譚適時

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 工程概述

湘祁壩址控制流域面積27 118 km2，占湘江流域面積的28.6%，該壩址以上庫區(qū)為湘江干流湘祁～浯溪河段，主要支流右岸有白水、于白水鎮(zhèn)匯入，白水支流河口以上左岸有三江口二級支流匯入。庫區(qū)河段內干流左岸還有祁水支流于祁陽縣城匯入。

湘祁水電站樞紐工程，正常蓄水位75.50 m，相應庫容 1.609億 m3，死水位 74.80 m，相應庫容 1.438億 m3，調節(jié)庫容0.17億m3，具有日調節(jié)性能，水量利用系數(shù)73.6%，電站裝機容量為4×20 MW，最大凈水頭8.9 m，加權平均水頭（凈）7.82 m，設計水頭7.20 m，最小水頭凈2.5 m，P=90%時出力90 MW，貫流式機組。單機額定流量318 m3/s，4臺機滿發(fā)流量為1 272 m3/s。設計多年平均發(fā)電量3.180億kW·h，年利用小時3 975 h。

2 水庫運行方式的制約條件

2.1 水庫庫區(qū)

湘祁庫區(qū)有白水鎮(zhèn)、祁陽縣城，位于壩址以上分別為24.42 km，55.88 km處，兩處地域平均地面高程分別為78.2 m、84.0 m，主要是白水鎮(zhèn)沿河周邊農田耕地面積較集中達100 hm2（1 500畝）（橫斷面編號 C.S.17）。根據(jù)水庫調度預泄回水推算成果，相應正常蓄水位75.5 m時，當壩址流量大于或等于臨界流量1 400 m3/s即啟動洪水期水庫運行方式。

2.2 大壩下游河段

2007年湖南省人民政府湘政函 ［2007］229號文批復的《湘江干流航道發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃湘江干流蘋島至松柏達到Ⅲ（3）級航道標準，通航 1 000 t級船舶，即：①保證10年一遇以下的流量時能正常通航；②保證電站日調節(jié)運行時下游河段能正常通航；同時保證調峰結束后，泄放綜合保證率95%的通航基流。

3 水庫運行方式的確定

3.1 多年運行方式

湘祁水電站不承擔下游防洪任務，只考慮發(fā)電和通航，當壩址流量小于1 400 m3/s時 （機組滿發(fā)流量1 272 m3/s），樞紐按正常蓄水位75.50 m運行，水量除滿足通航及下游用水外，全部通過機組用于發(fā)電；當壩址流量在（1400～7530）m3/s時（2年一遇洪水），閘門逐漸開啟放水，當壩址流量大于或等于7 530 m3/s時，閘門全開敞泄洪水。

3.2 汛期運行方式

當壩址達到或接近1 400 m3/s流量時開始實行水庫洪水期預泄調度過程；壩址預泄流量原則上按壩址24 h（老埠頭到壩址傳播時間16 h+8 h水文預報時間）后預報流量。

漲水期：若水庫泄流能力不能滿足需預泄的預報流量時，按泄流能力預泄；當出現(xiàn)雙峰洪水時，第一峰過后，壩址預報的預泄流量小于本時段之前出現(xiàn)過的最大預泄流量時，按本時段之前出現(xiàn)的最大預泄流量下泄，否則按預報下泄，但若受到泄流能力限制時，按最大泄流能力預泄；當水庫接近天然行洪狀態(tài)時（水庫本時段初水位-壩址流量相應的天然水位差小于0.30 m時），按最大泄流能力泄洪。

退水期：壩址流量接近預泄起始流量1 400 m3/s且進入退水期時，水庫水位開始回升至正常蓄水位。

3.3 枯水期的運行方式

當壩址流量小于1 400 m3/s時，可按系統(tǒng)用電要求進行調峰運行，同時電站的正常運行還需考慮維持航道的正常通航，退水期間要保證泄放綜合保證率95%的枯水流量通航基流，以維持下游河段水位變幅在一定的范圍內。

