白鹤滩水电站受溪洛渡水电站回水顶托影响的分析

曹 辉，张继顺，董先勇，王汉涛

(1.中国长江三峡集团公司，北京 100038;2.三峡水利枢纽梯级调度通信中心，四川 成都 610041)

0 引言

水位流量关系曲线是用来描述水文断面的水位与通过该断面的流量两者之间关系的曲线，是水文预报、水文计算基本依据［1］。水库蓄水后，改变了河道天然水沙属性，河段水文测验条件也随之发生变化，尤其是水利工程位于水文站测验断面的下游时，测验断面处于水库回水区内，原有稳定的河流流态受到破坏［2］，不稳定的流态使得水位与流量丧失原有稳定关系［3］。

溪洛渡水电站2013年5月首次蓄水，起蓄水位为440.78 m，12月底抬升至540 m，2014年9月蓄水至正常蓄水位600 m，2015年和2016年均成功蓄水至600 m。根据溪洛渡水电站可研阶段设计回水成果，溪洛渡水位达到600 m时，水库回水长度199 km，此时回水末端将达到白鹤滩坝区，非汛期溪洛渡水库高水位运行将使白鹤滩坝区同时具有水库和天然河道的双重特性［4］，水位流量关系变得复杂，这对正在建设中的白鹤滩水利工程在施工安全和进度产生将产生较大影响。因此，急需确定溪洛渡水电站成库后新的水位流量关系［5］。本文根据溪洛渡水电站蓄水后白鹤滩坝区不同水文站点的实测资料，研究溪洛渡水库在600 m附近运行时对白鹤滩坝区水位的影响。

1 梯级电站及水位站概况

白鹤滩水电站是金沙江下游河段4个梯级电站的第2级，距上游乌东德水电站182 km，距下游溪洛渡水电站195 km。该电站为混凝土双曲拱坝，最大坝高289 m，水库总库容206.27亿m3，装机规模16 000 MW，位列世界第2。白鹤滩电站于2011年开始筹建，预计2021年7月首台机组发电，2022年全部机组投产发电。

溪洛渡水电站是金沙江下游河段4座梯级电站的第3级，以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合效益，正常蓄水位600 m，防洪限制水位560 m，死水位540 m。正常蓄水位时，水库库容115.7亿m3，调节库容64.6亿m3，死库容51.1亿m3，具有不完全年调节性能。电站总装机13 860 MW，位列世界已建成电站的第3位。

白鹤滩水电站坝区分布有水文站2个、水位站4个。目前，电站已经完成大江截流;因此，受溪洛渡水电站回水顶托影响的水文(位)站集中在白鹤滩围堰以下，主要包括白鹤滩水文站、右尾水和下导出水位站，站点位置见图1。其中，白鹤滩水文站是白鹤滩水电站设计依据站华弹站的迁建站，2014年由白鹤滩坝址上游40 km迁至白鹤滩坝址下游约5 km处，距离溪洛渡水电站约190 km，该站控制流域面积425 948 km2，具有1958年以来的水文资料，是白鹤滩水电站水情预报的重要依据站和溪洛渡库区进口控制站，该站水位流量关系基本稳定。右尾水和下导出水位站建于2013年，分别位于白鹤滩坝址下游1 km和2 km处，主要为电站建设期提供水情预报服务。

图1 白鹤滩水电站坝区水位站点示意

溪洛渡水电站调度规程规定水位运行调度原则为:主汛期(7月～8月)控制溪洛渡水库水位不高于汛期防洪限制水位560 m，9月水库开始蓄水，9月底库水位抬高到正常蓄水位600 m运行，12月至次年5月为供水期，水库水位由600 m消落至死水位540 m。2015年～2016年，具体水位变化过程线如图2所示。

图2 2015年～2016年溪洛渡水电站水位运行过程线

2 溪洛渡蓄水对白鹤滩坝区水位流量关系影响

2.1 水位流量关系影响分析

由图3～5可知，在溪洛渡水电站蓄水发电前，白鹤滩、右尾水和下导出3个水文(位)站实测点紧紧围绕相关线，水位-流量之间相关性十分紧密，水位-流量呈现单值关系。当溪洛渡坝水电站蓄水后，3个水文(位)站受到溪洛渡水电站不同程度回水顶托影响。

