分期洪水调度在两江水电站的应用分析

刘建军，王群，王民方

（吉林省吉能电力集团有限公司两江水力发电公司，吉林安图，133600）

分期洪水调度在两江水电站的应用分析

刘建军，王群，王民方

（吉林省吉能电力集团有限公司两江水力发电公司，吉林安图，133600）

二道松花江先后在2010年和2013年发生特大洪水，对两江水电站设计洪水成果有较大影响，由此带来了水库防洪能力不足问题。文章分析了两江水电站汛期洪水分期的可行性，并通过对汛期分期调洪成果的检验，表述了分期洪水调度在两江水电站实际运行中起到的作用和效果。

两江水电站；洪水分期；洪水调度

1 概述

两江水电站地处吉林省安图县两江镇境内，坝址位于二道松花江与富尔河汇合口以上18 km处，坝址以上控制流域面积2 970 km2。坝址多年平均径流量12.08亿m3，水库总库容2.105亿m3，是一座兼顾养殖和旅游等综合利用的大Ⅱ型、不完全年调节水库。水库正常蓄水位545.00 m，相应库容1.73亿m3；校核洪水位547.35 m，相应库容2.105亿m3；汛限水位和设计洪水位均为545.00 m。设计洪水标准为重现期100年洪水，校核洪水标准为重现期2 000年洪水。

两江水电站建成运行后，所在流域二道松花江先后在2010年、2013年发生了特大洪水，延长洪水系列后设计洪水成果有较大增加（如重现期2 000年设计洪峰流量由原设计的3 540 m3/s增加到了4 170 m3/s，增大了17.8%；重现期100年设计洪峰流量由原设计的2 150 m3/s增加到2 460 m3/s，增大了14.4%），由此带来了水库防洪能力不足问题，需采用汛期降低起调水位运行方式解决。在对分期洪水进行分析研究的基础上，制定了既能保障水库大坝防洪安全，同时兼顾电站发电效益的分期洪水调度方案，并在实际运行中得到了比较满意的结果。

2 暴雨洪水特性

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。造成本流域大暴雨的天气系统主要为北上台风，除台风暴雨外，各种气旋或低压均可造成本流域的大暴雨。暴雨多发生在7～8月，以8月出现的次数最多。本流域一次降雨过程一般3 d左右，但主要集中在30～48 h内。

洪水与暴雨相应，多由7～8月的暴雨形成，以8月份出现的次数最多、量级最大。如2010年7月下旬遭遇连续两次强降雨后，二道松花江流域江河水位急剧上涨，干流及支流古洞河、富尔河等发生超历史记录特大洪水，由于支流洪水叠加，沿程与干流洪水相遇，使二道松花江汉阳屯水文站出现了有记录以来的首位特大洪水，洪峰流量为9 700 m3/s，洪水重现期超300年。2013年8月中旬，汉阳屯站发生有记录以来的第二位大洪水，洪峰流量为4840m3/s，其中两江水电站以上流域发生有记录以来的最大洪水，入库洪峰流量为2 460 m3/s。

由于流域地处长白山脉深山峡谷区，河槽下切较深，河网比较发达，河道比降和坡面比降都较大，致使洪水汇集较快，洪水过程线多为单峰型，具有陡涨陡落的特点。一次洪水历时一般约为7 d，洪峰上涨历时一般约1～2 d，洪峰持续时间1～4 h。

3 汛期洪水分期可行性分析

3.1 暴雨成因分析

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。暴雨最早发生在5月，最迟发生在9月。盛夏季节，由于太平洋副热带高压不断北伸，配合高空槽，引导南来的气旋台风系统北上，在本地区发生大范围较高强度的降雨，其中尤以台风造成的暴雨较为强烈，如1960年大洪水是经我国东部沿海直接北上的台风与北方冷空气相遇产生大暴雨的天气系统形成。除台风暴雨外，只要副热带高压位置适当，各种气旋或低压均可造成本流域的大暴雨，如2010年7月下旬～8月上旬受高空槽、冷涡、切变和副高后部西南暖湿气流的共同影响，二道松花江流域普降暴雨、大暴雨。受暴雨变化规律影响，二道松花江流域每年6月初进入汛期，7月中旬至8月末为主汛期，进入9月份以后，大范围的降水天气过程明显减少，主汛期也基本结束，因此可初步确定7月中旬为前汛期和主汛期的分界点，8月末为主汛期和后汛期的分界点。

