龙滩水电站2020年汛期调蓄影响分析

黄玉丹

（河池水文中心，广西 河池 547000）

1 概况

1.1 龙滩水电站

龙滩水电站位于广西天峨县城上游15 km处的红水河干流上，是南盘江红水河水电基地十级开发方案第四级，于2006 年9 月开始下闸蓄水，是红水河开发的控制性水库，也是“西电东送”的标志性工程。龙滩坝址以上集水面积达9.85 万km2，占红水河流域面积的71.2%，坝址多年平均径流量为517亿m3。龙滩水电站属于干流型深水水库，分两期开发，电站一期工程装机容量4900 MW，正常蓄水位375.00 m，总库容为162.1 亿m3，调节库容111.5 亿m3，具备年调节能力。后期工程正常蓄水位400.00 m，总库容为272.7 亿m3，调节库容205.3 亿m3，具有多年调节性能。

1.2 流域概况

红水河是西江水系的一段主要干流，北盘江和南盘江在贵州省望谟县蔗香村汇合口即为红水河河段的起点，是黔、桂两省区的界河，红水河干流全长659 km，平均坡降0.37‰，其中作为黔、桂两省区的界河长106 km，于广西境内河段长553 km。

红水河龙滩坝址以上流域，地势复杂，水系发达，距坝址上游1 km 处有布柳河从红水河右岸汇入，在上游34 km和27 km处还分别有蒙江、曹渡河从左岸汇入，这3 条支流的集水面积总和达17 979 km2，占龙滩以上流域面积的18.3%，作为红水河最大的支流北盘江，在坝址上游132 km 的左岸汇入。从龙滩水库回水末端开始，北盘江、蒙江、曹渡河等从左岸汇入红水河，而右岸仅有布柳河汇入，从而造成龙滩库区流域右窄左宽的不对称形状。红水河流域气候温和多雨，降雨主要集中在5～10月，约占全年降水总量的83%，流域各地多年平均降水量为760～1860 mm。流域内暴雨天气系统主要有锋面、低槽、高空低涡、台风等，龙滩以上流域处于地形较复杂的中低纬度交界处，中小尺度的天气系统作用相对明显，导致流域常出现局部性暴雨、降雨分布不均匀现象。流域内主要暴雨中心为坝址附近的曹渡河、布柳河一带、还有就是支流南北盘江中下游的马别河、黄泥河及晴隆一带。暴雨走向多从东北向西南移动，降雨地区分布总趋势为由西向东递增[1]。

1.3 龙滩水电站的防洪作用及效益

西江是华南地区洪水灾害最严重的水系，随着经济的快速发展，洪灾经济损失将增加，而龙滩是西江流域防洪的关键工程，发挥重要的防洪作用。珠江防洪规划中龙滩防护区包括红水河、柳江、黔江三角洲，浔江两岸，西江两岸和西、北江三角洲4大片，涉及广西、广东共27 个县市；总防护人口约1050 万人，总防护耕地约44.7 万hm2。据水利部珠江水利委员会研究论证，龙滩水利工程多年平均可避免7.46 万人受灾，减少防洪保护区淹没耕地0.26万hm2，平均减少洪灾损失8.09亿元，防洪效益可谓显著[2]。

龙滩水库联合大藤峡水库调节西江洪水，可把梧州水文站100 a 一遇洪水削减为50 a 一遇，同时兼顾削减梧州100 a 一遇以上的洪水，结合北江的飞来峡水库调度运用，可使广州市达到有效防御1915 年洪水（相当200 a 一遇）的能力，将西江中下游及西北江三角洲重点城市的防洪标准由50 a 一遇提高到100～200 a 一遇，并适当提高浔江、西江和西北江三角洲其他堤防保护区的防洪标准[2，3]。龙滩近期50 亿m3防洪库容可以将梧州站100 a 一遇、50 a一遇洪水分别削减为50 a一遇、20 a一遇洪水；而设置的防洪库容70 亿m3，结合下游的岩滩拦洪调度，可以使下游西江和西北江三角洲约20 a一遇的防洪标准提高至约50 a一遇，如果再联合大藤峡水库调度的话，甚至可以使下游20 a一遇的防洪标准提高至100 a一遇[4]。据调查资料，洪灾损失较严重的1994年大洪水，耕地受淹面积达35.2万hm2，受灾人口达563 万；若再现1994 年大洪水，龙滩水电站调控后可使耕地淹没面积减少6.67 万hm2，避免淹没人口304万人，经济效益达259亿元[5]。

龙滩水电站的建成，使红水河下游径流得以较充分的调节，自2006年投产运行至2020年，已截拦红水河10 000 m3/s 以上洪峰5 次，防洪减灾的巨大作用，确保红水河中下游行洪稳定，减轻西江防洪压力，并实现了洪水资源化，为珠江枯季水量统一调度提供保证。

