张小春，刘军，陈志杰

(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川康定，626001)

长河坝水电站水库初期蓄水方案研究

张小春，刘军，陈志杰

(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川康定，626001)

长河坝大坝坝基以上最大坝高240m，坝基以下防渗墙最深67m，是世界目前在高地震烈度区、深厚覆盖层上建造的最高砾石土心墙堆石坝。长河坝水库蓄水历时长，内受大坝对蓄水上升速率限制，外受上游水库同期蓄水、下游已建电站生产用水需求和泸定桥景观生态流量制约，通过与已建的黄金坪水电站联合调度，从确保工程蓄水安全、合理协调上下游电站基本用水需求，尽早发挥工程效益的角度拟定初期蓄水方案。

水库 初期蓄水 方案研究 长河坝水电站

1 工程概况

长河坝水电站是大渡河干流水电规划“3库22级”的第十个梯级，开发任务以单一发电为主。坝址位于四川省康定县境内，控制流域面积56648km2、占全流域面积的73.2%，多年平均流量843m3/s，年均径流量265.85亿m3。电站上游为正在建设的猴子岩水电站，下游衔接已建成投产的黄金坪水电站。长河坝水库正常蓄水位1690m、相应库容10.20亿m3；死水位1680m，对应库容8.95亿m3；极限死水位1650m，对应库容5.99亿m3；最大调节库容4.21亿m3。电站装机容量2600MW，多年平均发电量107.9亿kW·h，是大渡河干流水电梯级近期开发的大型骨干工程之一。

长河坝水电站枢纽主要建筑物，由砾石土心墙堆石坝、引水发电系统、1条短有压深孔泄洪洞、2条开敞式进口泄洪洞和1条放空洞等建筑物组成。大坝为砾石土心墙堆石坝，最大坝高240m，为世界目前强震区、深厚覆盖层上的第一高坝。地下厂站安装4台650MW水轮发电机组，最低发电水位1650m；放空洞底板高程1590m，最高运行水位1658.50m；有压深孔泄洪洞进口底板高程 1650m，2条表孔泄洪洞进口堰顶高程1673.50m。工程采用隧洞导流方式，2条初导洞挡水闸门按20年一遇防洪标准设计，最大挡水水头98.72m。中导洞工作门为全水头挡水。

2 初期蓄水规划和工程形象

2.1 初期蓄水规划

长河坝水电站主体工程建设将于2016年10月基本完成，2017年3月2台机组安装完成，根据主体工程进展、初期导流洞封堵施工安排和从工程尽早发挥效益综合考虑，拟定水库初期蓄水总体安排如下:2016年汛末初导洞下闸，2017年4月底蓄水至最低发电水位1650m(具备发电调试条件)，2017年汛前蓄水至正常蓄水位1690m。

2.2 初期蓄水期工程度汛标准

根据《防洪标准》(GB50201－94)、《水电工程施工组织设计规划》(DL/T5397－2007)，长河坝水电站各阶段度汛标准和措施如下:

(1)初期导流洞封堵施工期，导流标准为20年一遇洪水，相应洪水流量1080m3/s。大坝度汛标准为200年一遇洪水，相应洪水流量1370m3/s，相应最高库水位1594.50m。度汛措施为坝体挡水，中导洞和放空洞联合泄洪；

(2)中期导流洞封堵施工期，导流标准为20年一遇洪水，相应洪水流量2700m3/s。大坝度汛标准为200年一遇洪水，相应洪水流量4150m3/s，相应最高库水位1662.50m。度汛措施为坝体挡水，放空洞和深孔泄洪洞联合泄洪；

(3)2017年汛期，大坝度汛标准为500年一遇洪水，相应洪水流量7230m3/s，调蓄后水库水位为1687.00m。度汛措施为坝体挡水，3条泄洪洞联合泄洪。

2.3 工程形象

长河坝水电站征地工作已全部完成，蓄水阶段，移民专项验收于2016年6月完成，环保专项验收于2016年8月完成。工程建设方面，大坝、泄洪系统、引水发电系统进出口在2016年10月已具备挡水投用条件。主体工程进度、征地移民和环保验收均能满足初期蓄水要求。

3 初期蓄水的主要制约因素

3.1 初导洞闸门承受水头限制

初导洞下闸后，受初导洞闸门承受最高水头限制，需待初导洞临时堵头施工完成后，方可由中导洞控泄继续蓄水至1580m；第一段永久堵头施工完成后，方可通过放空洞控泄蓄水至最低发电水位1650m；永久堵头全部施工完成后，方可通过放空洞、泄洪洞控泄蓄水正常蓄水位1650m。

