浅谈双牌水库溢洪闸门的调度方式

浅谈双牌水库溢洪闸门的调度方式
李建林
【摘要】文章简述了双牌水库工程溢洪闸门的运用情况,立足工程实际,科学调度水库,趋利避害,最大限度地发挥好工程的综合效益,确保工程枢纽和周边构筑物的安全,避免因人为调度管理不当,陡增洪量,诱发洪水灾害.
【期刊名称】《湖南水利水电》
【年(卷),期】2010(000)006
【总页数】3页(P63-65)
【关键词】溢洪闸门;调度方式;防洪兴利
【作者】李建林
【作者单位】湖南省双牌水电站,永州市,425203
【正文语种】中文
1 工程概况
双牌水库枢纽工程位于湘江的主要支流——潇水流域双牌县境内。

始建于1958
年11月，为发电、防洪、航运、灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程，由拦河坝、左岸船闸、右岸灌溉渠首和坝后式发电厂房组成，坝顶总长311m，最大坝高58.8m，拦河坝为双支墩混凝土大头坝；总装机容量13.5万kW（3台×4.5万kW），单机最大引用流量为153m3/s，年设计发电量达5.85亿kW·h；水库总
库容6.9亿m3，流域集雨面积10594km2，多年平均降雨量1539mm，入库径
流总量94.6亿m3；正常高水位为170 m（最大水头43m），有效兴利库容2.43亿m3；库容小（系数0.026），为季调节；右主干渠道总长97km，最大引用流量25m3/s，设计灌溉面积为2.13万hm2（32万亩）；船闸为单线双向二级。

水库丰水期水量充沛，洪量变幅较大，径流利用率74.16%。

2 溢洪闸门的基本特点
溢洪道全长为110m，溢流堰型式为坝顶溢流，消能方式：鼻坎挑射消能。

堰顶高程161m，其上安装了11扇（孔）钢制弧形溢洪闸门，尺寸宽10m×高9.3m （0.3m防浪高度），有效拦蓄库水位为9m，1966年弧形闸门全部安装完毕；自左至右为#1孔、#2孔、#3孔、…#11孔（其中：#1～#2孔毗邻发电机组进水口以及原110kV升压站，#10～ #11孔靠近右岸岩石山坡处）。

溢流闸门的特点：水头较高、闸孔数量多，单宽流量大，操控灵活和开启迅捷，渲泄速度较快，溢洪挑流场面颇为壮观。

正常高水位170m时，单孔最大调节泄量为550m3/s，11孔溢洪闸门全部开启时，总泄量为6050m3/s。

原设计溢洪闸门启闭的调度方式：#3孔～#9孔为常用孔，#1～#2孔、#10～#11孔为备用孔。

调节水量时可采取闸门单孔局部开启，最小可开启1圈，最多限开4圈（高度
5m），相应泄量为386m3/s，大于4圈时为单孔全开。

3 溢洪闸门运用的三个阶段
回眸双牌水库工程运用40余年的历程，由于水库调节性能差，每年丰水期间，都需要开闸泄洪，水库调度根据工程不同时期的情况，采取着不同溢洪调度方式，满足了防洪保安、发电兴利等要求，发挥了水库的综合效益。

从历年水库水文资料初步分析概括，溢洪闸门的调度方式情况大致经历了以下三个阶段：
（1）第一阶段为1962～1974年。

工程1962年1月正式蓄水，1963～1966年间溢洪道上闸门未有安装好，为自由泄流的状态；11扇弧形闸门至1966年时才安装完毕，1967年6月正式关闸蓄水。

1967～1970年间，主汛期限制水位一般
在（165～167）m；加之1966年3月2#、1969年5月3#发电机组运行、1979年5月1#机组投入运行，水库各个时期的控制水位偏低，频繁启闭溢洪闸门，同时由于工程管理在不断地积累资料，处于研究水库流域水文特点，报汛站稀少，不甚注重闸门溢洪的调度方式。

由于工程施工期间基础处理时间仓促，以及水库多年的蓄水运用及开闸溢洪泄水，1971年9月在勘探检查中发现并查明，坝基下潜伏着五层破碎夹层，磨擦系数低于原设计值，帷幕局部失灵，漏水严重。