2 龙滩水电站调蓄影响

2020 年汛期，红水河龙滩水电站上游有3 次较大来水，第1 次是6 月上旬，第2 次是6 月下旬，第3次是9 月中旬，最大入库流量分别为6060、9510、10 300 m3/s（为2006 年投产运行以来第3 大洪峰流量）。下面以这3场洪水过程分析2020年汛期龙滩水电站调蓄影响。

2.1 水库调蓄成效指标

对于一个水库，由水量平衡原理可知，在任一时间段内（△t=t2-t1），水库入库水量与支出的水量之差，应等于该时段内水库蓄水量的变化值，表达式：

式中：Vi、Vi+1分别为时段初t1及时段末t2的蓄水量，m3；W来水为任一时间段△t水库来水量，m3；W出水为任一时间△t综合利用各部门用水之和，m3；W损失为任一时间段△t水库各种水量损失，m3。

一次水库调度洪水过程中，一般我们说的某时间段内拦蓄洪水量就是该段时间水库入库水量与出库水量的差。当入库水量大于出库水量时，水库蓄水量增加，反之减少，因此，可以通过泄洪设施限制出库流量达到削减洪水流量的目的。

水库削峰率也是测算一个水库防洪蓄洪效果的重要指标之一，它能直接反映水库平抑洪水的“贡献率”。一次洪水调度中，某时刻（t）削峰率是指当前时刻洪水流入水库流量与流出水库流量的差值与流入水库流量的比值，即：

式中：QI为t时刻水库入库流量，m3/s；QA为t时刻水库出库流量，m3/s。

分析龙滩水电站调蓄洪水影响成效指标主要涉及水库的拦蓄洪水量、削峰率等，一次洪水调度中水库拦蓄洪水量、削峰率越大表明水库对洪水的调蓄拦洪作用越大，能更大缓解下游的防汛压力。

2.2 调蓄影响分析

2.2.1 第1次调蓄影响分析

龙滩水电站6 月2 日14 时入库流量1240 m3/s，出库1010 m3/s，水位332.26 m（汛限水位366.00 m），蓄水量54.06 亿m3，可调洪库容108.04 亿m3。20 时入库流量2680 m3/s，出库流量738 m3/s，水位332.47 m，直到6月9日08时入库流量达最大6060 m3/s，而出库流量439 m3/s，水位341.21 m，涨幅8.74 m，龙滩水电站为下游洪水削峰93%。为了降低西江中下游洪峰水位，减轻城市防洪压力，龙滩水电站采取拦洪错峰调度措施，水库下泄流量由6 月2 日14 时的1011 m3/s减小至3日02时的429 m3/s，并于10日02时全部关闭下泄，为下游拦蓄最大流量5600 m3/s。从6月2日14时至6月11日14时，龙滩水电站上游来水量26.41亿m3，经水库调度出库水量4.52亿m3，共拦蓄洪水21.89 亿m3，最大限度减轻西江中下游及大藤峡工程防洪压力。

由于龙滩水电站拦洪错峰调度，在龙滩上游来水量大的情况下，为了中下游防洪安全，减少出库流量，下游11 km 的天峨水文站流量保持在天峨县城河道安全泄量11 000 m3/s以下，且通过红水河龙滩水库，将上游最大入库流量6060 m3/s的洪水削峰至439 m3/s，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约10 m，并有效降低2020年西江1号洪水的洪峰水位。龙滩水电站6月2～14日水位流量过程线见图1，最大日洪量及拦洪情况见表1。

表1 2020年6月2～14日最大日洪量统计表

2.2.2 第2次调蓄影响分析

6月23日～25日，龙滩水电站受上游来水及降雨影响出现一次历时短、但峰量大的洪水过程。23日20 时入库流量3050 m3/s，出库流量3771 m3/s，水位346.19 m（汛限水位366.00 m），蓄水量79.96 亿m3。24 日14 时出现洪峰入库流量9510 m3/s，出库流量3670 m3/s，蓄水量82.23亿m3，为下游洪水削峰率达61%。到6 月25 日05 时出库流量从24 日14 时的3670 m3/s减小到973 m3/s，直到25日11时龙滩水电站才逐步增大下泄流量。从6 月23 日20 时至6 月25日11时，龙滩水电站上游来水量8.23亿m3，经水库调度出库水量3.66亿m3，共拦蓄洪水4.57亿m3，充分发挥了工程防洪效应，减轻了中下游的防洪压力。如果没有龙滩水电站的拦洪削峰作用，红水河中下游低洼地段可能会出现严重洪涝灾害，天峨县城区内河道安全泄量11 000 m3/s，而龙滩上游最大流量9510 m3/s，离安全泄量只差1490 m3/s。通过红水河龙滩水电站调蓄，将上游最大流量9510 m3/s的洪水削峰减至3670 m3/s，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约8 m。也保障了红水河中下游沿河群众生命财产安全。龙滩水电站6 月23～25日水位流量过程线见图2，最大日洪量及拦洪情况见表2。