(1)白鹤滩水文站。溪洛渡坝前水位低于575 m时，白鹤滩水文站水位-流量关系线与天然状态时期水位-流量线基本重合，说明溪洛渡坝前水位低于575 m时，白鹤滩水位站不受影响;当溪洛渡水电站坝前水位达到575 m时，白鹤滩水文站水位-流量关系点开始发生偏离，可将575 m作为白鹤滩水文站受溪洛渡回水影响的临界水位;溪洛渡水电站坝前水位在575－585 m间时，白鹤滩水文站水位-流量关系比较散乱，当溪洛渡坝前水位达到590 m及以上时，白鹤滩水文站水位-流量关系较天然状态时期成系统性抬升趋势，可以拟合新的水位流量关系曲线。

(2)右尾水水位站。在溪洛渡坝前水位低于575 m时，右尾水水位站水位-流量关系线与天然状态时期水位-流量线重合度非常高;当溪洛渡坝前水位达到580～585 m时，右尾水水位站水位-流量关系点开始发生偏离，即575 m作为右尾水水位站受溪洛渡回水影响的临界水位，当溪洛渡坝前水位达到590 m左右时，水位-流量关系较天然时期成系统性抬升，重新拟定水位流量关系曲线。

表1 白鹤滩坝区水文(位)站受溪洛渡回水顶托影响程度 m

图3 白鹤滩水文站水位流量关系

图4 右尾水水位站水位流量关系

图5 下导出水位站水位流量关系

(3)下导出水位站。溪洛渡坝前水位低于590 m时，下导出水位站基本不受回水顶托托影响;当溪洛渡水电站坝前水位超过590 m时，下导出水位站水位-流量实测点分布较宽，即受到溪洛渡回水顶托影响;当溪洛渡坝前水位达到595 m左右时，同流量级水位呈系统性增加趋势，需要拟合新水位-流量关系线。

2.2 影响程度分析

根据水库回水特点，相同坝前水位，当流量越小时，回水距离越远［6］，因此，对于溪洛渡和白鹤滩水电站来说，相同的溪洛渡坝前库水位，上游来水越小，水库回水末端距离溪洛渡坝址越远，白鹤滩坝区水位受影响程度也越大［7］;当上游来水一定时，溪洛渡水库水位越高，水库回水末端离溪洛渡坝址越远，对白鹤滩坝区水位影响程度也越大［8］。

根据实测流量数据分析(见表1)，白鹤滩水位站在溪洛渡坝前水位575 m时，在不同流量级下，回水顶托影响程度在0.1～1.4 m;在溪洛渡坝前水位达600 m左右、坝址流量在1 000 m3/s时，白鹤滩水文站受回水顶托影响可达18 m，10 000 m3/s以上流量时，顶托影响接近9 m。

右尾水水位站在溪洛渡坝前水位585 m时，回水影响在1 m左右，溪洛渡坝前水位590 m时，回水顶托约2 m;在溪洛渡坝前水位达到600 m左右时，影响程度为10 m以内。

下导出水位站在溪洛渡坝前水位595 m，回水顶托影响在1 m以内，在溪洛渡坝前水位达到600 m时，影响程度在2～4 m之间。

3 结论

(1)溪洛渡水库蓄水至575～595 m时，回水顶托将依次影响到白鹤滩坝区的白鹤滩水文站、右尾水水位站、下导出水位站。

(2)白鹤滩坝区受溪洛渡回水顶托影响与溪洛渡坝前水位有关外;另外，对于不同坝址流量，回水顶托影响程度也有所差异。即，通常流量越小，影响程度越大［9］。

(3)溪洛渡水库一般9月中旬开始蓄水，9月底蓄至正常蓄水位600 m，12月下旬开始消落，5月底消落结束。根据溪洛渡水库运行情况，白鹤滩受溪洛渡回水顶托影响时段为每年9月中旬至翌年3月。

(4)水位顶托影响分析是一项比较复杂的工作，不仅受坝前水位和坝址流量影响还与河道地形变化密切相关［10］。由于溪洛渡水电站2014年才进行蓄水发电，实测资料有限，为完整地分析溪洛渡水库运行调度对白鹤滩坝区的影响情况，还需根据溪洛渡水库蓄水后不同运行方式累计实测数据，作进一步的分析研究。

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