2018落久水利枢纽工程汛期动态运行水位探讨

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　　【摘要】效益的增加不能以风险的提高为代价，科学合理地制定落久水库的动态运行水位，并从风险与效益两个方面进行可行性论证。提高落久水利枢纽汛期运行水位既不影响其防洪功能的发挥，也能满足榄口灌区自流灌溉要求，同时大幅度提高落久水库枢纽的供水、发电及航运等其它效益。
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　　【关键词】落久；动态运行；风险；方案；效益
　　1、背景
　　落久水利枢纽工程是国务院批准的《珠江流域防洪规划》确定的柳江防洪控制性工程之一，亦是2015年国务院《政府工作报告》要求今年开工建设的27项节水供水重大水利工程之一。工程位于广西融水苗族自治县境内柳江支流贝江下游，距离柳州市城区约121km。2015年7月，国家发展改革委批复了工程可行性研究报告。批复的工程建设任务以防洪为主，兼顾灌溉、供水、发电、航运等综合利用。水库总库容3.46亿m3，电站装机4.2万KW，规划灌溉面积8.84万亩，设计日均城镇及农村供水7.5万m3。工程由主坝、副坝、灌溉及供水取水建筑物、发电引水建筑物、坝后式电站厂房等组成。主坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高62.8m。可研批复工程总投资22.54亿元，总工期40个月。2015年9月落久水利枢纽工程正式开工建设，工程计划2019年全面建成并发挥效益。
　　柳州市地处柳江下游，是国家重点防洪城市和广西重要的工业城市。柳江历史上洪水灾害频繁，给柳州市造成了严重损失。落久水利枢纽工程建成后，与拟建的柳江上游洋溪水利枢纽工程联合调度，采取堤库结合的方式，可将柳州市区的防洪标准由目前的50年一遇提高到国务院批准的《珠江流域防洪规划》确定的100年一遇，并提高融水、柳城等县城的防洪能力。同时，可为榄口灌区提供可靠的灌溉水源，向当地电网输送清洁能源，改善融水县供水条件和水库上游航运条件，对保障并促进流域经济社会发展具有十分重要的作用。
　　根据国家发展和改革委员会批复。落久水利枢纽工程水库正常蓄水位为153.50m，汛期限制水位为142.00m，防洪高水位为161.00m，设计洪水位为161.00m，校核洪水位为161.13m；水库总库容为3.46亿m3，防洪库容为2.50亿m3，兴利库容为1.14亿m3。根据落久水库的防洪定位和调度原则，其防洪作用是联合拟建的洋溪水库，两库联合运行，可使柳州市防洪能力从50年一遇提高到100年一遇。水库特征水位的设置充分考虑了其防洪功能的发挥，但对发电、灌溉和供水效益兼顾较少，未充分发挥水库作用。考虑到柳州市50年一遇洪水为稀有洪水，需要动用落久水库防洪库容的时间很少，且落久水库汛限水位142m与正常蓄水位153.5m之间存在一定的空间。为了更好的发挥水库枢纽的灌溉、供水、发电及航运等其它效益，本文将探讨抬高落久水库的汛期运行水位的可行性。
　　2、动态运行原则
　　（1）不影响落久水利枢纽的防洪功能发挥
　　落久水利枢纽工程的建设任务为以防洪为主，兼顾灌溉、供水、发电、航运等综合利用，因此，动态运行必须确保落久水利枢纽的防洪功能，即确保柳州市在发生50年一遇及更大洪水前，能将水库水位预泄至防洪起调水位142m，达到2.5亿m3的防洪库容。随着科学技术的发展和计算机技术的进步，柳州市水情自动测报系统的完善，落久水库预报预泄是可行的。本文拟定落久水库动态运行时启动预泄的条件为：预报柳州市24h后发生超过2年一遇洪水。根据柳州市11场典型洪水资料，按洋溪水库、落久水库两库联合调度规则，预泄方案启动与防洪调度开始的时间间隔为30h～84h；按落久水库单独调度规则，预泄方案与防洪调度开始的时间间隔为18h～150h。本文从防洪调度安全考虑，预泄允许时间取最小值，即18h。各典型洪水允许预泄时间见表2―1。
　　（2）满足自流灌溉要求
　　期运行水位提高，水库的灌溉、供水、发电及航运等其它效益均会有较大的提高，但水位的提高，汛期水库淹没会增加，且汛期运行水位应满足榄口灌区自流灌溉要求，水库汛期运行水位需在148m以上。