（2）第二阶段为1975年11月至1987年底。

此期间，针对工程运用中出现的一些不安全问题，为了增强大坝基础的抗滑稳定，消除工程隐患，对大坝进行了加固施工处理，历时11年之久。

主要开展的项目有：上游采取以帷幕灌浆补强等项目，下游基础预锚，挑流鼻坎延长等综合措施对大坝进行了加固处理，将原挑流鼻坎向下游方向延26.7m，鼻坎高程由原来的138m抬高至140.8m，挑射角由原来的25°加大到27°，极大改善了泄流流态以及控制冲坑效果，以保大坝安全。

这期间
主汛期水位一般控制在167m，由于大坝处于施工加固状态，一边施工，既要保证施工进度、又要保护施工设备和材料；一边防洪度汛和兴利蓄水。

这期间，故开启#10、#11孔机会相对较多，从而对右岸山坡岩石体冲刷影响大；加之坝址上下游木排船只通航过闸频繁，有时还要加班加点安全过闸。

同时流域内水情测报网点或测报手段不够完善，雨水情信息大都是通过电信部门传递，准确性欠佳，时效滞后、难以实施最佳的闸门调度方式，溢泄闸门的运用主要以安全度汛和确保加固工程项目安全。

（3）第三阶段1988年始至今。

1988年大坝加固基本竣工以后，同时对工程的
一些主要参数予以核定，水库大坝从此可按照原工程设计意图正常运用，根据此期间工程的综合情况，注重了研究闸门调度方式，由于收集水情信息的设备日趋先进，水库调度工作引入计算机管理，不断地科学化、规范性、常规化；水库调度人员的
业务技术整体素质也有了提高，加之流域内报汛站科学布控，并利用卫星云图，及时掌握天气信息，加强了洪水预报工作，增强了洪水预见期，科学的拟定了时段汛限水位。

20世纪80年代改革开放以来，随着社会经济的发展，交通便捷，船只
木排水上过闸的情况渐渐稀少。

溢洪闸门启闭设备，原设计为敞开式（或露天式），为了保护好溢洪闸门的机械电气设备，方便操作，延长使用时间，2007年将其改造为遮蔽式（室内操作），前几年将闸门#1、#2、#10、#11孔换新。

由于以上
条件的改善，为水库工程精细化管理、科学运用溢洪调度方式奠定了基础，逐渐注重了溢洪闸门调度方式的运用。

4 溢洪闸门运行情况回顾
回眸工程历年来的实际运行，由于受坝址地理位置和面临时段、以及遭遇暴雨洪水，开闸渲泄洪水、调度方式等综合情况的影响，枢纽工程以及附近区域沿河一带，曾经出现过如下情况：
（1）下游（坝趾处）滩洲经过多年的泄洪冲淤，河床中部及右侧全由冲坑淘刷出来的石块堆积淤塞，致使冲刷坑加深，河床滩洲向下移动并壅高，形成明显裸露的新石滩洲。

（2）进入发电厂房公路沿河一带和船闸四闸首等几处地段浆砌护坡工程，由于长年暴雨形成大洪水，以及集中开闸渲泄洪水、泄洪历时长的影响，多次被大洪水冲击垮塌或基础淘空，或是出现险情。

（3）船闸下游四闸首出口引航桥构筑物，由于逐年被汹涌的洪水冲刷，局部地段曾遭到不同程度的毁坏；上游发电进水口处拦污栅被水流冲成麻花状，造成木头进入水涡轮内，停机抢修。

（4）由于水库多年重复的泄洪及巨大水能的剧烈冲刷作用，相距坝踵几十米处，右岸山坡岩石体处，原始岩石体被洪水冲刷，形成新的岩石体切面，呈显倒悬式状态或较大的水下洞穴，严重危及着右岸山体安全稳定，亟待施工处理。

（5）距坝址下游2km处沿河道一带右岸山体边坡护坦，多处地段常被洪水冲击
形成空穴现象，甚至坍塌，严重危及着此段其上引水渠工程的安全。

（6）距坝址下游约3km处的水电站员工生活居住的明珠花园小区由于所处地势
偏低，前几年亦多次被滔滔的洪水浸淹，洪水肆虐，渍水深度达1m之余，最长
一次的时间为50h，给员工的正常工作、生活出行带来极为不便，经济损失较大。