3.2 洪水发生频次及分布规律分析

二道松花江流域的大洪水一般发生在6～9月。通过分析松江水文站和汉阳屯水文站实测洪水，松江站发生在6月份的洪水次数为10次，占总数的18%，发生在9月份的洪水次数为5次，占总数的9%，发生在7月份的洪水次数为19次，占总数的34%，发生在8月份的洪水次数为22次，占总数的39%，7、8两月之和占总数的73%；汉阳屯站发生在6月份的洪水次数为7次，占总数的12%，发生在9月份的洪水次数为5次，占总数的8%，发生在7月份的洪水次数为28次，占总数的47%，发生在8月份的洪水次数为20次，占总数的33%，7、8两月之和占总数的80%。这些统计数字说明，二道松花江流域的洪水主要发生在每年的7、8两月，而9月洪水明显偏少，仅占总数的10%以下。

另外，在松江站7月份发生的19次洪水中，7月15日前发生8次，7月15日以后发生11次；在汉阳屯站7月份发生的28次洪水中，7月15日前发生8次，7月15日以后发生20次，这说明本流域主汛洪水基本发生在7月15日之后。

3.3 洪水量级分布规律分析

从松江和汉阳屯两站各月最大流量散布图分析，年最大流量主要分布在7月20日～8月31日之间，其中松江站峰流量超过300 m3/s的年份有6年，汉阳屯站峰流量超过2 000 m3/s的年份有7年，7月15日以前和9月1日以后的洪水量级明显减小。另外，通过实测洪水系列中不同量级洪水发生频次统计分析：松江站重现期10年以上洪水共发生5次，其中7月1～14日期间发生1次，7月15日～8月31日发生4次，而6月、9月未发生重现期10年以上洪水；汉阳屯站重现期10年以上洪水共发生4次，均发生在7月15日～8月31日期间，其他时间段未发生重现期10年以上洪水。洪水量级分布规律可以充分反映出本流域的主汛期基本上为7月15日～8月31日。

3.4 洪水分期可行性分析结论

从上述流域引发暴雨的天气系统影响程度和范围的季节性规律、洪水发生时间及频次分布规律和洪水量级分布规律上看，两江水电站入库洪水具有明显的季节性变化规律。根据水利部颁发的《综合利用水库调度通则》（水管（1993）61号文）规定“入库洪水具有季节变化规律的水库，应实行分期防洪调度，如原规划设计未考虑的，可由管理单位会同设计单位共同编制分期防洪调度方案，经水库主管部门审批后实施”。因此，两江水电站具备实行分期洪水调度的条件，实行分期洪水调度是可行的，也是合理的。

4 汛期分期的确定

根据二道松花江流域洪水分布特性及变化规律，结合两江枢纽防洪度汛要求，将二道松花江流域汛期（6～9月）划分为前汛期、主汛期和后汛期，其中前汛期为6月1日～7月14日，主汛期为7月15日～8月20日，后汛期为8月21日～9月30日，主汛期前后有过渡期。

5 设计洪水调度分析

在上述汛期分期基础上，通过对两江水电站不分期和分期设计洪水过程线分别进行调洪计算，在满足不超过校核洪水位（547.35 m）的条件下，不分期时校核标准洪水（0.05%）的最高起调水位为540.50 m，分期时主汛期校核标准洪水的最高起调水位为540.80 m。由此可见，分期洪水调洪起调水位更高，调洪最高水位更低，既能有效保障水库大坝防洪安全，又能最大程度发挥电站发电效益。

根据汛期分期洪水调度方案，采用降低主汛期起调水位方法，选择设计、校核标准工况下，对各分期调洪计算成果进行分析（见表1），主汛期重现期100年洪水的调洪最高水位为542.82 m，较设计洪水位545.00 m低2.18 m；重现期2 000年洪水调洪最高水位为547.33 m，较校核洪水位547.35 m低0.02 m。

前汛期、后汛期重现期100年洪水的调洪最高水位与设计洪水位相等（为545.00 m），因前汛期、后汛期设计洪水成果较主汛期设计洪水成果小很多，其重现期2 000年洪水调洪最高水位比校核洪水位547.35 m低2.35 m。

表1 不同工况下分期洪水调节计算成果表Table 1 Calculation results of flood regulation by stages under various conditions

通过调洪成果分析，主汛期重现期100年洪水调洪最高水位低于设计洪水位，重现期2 000年洪水调洪最高水位低于校核洪水位，表明两江水电站采用分期洪水调度方案能够满足水库防洪安全要求。

6 实际洪水调度运行情况

两江水电站分期洪水调度方案于2014年编制完成，在2015年汛期得到了运行检验。2015年最大入库流量238.11 m3/s（8月5日），相当于重现期5年洪水，洪水量级较小。采用分期洪水运行调度方案，前汛期最大入库流量136.94 m3/s，相应最高库水位539.41 m；主汛期最大入库流量238.11 m3/s，相应最高库水位539.87 m；后汛期最大入库流量112.08 m3/s，相应最高库水位542.91 m。两江水电站2015年度洪水调度运行成果见表2。