3.2 蓄水上升速率限制

长河坝大坝为目前在高地震烈度区、深厚覆盖层上建造的世界最高砾石土心墙堆石坝，建设和蓄水过程无成熟经验可供借鉴。为确保大坝蓄水期安全，水库初期蓄水须严格控制水位上升速率，特别是极限死水位1650m以上蓄水速率更需严格控制。经设计复核和参考类似工程经验，确定蓄水上升速率控制要求如下:

1482.00m～1545.00m高程，因无泄水设施，按天然入库径流自然上升；1545.00m～1580.00m高程，利用中期导流洞敞泄，按天然入库径流自然上升；1580.00m～1595.00m高程，蓄水上升速率按≤3m/d控制；1595.00m～1625.00m高程，蓄水上升速率按 ≤2m/d控制；1625.00m ～1650.00m高程，日蓄水上升速率按≤1.5m/d控制；1650.00m～1658.00m高程，蓄水上升速率按≤1m/d控制；1658.00m～1690.00m高程，蓄水上升速率按≤0.5m/d控制。

3.3 上游水库蓄水的制约

上游猴子岩水电站与长河坝水电站都安排在2016年汛后下闸蓄水，存在同期蓄水问题。经分析，如猴子岩水电站先期下闸蓄水，将导致长河坝水电站下闸蓄水后较长时间内无法满足下游基本用水要求，蓄水进程推迟至主汛期，水库蓄水上升速率不可控，进而威胁大坝安全等问题。如长河坝水电站早于猴子岩水电站3～7d下闸，则可兼顾两级水库蓄水总体安排，实现流域效益最大化。

3.4 下游用水需求

下游泸定桥处生态景观流量为184m3/s，考虑长河坝至泸定区间金汤河、瓦斯河两条支流补充下泄流量，长河坝水电站蓄水期需基本保证166.5m3/s下泄生态流量。根据多年水文资料分析，在保证生态下泄流量后，长河坝水电站在2017年1月下旬～3月中旬将基本无水可蓄。

4 水库蓄水原则

综合长河坝水电站蓄水的内外部制约条件，确定蓄水原则如下:

(1)以确保工程蓄水安全为前提，严格控制蓄水进程和上升速率，同时蓄水进程须根据大坝监测分析资料稳妥推进；

(2)以流域效益最大化为原则，考虑与上游猴子岩水电站错期蓄水方案，保证两级电站正常发挥效益；

(3)水库蓄水期要基本满足下游用水要求，部分时段受泄洪建设物和来水流量限制，协调下游水库联动，按来水量大小下泄。

5 蓄水基本方案

5.1 第一阶段:初导洞下闸，中导洞控泄蓄水阶段

2016年10月下旬，在来水流量小于838m3/s时，初导洞择机下闸开始蓄水，至2017年1月中旬，蓄水至1580m。

5.1.1 蓄水过程。分为两个子阶段，第一个子阶段为初导洞下闸，按天然入库流量蓄水至1550m，中导洞具备敞泄条件，蓄水时段约33h。受建筑物布置的限制，此阶段无下泄流量；第二个子阶段为2016年12月底初导洞临时堵头施工完成后，中导洞控泄蓄水至1580m高程。第一个子阶段和第二个子阶段之间，中导洞敞泄过流。

5.1.2 生态流量下泄方案。第一个子阶段蓄水至1550m，共需约33h，其中27h无下泄流量。此阶段需调用下游黄金坪库容937.4万m3，以保证黄金坪最小下泄流量84m3/s。第二个子阶段通过中导洞下泄生态流量。

5.1.3 猴子岩水库蓄水过程。猴子岩水电站在长河坝初导洞下闸3～7d后，即2016年11月初下闸蓄水，至2017年12月底至死水位(最低发电水位)；2017年12月底，长河坝水库再通过中导洞控泄蓄水至1580m。按此方案，两级水电站可实现错期蓄水，相互影响较小，并可保障生态流量下泄。

5.2 第二阶段:中导洞下闸，放空洞控泄蓄水阶段

2017年1月下旬，当第一段永久堵头施工完成后，分别通过中期导流洞、放空洞控泄，2017年5月蓄水至最低发电水位1650m，机组具备调试条件。

5.2.1 蓄水过程分为两个子阶段，第一个子阶段为2017年1月下旬第一段永久堵头施工完成后，通过中期导流洞控泄，2017年3月25日蓄水至1595m；2017年3月26日～5月12日，中导洞下闸、通过放空洞控泄，蓄水至极限死水位1650m，电站机组具备调试发电条件。