表2 2020年6月23～25日最大日洪量统计表

2.2.3 第3次调蓄影响分析

红水河流域9 月16 日以来受持续强降雨过程影响，蒙江、纳力河、北盘江、南盘江出现较大洪水，受此影响，9 月17 日23 时，龙滩水电站入库流量从前期3250 m3/s 快速增长，突破10 300 m3/s，这是龙滩水电站自2006年投产运行以来第3大洪峰流量。

16 日08 时起龙滩水电站来水量持续增加，16日08 时，龙滩水电站库水位363.10 m（后汛期汛限水位375.00 m，正常蓄水位375.00 m），入库流量3250 m3/s，出库流量229 m3/s，蓄水量123.19 亿m3，仍有38.91 亿m3调洪库容。到9 月17 日23 时龙滩水电站洪峰入库流量10 300 m3/s，出库仅为719 m3/s，此时龙滩水位366.65 m，蓄水量134.02 亿m3，共拦蓄洪水10.83亿m3，还有28.08亿m3调洪库容。期间下游各梯级的最大入库流量均在3000 m3/s以下，避免大化及乐滩水电站停机，也极大缓解了下游各梯级电站的防汛压力，为下游安全度汛做出贡献。19日05 时控制下泄量达最低227 m3/s，鉴于未来红水河上游降雨减少，洪水过程趋于稳定，龙滩水电站逐步加大下泄流量。16日08时至19日05时，上游来水量18.55亿m3，出库洪量1.4亿m3，为下游拦蓄洪水17.15亿m3，不但减轻了下游防洪压力，而且水库得到有效蓄水，后期对珠江枯季水量调度十分有利。

面对暴雨洪水，9月17日17时广西壮族自治区水文中心及时与珠江委水文局会商，预计未来12小时内，龙滩水电站将出现最大入库流量10 000 m3/s，龙滩水电站水位将继续上涨3～4 m。实际龙滩水电站于17 日23 时出现10 300 m3/s 的洪峰流量，与预报误差仅为300 m3/s。精准的预报结果为水电站的科学调度提供了数据支撑，既有效保障了水库安全，又极大地促进水库发挥防洪减灾效益，保障了下游人民群众生命财产安全。

在龙滩入库流量超过10 000 m3/s 的情况下，由于龙滩拦洪调节，下游天峨县城天峨水文站平均流量控制在560 m3/s左右，如果没有龙滩调节，上游来水量18.55 亿m3将全部向下游天峨水文站推进，平均流量将达7570 m3/s，最大洪峰流量达10 300 m3/s，接近天峨县城河道安全泄量11 000 m3/s，但统筹考虑减轻下游防洪压力，实际最大下泄流量1020 m3/s，龙滩水电站的调洪拦蓄为下游洪水削峰率达90.1%，确保中下游行洪安全，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约12 m。龙滩水电站9 月16～20 日水位流量过程线见图3，最大日洪量及拦洪情况见表3。

表3 2020年9月16～20日最大日洪量统计表

2.3 削峰拦蓄成效

6月2日～9日，拦蓄洪水21.89亿m3，削峰率达93%，通过红水河龙滩水库调洪削峰，将上游最大入库流量6060 m3/s 的洪水，以出库流量439 m3/s 进行安全下泄，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约10 m，最大限度减轻西江中下游防洪压力；6月下旬，拦蓄洪水4.57亿m3，削峰率达61%，出现最大洪峰入库流量9510 m3/s 时，按出库流量3670 m3/s 下泄，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约8 m；9月中旬，拦蓄洪水17.15亿m3，龙滩水电站17日23时出现最大入库流量10 300 m3/s，为2006年投产运行以来第3 大洪峰流量，统筹考虑减轻下游防洪压力，最大下泄流量1020 m3/s，削峰率90.1%，确保了中下游行洪安全，降低下游天峨县城天峨水文站洪峰水位约12 m。9月份龙滩的有效蓄水对珠江枯季水量调度十分有利，10月1日08时龙滩水电站蓄水量为148.4亿m3，有效蓄水量97.8亿m3，2020年汛末的蓄水情况可满足西江主要控制断面梧州断面流量不小于1800 m3/s调水需要，对2020-2021年枯季的流域调水形势十分有利。

龙滩水电站在2020 年汛期中最大程度发挥工程调度效益，累计拦蓄洪水104.81 亿m3，尤其在应对6 月份及9 月份红水河洪水中发挥了重要作用，充分发挥了工程防洪效应，减轻了西江中下游的防洪压力，确保下游行洪安全。

3 结论

龙滩水电站是红水河梯级的龙头电站，其建设和运行对红水河下游水文情势的影响较大，对龙滩水电站开展汛期拦洪调蓄影响研究，分析暴雨洪水期间水库蓄泄水情况及防洪效益，对于今后提高水库调洪效率、控制库区淹没、实现流域防洪任务等至关重要。对水库不同场次洪水进行分析总结，今后可更好地控制洪水调度风险及科学决策拦蓄方式和拦洪时机，使水库发挥更大的流域防洪作用，也能使其下游梯级电站的发电和综合效益得以充分发挥。