧急情况（事故备用），最大下泄流量达2280m3/s，拉西瓦日调节流量经尼那水库反调节后，尼那下泄流量不小于300m3/s，亦不大于2000m3/s。

按理想调度，枯水期尼那可维持下泄流量（300～2000）m3/s，如尼那能预先腾空库容，库水位降至死水位，可减少弃水。

2.2.3 拉西瓦、尼那实际运行后的阿什贡坝址非汛期洪水

拉西瓦是西北电网的一个主要调峰电站，服从西北电网随机调度。尼那库尾即拉西瓦，洪水传播时间短，从实际调度看，拉西瓦调峰，下泄流量超过尼那满发流量1292m3/s时，尼那电站很难做到不弃水，如2011年5月27日尼那下泄流量达1600m3/s。从安全角度考虑，本阶段非汛期尼那的最大下泄流量按2280m3/s考虑。拉西瓦最大下泄流量持续的时间短，一般仅2h，尼那～阿什贡坝址区间集雨面积3405km2，区间无大的支流，非汛期尼那～阿什贡区间洪水较小，非汛期洪水不考虑区间洪水，即阿什贡坝址11月～6月非汛期洪水采用拉西瓦紧急情况下最大下泄流量2280m3/s。

2.3 汛期度汛洪水（全年洪水）

2.3.1 阿什贡坝址天然设计洪水

采用贵德站1904、1981年历史洪水和1946～2010年实测系列（1981抽出作特大值处理，1981～2010年洪水受龙羊峡水库施工及蓄水影响，已进行还原计算），采用P-Ⅲ型曲线，求得贵德水文站天然设计洪水成果（表3）。本次与龙羊峡补充初设成果相对差在2%以内，上游的拉西瓦可研（系列至2000年）、尼那技施（系列至1988年）均采用龙羊峡补充初设成果，鉴于历次成果相差不大，考虑上下游的协调及成果一致性，贵德站天然设计洪水成果仍采用龙羊峡补充初设成果。

表3 贵德水文站天然设计洪水成果表

贵德站10年一遇最大15d洪量38.0亿m3，最大45d洪量89.3亿m3。

阿什贡坝址至贵德水文站区间集雨面积2236 km2，与贵德水文站集雨面积相比，仅为1.7%，阿什贡坝址天然设计洪水移用贵德站天然设计洪水成果。

2.3.2 龙羊峡至坝址区间设计洪水

拉西瓦可研对龙羊峡～李家峡区间设计洪水进行了分析计算。龙羊峡～阿什贡区间设计洪水由龙～李区间设计洪水按面积比的2/3次方推求。成果见表4。

表4 龙羊峡～阿什贡区间洪水成果表 m3/s

2.3.3 受龙羊峡水库调节后的坝址设计洪水

龙羊峡水库为一大型多年调节水库，其投入运行后已使下游天然设计洪水特性发生较大变化。由于贵德处于龙羊峡的下游，且拉西瓦、尼那电站都是日调节，坝址以上洪水可分为龙羊峡以上和龙羊峡到坝址区间两部分。龙羊峡以上洪水由龙羊峡水库控制。本次以龙羊峡水库下泄流量组合龙羊峡到坝址区间洪水作为阿什贡坝址的设计洪水。

龙羊峡水库调洪不是单独进行的，而是与下游刘家峡水库一起采用两库联合调洪方式来满足龙羊峡、刘家峡水库及其下游的盐锅峡、八盘峡电站及兰州市的防洪要求。鉴于此原因，根据1983年《黄河上游河段防洪初步规划报告》中规定的龙～刘两库防洪调度原则，龙羊峡发生1000年一遇及以下洪水，龙羊峡水库控制最大泄量4000m3/s；超过1000年一遇洪水最大下泄量6000m3/s。由此可知，龙羊峡发生20年一遇至1000年一遇洪水，龙羊峡最大下泄流量均为4000m3/s。

由于龙羊峡水库控制下泄，最大下泄流量的时间比原天然洪水洪峰流量持续时间长，与龙～阿区间洪水遭遇的可能性增加，因此从安全考虑，拟定坝址的设计洪水采用龙羊峡到坝址区间洪水与坝址洪水同频率，龙羊峡以上洪水相应的地区组成方案。坝址设计洪峰流量见表5。

表5 阿什贡坝址受龙羊峡水库调蓄后设计洪水成果表 m3/s

2.3.4 龙羊峡、拉西瓦、尼那实际运行后的坝址施工设计洪水

根据龙羊峡水库运行以来贵德站1987～2009年实测月最大流量资料分析，除龙羊峡水库初期蓄水期间1989年8月（2410m3/s）、9月（2320m3/s）的月最大流量略大于2280m3/s外（期间龙羊峡水库最大入库流量4840m3/s，接近50年一遇），其他年份均小于1300m3/s。从龙羊峡水库近20年来的实际调度看，龙羊峡水库长期低水位运行，洪量被蓄至库内，没有出现较大的泄洪情况。

施工期，临时改变龙羊峡水库调洪方式，增加泄量控制级，进一步削减施工洪水，可取得较大的综合效益。参照尼那水电站施工洪水计算，尼那施工期处于龙羊峡初期运用阶段，可控制龙羊峡10年、20年一遇下泄流量2000m3/s，加上区间洪峰流量得尼那10年、20年一遇导流流量（全年洪水）分别为2240 m3/s、2330m3/s。龙羊峡水库原设计汛限水位2594 m，相应库容约225亿m3，因建成后蓄水一直达不到2600m的正常蓄水位，近年来龙羊峡水库的汛限水位控制在2588m。遇10年一遇洪水，最大15d洪量38.0亿m3，最大45d洪量89.3亿m3，15d、45d控泄2000m3/s的泄量分别为 25.9亿m3、77.8亿m3，与最大15d、45d的洪量差分别为12.1亿m3/s、11.5亿m3，而龙羊峡水库正常蓄水位2600m至原设计汛限水位2594m之间的库容达22亿m3，仅就库容分析，龙羊峡水库新增控泄流量2000m3/s技术上是可行的。结合龙羊峡水库的多年运行情况，从施工综合效益角度考虑，阿什贡坝址施工期10年一遇全年洪水由龙羊峡水库新增控泄流量2000m3/s加上龙羊峡～阿什贡区间设计洪水340m3/s即为2340m3/s。该成果与尼那工程的施工洪水基本吻合，与龙羊峡蓄水后的贵德站历年实测最大值亦接近。