大埔水电站抬高汛限水位研究

2024-01-04蒋华波

广西水利水电 2023年6期

蒋华波

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 大埔水电站概况

柳江干流广西境内规划的梯级自上而下依次为梅林、洋溪、麻石、浮石、古顶、大埔、红花，除了都柳江段的梅林、洋溪枢纽外，其他的均已建成投入运行。大埔水电站位于广西柳州市柳城县城下游约3 km，距离下游的柳州市58 km，大埔水电站地理位置见图1。大埔水电站是一座以发电、航运为主，兼顾灌溉、水产养殖等综合利用效益的工程，电站为一座低水头径流式水电站，水库总库容6.3 亿m3，设计正常蓄水位93.00 m，水库汛期（4～9月）运行限制水位92.00 m，死水位92.00 m。根据大埔水电站历年运行资料，水电站多年平均最高水位为93.74 m，多年平均最低水位89.96 m；汛期平均水位92.77 m。结合历年大埔水电站实际运行情况，为进一步提高电站的洪水资源利用效益，并科学合理地进行调度，开展抬高汛限水位研究是很有必要的。

图1 大埔水电站地理位置图

2 大埔水电站设计洪水成果

1991 年《广西融江大埔水电站初步设计报告》（以下简称《初设报告》）采用1958—1988 年洪水系列，考虑1902、1924、1926年历史洪水，采用P-Ⅲ型曲线适线，得多年平均洪峰流量为10 400 m3/s，Cv=0.45，CS/Cv=3.5。1998 年1 月广西水利电力勘测设计研究院编制的《洪水复核报告》在《初设报告》的基础上将资料延长至1996 年，得到1958—1996 年共39 年资料系列，考虑1996、1902、1924 年洪水作为特大值处理，按不连续系列的独立样本法进行频率计算，采用P-Ⅲ型曲线适线，得多年平均洪峰流量为11 200 m3/s，Cv=0.46，CS=3.5Cv，该成果通过水利部水规总院审查。本次设计将实测洪水系列延长至2013 年，即采用1958—2013 年共56 年洪水系列，并考虑1996、1902、1924年共三场洪水作特大值处理，采用P-Ⅲ型曲线适线，得均值为12 400 m3/s，Cv=0.40，CS/Cv=3.5。本次计算成果与水利部水规总院1998年《洪水复核报告》成果相差较小，存在差异的原因主要是均值比1998年成果大10.7%，而Cv值较小。但20～300 年一遇洪峰流量差值不超过5%，因此，本次设计仍推荐采用1998年水规总院审查通过《洪水复核报告》的设计洪水成果。不同频率的设计洪峰流量见表1。

表1 大埔水电站设计洪水成果表

由表1 可知，由于资料系列延长，考虑1996 年特大洪水后，本次采用的设计洪水成果较《初设报告》成果大7.0%～8.7%。

3 大埔水电站初设阶段汛限水位分析

3.1 汛限水位及洪水调度方案

大埔水电站为河床式径流式电站，正常蓄水位93.00 m，不承担防洪任务，没有专门防洪库容，洪水调度原则及运行方式，主要由库区淹没情况决定，汛限水位也由库区淹没赔偿范围分析确定。在设计工况下，为控制水库淹没范围不超出柳城县界，以免增加库区淹没处理的难度，电站汛期（4～9月）运行限制水位定为92.00 m。当发生洪水时，为减少库区淹没损失和影响，汛期当入库流量大于2750 m3/s还继续涨水时，水库提前加大泄量，把库水位再降到89.10 m。《初设报告》确定大埔水电站洪水调度方式见表2。

表2 初设阶段大埔水电站洪水调度方式

3.2 水库淹没处理范围

《初设报告》根据《水利水电工程水库淹没处理设计规范》（SD130-84）等规范，确定大埔水电站库区淹没影响设计标准及淹没处理范围（见表3）。不同频率回水水面线计算成果见图2。

表3 不同淹没对象设计洪水标准及淹没处理范围

图2 《初设报告》大埔水电站水面线计算成果图

由图2 可知，根据《初设报告》提出的洪水调度方案，大埔水电站耕地赔偿线在坝前的水位为94.00 m，人口迁移线则为10 年一遇洪水回水水面线，相应坝前水位为94.10 m。因此，大埔水电站汛期运行坝前存在1.00 m（高程92.00～93.00 m）的抬高空间。

4 大埔水电站抬高汛限水位研究

4.1 洪水调度方式

为控制大埔水电站水库淹没范围不超出柳城县界，且控制水库不因抬高汛限水位而使淹没回水外包线超过《初设报告》淹没回水外包线，电站汛期采用动态运行调度方式。通过回水计算分析，当入库流量大于8000 m3/s 时，电站运行水位不应超过91.00 m，否则水库淹没回水外包线将超过《初设报告》淹没回水外包线范围，即超过《初设报告》淹没赔偿范围。因此，当入库流量大于8000 m3/s 时，水库闸门全开敞泄。经综合分析，本次确定大埔水电站汛期水库运行调度方式见表4。

表4 大埔水电站抬高汛限水位条件下的运行调度方式

4.2 回水计算成果及水库淹没范围

根据大埔水电站汛限水位抬高至93.00 m 后的运行调度方式，当水库来水量大于8000 m3/s 时，电站闸门全开，按泄流能力运行。因此，当发生2年一遇、10年一遇、20年一遇洪水时，电站均闸门全开敞泄，与《初设报告》运行方式一致，水面线成果与《初设报告》一致。根据抬高汛限水位后大埔水电站的调度原则，计算得到大埔水电站坝址上游水面线（见图3）。

图3 调高汛限水位后大埔坝址上游水面线成果图

由图3可知，抬高汛限水位后，水库采取动态运行调度方式，2 年一遇回水外包线不超过《初设报告》2年一遇回水外包线成果，10年一遇洪水回水外包线与《初设报告》10年一遇回水外包线成果一致。因此，抬高汛限水位93 m，并进行动态运行调度，不会导致淹没赔偿费用的增加。

4.3 抬高汛限水位风险分析

根据抬高汛限水位的运行调度方式（见表4），当入库流量大于8000 m3/s 时，水库闸门全开敞泄，因此，抬高汛限水位对水库设计、校核洪水位没有影响，水库运行调度的风险主要为入库流量不超过8000 m3/s时，水库运行调度过程中不能及时腾出库容降低库水位而增加淹没赔偿指标的风险。根据本次调整后的运行方式，按水库不能及时腾空库容来分析其影响，较不利的回水水面线计算组合有两个组合，分别为入库流量为6000 m3/s、坝前水位93.00 m 组合与入库流量8000 m3/s、坝前水位92.00 m组合。两个组合回水水面线计算成果（见图4）。