　　（3）保障下游河道安全
　　水库预泄流量不能超过下游河道的承受能力，并留有一定的余量，以确保安全。落久坝址距离贝江与柳江汇合口13.7km，经调查，此河段贝江岸边无重要设施和村庄，具备较好的预泄条件。预泄洪水汇入柳江后，柳江河段河宽约500～600m，安全泄洪流量超过20000m3/s，贝江预泄洪水（最大流量4000m3/s）对柳江影响轻微，本文不再考虑预泄洪水对柳江的影响。
　　落久水库下游已建有江门水电站，该电站拦河坝为混凝土重力坝，设置了5孔泄洪闸坝，布置在主河槽中，闸孔口尺寸为10×10.5m（b×h），堰顶高程100.0m，江门水电站按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。由于江门水电站已经建成运行，其淹没赔偿标准为10年一遇（落久坝址洪峰流量4840m3/s），本文从安全角度考虑，保留一定余量，拟定预泄最大流量为4000m3/s（相当于5年一遇洪水），采用逐级加大下泄的方式下泄。为稳妥起见，在水库预泄前设置3小时的预警时间，以确保安全。
　　3、动态运行方案选择
　　根据拟定的落久水利枢纽动态运行原则，综合考虑各方面因素，本文拟定148m、150m和153.5m三个方案分别从预泄风险和技术经济方面进行比较，成果见表3-1和3-2。
　　从表3-1来看，汛期运行水位148m方案的预泄时间为7.4h～9.1h（含3小时预泄预警时间），预泄时间较短，与允许的18h预泄时间有足够的空间，预泄方案可靠；汛期运行水位151m方案的预泄时间为9.7h～20.6h，虽然大部分年型未超过预泄允许时间，但有少部分年型不满足要求，且预泄时间均超过10h，存在一定的预泄风险；汛期运行水位153.5m方案的预泄时间为12.4h～24.2h，虽然大部分年型未超过预泄允许时间，但预泄时间均在15h左右，接近18h预泄允许时间，且有少部分年型不满足要求，存在较大的预泄风险。从预泄风险角度来看，汛期运行水位148m方案更可靠。   　　从表3-2中可见，水库库区淹没范围指标、水库预泄所需时间及工程总投资，随汛期运行水位的提高而增加，水力发电量亦有增加。汛期运行水位提高至148m，虽增加了淹没投资60.39万元，但汛期运行水位提高后可满足榄口灌区自流灌溉需求，增加供水水头，增加汛期发电量1022万KW?h，效益非常显著。而汛期运行水位从148m提高至151m或者153.5m，发电量增加有限，但淹没提高较多，方案间的淹没投资分别为1560.32万元和1323.71万元，方案间差额内部收益率均小于社会折现率8%。从技术经济角度考虑，汛期运行水位148m更优。
　　4、效益分析
　　上述研究表明，汛期运行水位148m方案既能满足榄口灌区自流灌溉要求，又能大幅度提高水库枢纽的供水、发电及航运等其它效益，基本上不增加淹没投资，且预泄方案时间较短，可靠性高，不影响落久水利枢纽工程防洪功能的发挥，具有良好的经济和社会效益，主要效益为：
　　（1）新增榄口灌区自流灌溉面积8.84万亩；
　　（2）提高融水县城供水水头6m；
　　（3）增加坝后电站汛期发电量1022万KW?h；
　　（4）增加库区航运里程5km。
　　5、结语
　　柳州市是国家重点防洪城市和广西重要的工业城市，落久水利枢纽效益的增加不能以风险的提高为代价，科学合理地制定并从风险与效益两个方面论证落久水库的动态运行水位是非常必要的。随着新理论新技术的发展，水文气象预报精度的不断提高，在洪水来临前，通过加大出力及时消落水库水位，腾空库容，可将汛期运行水位抬高。上述研究表明，将汛期运行水位提高至148m具有较强的可操作性。
　　参考文献
　　[1]广西柳江防洪控制性工程落久水利枢纽工程初步设计报告.广西柳州水利电力勘测设计研究院.2015年.
　　[2]建设项目经济评价方法与参数（第三版）.国家发展改革委、建设部.2006.
　　[3]基于预报及库容补偿的水库汛限水位动态控制研究.水文，2006
　　[4]水库调度设计规范（GB/T 50587-2010）
　　[5]水利建设项目经济评价规范（SL 72-2013）
　　作者简介
　　刘刚（1979-），男，湖北石首市人，广西柳州水利电力勘测设计研究院工程师.