4 水庫回水

4.1 建庫后壩前水位

4.1.1 洪水調度

湘祁水庫20年一遇洪水建庫后，閘門全開敞泄壩前水位為76.70 m （相應泄流13 100 m3/s），10年一遇洪水建庫后，閘門全開敞泄壩前水位75.82 m（相應泄流11 600 m3/s），5年一遇洪水建庫后，閘門全開敞泄壩前水位74.90 m （相應泄流10 100 m3/s）,2年一遇洪水建庫后，閘門全開敞泄壩前水位73.25 m（相應泄流7 530 m3/s）。

為減少庫區(qū)淹沒損失，加大下泄降低壩前水位的臨界流量從7 530 m3/s（2年一遇）減少到1 400 m3/s。因此本工程水庫回水計算需考慮預泄加大泄量的臨界流量（1 400 m3/s）至2年一遇洪水（7 530 m3/s）之間的洪水調度過程，直至閘門處于全開狀態(tài)，來多少泄多少。

為選取相距湘祁壩址112 km處的上游老埠頭水文站作為預報站，考慮到該水文站已建成多年有比較完善的水情預報系統(tǒng)，預報精確度較高，水文站至壩址傳播時間約16 h，另外，老埠頭水文站上游湘江干流還有全洲水文站，支流瀟水有雙牌水文站，二級水文站控制流域面積占老埠頭水文站的77%，且控制著老埠頭水文站上游流域主要暴雨中心，全洲水文站至老埠頭水文站洪水傳播時間約8 h。

因此，最終考慮壩址預泄流量原則上以壩址24 h（老埠頭至壩址傳播時間16h+8h水文預報時間）后預報流量。

從2年一遇洪水過程分析看：從0時段初到2時段末，壩址流量小于預泄起始流量，水庫維持正常蓄水位75.5 m；從4時段初到6～10時段末，壩址流量從1 390 m3/s逐漸增大到2 130 m3/s，水庫按壩址預報流量進行預泄，庫水位從正常蓄水位75.5 m降低到72.07 m；從12時段到14時段，水庫按泄流能力下泄，因預泄流量大于入庫流量，水庫仍從72.07 m降低到70.86 m；從16時段到44時段，水庫按泄流能力下泄，因預泄流量小于入庫流量，水庫庫水位從70.86 m逐漸又上升到73.14 m，此時與天然水位差值為0.30 m，接近天然行洪狀態(tài)；此后水庫按泄流能力下泄，當接近預泄起始流量時，靈活變動掌握水庫逐漸抬升的趨勢直至正常蓄水位。詳見湘祁水電站水庫洪水預報調度運行方式成果表（表1）。

表1 湘祁水電站水庫洪水預報調度運行方式成果表 流量：m3/s 庫容：萬m3

4.1.2 建庫后壩前水位

根據(jù)以上洪水調度方式及泄流曲線，加大下泄臨界流量1 400 m3/s至2年一遇洪峰流量7 530 m3/s之間的調度過程中各級流量對應的壩前水位，詳見預泄調度過程中各級流量對應的壩前水位表（表2）。

表2 預泄調度過程中各級流量對應的壩前水位

4.2 水庫回水

根據(jù)以上洪水實時調度過程的壩前水位及洪峰流量，求得起始流量（1 400～7 530）m3/s（2 年一遇洪水）的回水外包線。推算回水線時，為安全起見，采用上一時段末的壩前庫水位與本時段按壩址預報流量進行預泄推求。詳見湘祁水庫干流調度過程回水表。

5 結論

（1）上述水庫汛期洪水實時調度過程的水庫調度方案是建立在設計壩址與報汛站之間，易于實際調度運行，具有可操作性。

湘祁水庫干流調度過程回水表m

（2）對于丘陵地區(qū)淹沒和浸沒較大的低水頭電站，當水庫泄流能力不能滿足需預泄的預報流量時，按泄流能力預泄，若受到泄流能力限制時，按最大泄流能力預泄，當水庫接近天然行洪狀態(tài)時，此后水庫按泄流能力下泄。否則降低水庫淹沒的效果不明顯。

（3）回水外包線：從預泄起始流量1 400 m3/s到頻率洪水7 530 m3/s（2年一遇）之間的洪水調度過程（直至閘門全開）的各級流量沿程及各橫斷面建庫后最高回水水位的外包線。