表2 2015年度洪水调度运行成果表Table 2 Results of flood regulation in 2015

通过2015年洪水分期调度的运用，较以往相似年份增加发电量157万kW·h，较大地提高了水库发电效益，并且保证了水库防洪安全运行。

7 结语

（1）两江水电站所在流域洪水具有明显的季节性变化规律，水库具备分期洪水调度的可行性。

（2）根据分期洪水调洪成果分析，两江水电站能够实现合理可行的分期洪水调度方案，满足工程防洪安全要求。

（3）在两江水电站遭遇特大洪水时，采用分期洪水调度方案可在一定程度上降低水库主汛期运行水位，同时减小最大下泄流量，对下游防洪减灾效益明显。另外，也可使前汛期和后汛期的库水位不至降到太低，最大程度地保护水库发电效益。

总之，两江水电站采用分期洪水调度方案，不论是对下游防洪减灾，还是工程的自身安全和经济效益方面，均能发挥重要作用。■

作者邮箱：84518388@qq.com

世界最大内河船闸——三峡船闸累计货运量突破10亿吨

据中国水力发电工程学会今年3月，世界上连续级数最多、总水头最高、规模最大的内河船闸——三峡船闸累计货运量突破10亿t。自2003年投入运行以来，三峡船闸已连续14年实现安全、高效运行，有力支持了长江经济带战略的实施。

投入运行以来，三峡船闸过闸货运量不断增加，2011年首次突破亿吨，提前19年达到设计能力。截至3月7日，三峡船闸累计运行12.87万闸次，通过船舶73.3万艘次、旅客1 181.2万人次，货运量达10.01亿t。

三峡工程极大促进了长江航运事业快速发展和沿江经济社会协调发展，有力支持了长江经济带战略的实施。

据三峡集团枢纽运行管理人员介绍，三峡工程蓄水后，淹没了川江139处急流滩、险滩和浅滩，改善了宜昌至重庆660 km航道的通航条件。该段航道维护水深从2.9 m提高到3.5～4.5 m，航行船舶吨位从1 000 t级提高到3 000～5 000 t级，航道等级全线升至一级，实现了全年全线昼夜通航，'自古川江不夜航'成为历史。万吨级船队可从上海直达重庆。船舶运输成本降低三分之一以上。与2003年前相比，典型船型在汉渝间往返一次，总节省时间枯水期为68～74 h，洪水期为61～112 h。

三峡工程蓄水后，还增加了约2 000 km支流航道，干支联通使长江干流及几大支流的航运事业都得以进一步发展。

三峡工程蓄水后，库区水流流速减缓、流态稳定、比降减小，船舶载运能力明显提高，油耗明显下降，大幅度降低了长江航运的运输成本。初步统计显示，库区船舶单位千瓦拖带能力由建库前的1.5 t提高到目前的4～5 t，每千吨公里的平均油耗由7.6 kg下降到2.0 kg左右，每千载重吨平均船员配备从2002年的8～10人下降到目前的2～3人，船舶单位能耗下降，污染物排放明显减少，劳动生产率大大提高，运输成本显著下降。

目前，三峡船闸全年过闸货运量是三峡工程蓄水前该河段年最高货运量的6倍以上。通过三峡船闸的所有船舶均免费过闸。

作为三峡工程的建设运行管理单位，三峡集团在保证质量、安全的前提下，大力开展创新和技术攻关，使船闸设备设施始终处于优良状态。

为提高检修效率，三峡集团突破大型船闸检修传统模式，一些大修期间做的项目，改在停航小修时完成；原需停航小修的项目，在日常或通航间隙完成。他们研制了船闸专用载人升降车、人字门同步顶升系统、快速检修工装、检修修补材料，完善了检修工艺。这些措施和技术创新极大减少了船闸检修对枢纽通航的影响。

在运行管理各方共同努力下，三峡船闸运行14年来，没有出现因设备设施故障而停航的情况。三峡船闸年均通航率达95.9%，高于84.1%的设计指标。

The two extreme floods occurred in Erdao Songhua river in 2010 and 2013 exerted great influence on design flood of Liangjiang hydropower station,which resulted in the problem of insufficient reservoirfloodcontrolcapacity.Inthispaper,thefeasibilityofflooddividedintostagesinfloodseasonofLiangjiang hydropower stationisanalyzed,andtheapplicationand effectoffloodregulationbystages inactualoperationofLiangjianghydropowerstationarediscussedbyinspectionoffloodregulationresultsbystages.

Liangjiang hydropower station;flood divided into stages;flood regulation

TV697.1

B

1671-1092（2017）02-0041-04

2017-02-15

刘建军（1973-），男，吉林安图人，高级工程师，主要从事水力发电、大坝安全管理及生产工作。

Title:Application analysis of flood regulation by stages at Liangjiang hydropower station//by LIU Jianjun,WANG Qun and WANG Min-fang//Liangjiang Hydropower Company,Ji'neng Electric Power Group Co.,Ltd.