三河口水利枢纽初期蓄水方案比选

范 旻

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710000）

引汉济渭工程总体开发方案是以陕南汉江干流及其支流子午河为水源；以干流黄金峡水库及其支流三河口水利枢纽为调蓄水库；以黄金峡泵站、三河口泵站、秦岭输水隧洞（黄三段、越岭段）为调水工程；共同完成调水至关中受水区的工程开发任务。

三河口水利枢纽地处佛坪县与宁陕县交界的子午河中游狭谷段，坝址位于佛坪县大河坝乡三河口村下游2 km 处，是引汉济渭工程两个水源地之一，多年平均调水量5.5 亿m3；是调水工程中主要调蓄功能的枢纽，位于整个调水线路上的中间位置，具有“承上启下”作用，其规模和布置与其它调水组成部分的工程规模和布置紧密联系，相互影响；其主要任务是调蓄子午河来水与汉江干流不能直供受水区的水量，并结合发电。

根据引汉济渭工程建设单位施工进度总体安排，三河口水利枢纽计划于2019 年11 月导流洞下闸封堵，2021 年5 月初水库开始初期蓄水，编制水库导流洞下闸封堵和初期蓄水运行方案的目的，主要是为了协调水库下闸蓄水与工程后期施工以及水库发生效益的关系。

1 三河口水利枢纽工程实施情况

三河口水利枢纽工程于2014 年1 月工程对导流洞和坝肩开挖等前期项目施工招标的项目已基本完工并完成分部工程验收。

2015 年4 月29 日，水利部正式批复了陕西省引汉济渭工程初步设计报告，标志着引汉济渭工程进入全面加快建设的新阶段。2015 年7 月以来，工程根据项目批复及施工进度安排，对拦河坝、消力塘、电站厂房、砂石料系统、施工供电工程以及相应的金属结构、水机和电气设备及附属设备等主体项目进行了施工招标。2015 年11 月27 日，三河口水利枢纽实现大坝截流，2016 年4 月，上、下游围堰填筑完成，主体工程进入全面实施阶段；8 月16 日，枢纽大坝基坑开挖至建基面504.5 m 高程，标志着大坝基坑开挖工作全部完成；8 月22 日，坝后消力塘基坑开挖至建基面511 m 高程，标志着消力塘开挖完成；9 月22日大坝垫层混凝土（0.3 m 厚）正式开始浇筑；11 月2 日大坝坝体混凝土始全面正式碾压。三河口水利枢纽已于2019 年12 月上旬下闸蓄水。

2 三河口水库蓄水方案

三河口水利枢纽已于2019 年12 月导流洞下闸封堵，2021 年5 月初水库开始初期蓄水，根据规范要求，结合三河口水利枢纽水库蓄供水特点，初步拟定水库下闸蓄水方案为：根据批复的下游生态用水调度原则下放生态水，在考虑大坝安全、工程进度和水库蓄水、抬高水位、回收电能情况下进行导流洞下闸封堵和水库初期蓄水。

2.1 蓄水原则

（1）满足下游生态基流2.71 m3/s 的要求。

（2）水库为多年调节水库，主汛期6 月～9 月汛限水位为642 m，非汛期正常蓄水位643 m。

（3）水库导流洞下闸封堵期起始水位为导流洞底板高程531.77 m，泄洪底孔下闸初期蓄水期起始水位为泄洪底板高程550.0 m，水库蓄水过程中，及时对大坝安全监测数据进行分析，确保大坝安全，方可继续抬高蓄水水位。

（4）按照工程导流洞封堵施工进度要求，导流洞封堵施工完毕后，预留1 年的蓄水准备期，水库从2021 年5 月开始，开始初期蓄水。

（5）按照工程蓄水期的施工进度安排，大坝在2021 年5 月已满足大坝正常泄洪要求，水库蓄水过程在汛期须满足水库汛限水位要求。

（6）按照建设单位总体进度要求，秦岭输水隧洞计划于2023 年1 月起向关中地区供水，按照初步配水计划，2023 年均匀供水2.5 亿m3，2024 年～2025 年期间每年均匀供水5 亿m3。