5.2.2 生态流量下泄方案。第一个子阶段通过中导洞下泄生态流量，第二个子阶段通过放空洞下泄生态流量。

5.2.3 与上游猴子岩水库蓄水关系:根据猴子岩水电站蓄水规划方案，2017年5月前，按最低发电水位发电，与长河坝不存在同期蓄水的问题。2017年5月后，猴子岩水电站开展第二阶段蓄水，由于汛期来水量增大，可同时满足两级电站蓄水和下游基本用水需求。

5.3 第三阶段:放空洞、泄洪洞联合控泄蓄水阶段

在水库维持1650m水位15d后，2017年5月28日～7月12日，分别通过放空洞、1＃泄洪洞、2＃和3＃溢洪洞分阶段控泄蓄水，阶段蓄水至死水位1680m。

5.3.1 蓄水过程。根据来水及大坝监测情况，由放空洞控泄，蓄水至1658m，放空洞下闸，再由1＃、2＃、3＃泄洪洞控泄，水库逐渐蓄水至1680m，电站进入正常运行阶段。

5.3.2 生态流量调度方案。水位1658m以下，由放空洞下泄生态流量；1658m以上，分别通过1＃、2＃、3＃泄洪洞下泄生态流量。

5.3.3 与上游猴子岩水库蓄水关系:该时间段猴子岩水电站持续第二阶段蓄水，由于汛期来水量增大，可同时满足两级电站蓄水和下游基本用水需求。

5.4 第四阶段:发电调节、泄洪洞控泄蓄水阶段

为满足汛期预留防洪库容要求，同时为蓄水后大坝顶部沉降留有合理的时间，2017年11月1日～20日，通过发电调节，同时辅以2＃和3＃溢洪洞控泄，从1680m蓄水至正常蓄水位1690m。

6 存在的问题和解决思路

上述蓄水方案，解决了上、下二级水库同期蓄水的矛盾，保障了下游基本用水需求，蓄水进程基本满足大坝对蓄水上升速率控制的刚性要求，但存在部分时段蓄水上升速率超限的问题。考虑主汛期洪水的影响因素，蓄水上升速率超限问题将更为突出。要解决这一问题，关键是如何加快第二阶段蓄水进程，保证泄洪建筑物在主汛前全部投用。

6.1 加强水情预报，动态优化蓄水方案

蓄水方案是以流量保证率75%作为基本前提，按照流量保证率50%、25%的日径流进行方案分析，蓄至极限死水位1650m的时间分别是4月17日和4月12日，蓄至死水位1680m的时间分别是6月30日和6月19日。根据近十年实际来水流量统计分析，实际来流量要大于流量保证率75%来水流量，因此需加强水文预报，在保证下泄流量的前提下尽量多蓄水，缩短第二阶段蓄水时间。

6.2 深入研究与黄金坪水库联动方案，加快第二阶段蓄水进程

长河坝和黄金坪水电站属同一开发单位，从发电效益分析，黄金坪水电站在2017年2～4月间，利用自身库容补充长河坝不足下泄生态流量，加快长河坝蓄水进程，短期内虽减少了发电量，但从两级电站度电耗水量、长河坝对黄金坪的发电调节作用，将会提升黄金坪发电量。下一步在加强水情预报的基础上，加强深入研究与黄金坪水库的联动方案，加快长河坝水库第二阶段蓄水进程。

6.3 深入分析蓄水期大坝工作状态，合理缩短蓄水期间间歇期

上述蓄水基本方案中，为保证大坝堆石区与心墙区变形协调，蓄水至1580m到蓄水至1650m期间，安排蓄水间歇期为52d。在蓄水实施过程中，要加强整理各类监测数据，分析预测坝体坝基工作状态，评估减少蓄水期间间歇期的可能性，为提前开展第三阶段蓄水提供条件。

7 结语

目前国内水电开发项目已集中到各大流域上游，处于上游的高坝、大库蓄水历时长，蓄水期对下游梯级电站影响大；特别是近年来水电开发业主多元化、电站建设时序与规划脱节，导致外部协调问题更为突出，因此在项目前期阶段就应重点关注蓄水方案的可行性。本文介绍了长河坝水电站工程蓄水方案研究思路，根据工程蓄水期的内外部制约因素，确定了蓄水基本方案，并就可能存在的问题和解决途径进行了探讨。

〔1〕陈永生，李文俊，李建华.水布垭水电站水库初期蓄水研究.人民长江，2007，(7).

〔2〕杨子俊，张建华，韩 兵.糯扎渡水电站水库初期蓄水方案研究.水力发电，2012，(9).

TV697.1

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2095－1809(2016)05－0004－04

张小春(1972－)，男，湖南浏阳人，高级工程师，主要从事水电工程建设管理工作。