（7）在水库蓄水的同时，有条件进行电能回收，增加工程初期效益。

2.2 基础资料

1）径流资料根据《水利工程水利计算规范》(SL 104-2015)[2]，结合三河口水利枢纽蓄水计划要求，采用三河口水利枢纽坝址径流1954 年11 月～2017 年10 月长系列多年平均入库径流量8.65亿m3作为基本资料，采用坝址多年平均旬径流过程作为典型，推求25%、50%、75%频率的年内分配，水库蓄水计算采用逐旬时历法。25%、50%和75%典型年三河口水利枢纽坝址入库水量见表1。

2）水位库容曲线

采用天然状况下的水库水位库容曲线，见表2。

表1 25%、50%和75%典型年三河口水利枢纽坝址入库水量 单位：万m3

表2 三河口水利枢纽天然情况水位与库容关系表

续表2

3）坝下游生态基流

三河口水利枢纽坝址生态基流为2.71 m3/s。4

）水库蒸发渗漏损失

计算过程中考虑库区及大坝渗漏量和水库蒸发增损，水库渗漏量按旬蓄水库容的2‰计算，水库蒸发增损深度依据水文资料计算。

5）电站机组发电流量与发电水头关系

发电水头达55 m 后坝后电站常规发电机组开始发电，单台机组最大流量根据发电水头匹配。

2.3 不同蓄水方案

考虑水库初期蓄水过程，水库库岸稳定、水工建筑物安全的情况下，参考类似工程蓄水经验，拟定了三种蓄水方案。

①直蓄方案：以大坝、库岸安全监测、观测以及建筑物变形分析满足要求情况下，尽快蓄库。

②蓄10 m 停10 天方案：为保证挡水建筑物蓄水安全，水库蓄水按照水位每抬升10 m，水库水位须在此水位保持10天，对大坝、库岸等安全监测数据进行分析，确定没有问题后，方可继续抬高蓄水水位。

③蓄水速率控制水库蓄水方案：按照“低水位高速率，高水位低速率”原则分阶段蓄库，550 m 以下蓄水速率不作控制，550 m～593 m 阶段，蓄水速率不超过2 m/d，593 m～643 m 阶段，蓄水速率不超过1 m/d。

3 蓄水方案比选

三种不同蓄水方案的蓄库时间、累计发电量。最大蓄水速率计算结果见表3。

表3 不同蓄水方案计算结果

由表3 可知，从蓄水时间看，蓄水速率控制水库蓄水方案相比直蓄方案，蓄水至满库所需时间相当，相比蓄10 m 停10天的蓄水方案，水库蓄水至满库时间较短；从累计发电量看，蓄水速率控制水库蓄水方案至2023 年末水库累计发电量为最大，电能效益较优；从最大蓄水速率看，蓄水速率控制水库蓄水方案在蓄水过程中避免了汛期蓄水速率过快或非汛期蓄水速率过慢，对挡水建筑物、泄水建筑物、坝肩与两岸结合部位、水库库岸以及水库库区三个滑坡体的稳定性，均有较好的适应性。

因此，确定水库初期蓄水以蓄水速率控制水库蓄水方案为最佳方案。在对大坝安全监测数据进行分析，无安全问题的情况下，按照：

1）导流洞封堵期，水库水位550 m 以下蓄水速率不作控制。

2）水库初期蓄水期，水位550 m～593 m 阶段，蓄水速率不超过2 m/d。

3）水库初期蓄水期，水位593 m～643 m 阶段，蓄水速率不超过1 m/d。

三个阶段进行三河口水库初期蓄水。

4 结论

通过三种不同蓄水方案的蓄水至满库的时间、至2023 年末水库累计发电量和蓄库过程中最大蓄水速率的计算结果分析，综合比选出三河口水库初期蓄水以蓄水速率控制水库蓄水方案为最佳方案。