（7）当遭遇较大洪水和开启溢洪闸门孔数较多时，由于大量且集中开闸泄洪，渲泄的洪水经挑坎抛向空中，产生浓浓的水雾气，弥漫在发电厂和办公区的四周，影响群众生活（一般为开闸3孔以上）。

5 几点看法
鉴于双牌水库为潇水流域的骨干水利工程，一旦集中开闸泄洪对下游沿河一带防洪减灾影响较大。

为合理调度水库，充分利用水资源，统筹兼顾，减免由大洪水带来的损失，笔者认为：溢洪闸门的调度方式要实行精细化管理，切实做到科学调度水库和开关闸门，规范闸门最佳的调度方式，不误时机渲泄洪水和调节水库水量。

（1）调度闸门的原则。

树立防大汛、抗大灾、抗旱灾的思想，确保枢纽工程安全，科学地执行上级的调度命令，参与河库优化联调；积极做好防御大洪水的应急预案，准确地调度好各类大小洪水，发挥好水库防洪兴利的作用。

（2）管好“一库水”。

注重工作的前瞻性和时效性，谨慎地实施闸门渲泄和调节水量的方式；遭遇大洪水时，善择时机，科学有效地预泄，该泄则泄，大水多泄；来水偏少，及雨季结束时，该蓄则蓄，做到防洪、兴利两不误。

确保溢洪闸门开得启、稳得住、关到严（不漏水），切实管好“一库水”。

（3）重视基础性工作。

确保溢洪闸门设备完好，鉴定有问题的设备要及时更换；加强业务技术培训工作，熟悉溢洪闸门设备的性能，严格遵守闸门运行操作规程。

每年汛前，对溢洪闸门进行空载试验，发现故障及时检查消缺，保证闸门的机械或电气设备处于良好状态，开启自如，能开能关，能单孔全开，亦能局部开启调节之。

建立溢洪闸门的技术档案，及时准确记录逐孔闸门的运行状况，整理汇编其资料，以便备查。

●安全第一。

确保上下游木排船只及人身安全，利用坝顶上安装的开闸报警器鸣笛，提前发出开闸的预备通知。

谨慎初始开闸溢水，在保证防洪、兴利调度的前提下，调控闸门有序，尽量安排在白天或避开降大雨的时段。

●应急处理。

防止开闸或关闸孔数的大起大落，尽可能地采取梯状及同步均匀分级的泄溢洪方式，及时通知上下游木排船只，做好保安工作。

调洪结束关闸后，若遇到下游船只搁浅时，在确保防洪安全时，予以解决，适当开闸泄流短时增加下河道水量，使之脱离搁浅浮出水面。

（4）闸门最佳调度方式。

溢洪闸门的开关顺序，必须要合理灵活，正确面临时段的雨水情，又要根据工程的实际情况，拟定科学开关闸门的方式，恰如其时。

●#1孔和#2孔开启的次数偏多，特别是#1开启时间居多，主要是利用其及时冲
走上游漂浮木屑和杂物，以利3台发电机组正常运行，但若杂物少时，尽量少开
#1孔；同时尽量少开启#11、#10闸门，防止加剧冲刷下游右岸山坡体。

●当遭遇大洪水和调节蓄水时，一般来说拟定溢洪闸门的调度方式见下：
次洪洪量骤增时溢洪开闸顺序（闸孔）：#1+#2+#3+#4+
#5+#8+#9+#6+#7+#10+#11（备用）。

洪量递减时的关闸顺序（闸孔）：#10+#11+#7+#6+#5+#4+
#8+#9+#3+#2+#1。

调节蓄水关闸的顺序（闸孔）：#2→#9→#1→#8。

（5）洪水类别的开闸预案。

反观工程主汛期水量丰沛，峰高量大、涨落幅度大，以及河床行洪狭窄的特点。

依据准确的洪水预报，严格执行水库调度方案，在不考虑预泄或错峰的情况下，根据工程丰水期各阶段的限制水位（若为169m时）和
来水的一般规律，以及洪水峰值大小（含发电流量）的区间划分，对应中的开闸孔
数情况大致如下（附表）：
附表开闸孔方案?
（6）相关技术措施。

针对溢洪道较长、泄洪量大、闸孔数相对较多、以及建筑物布置的特点，在实际调度闸门中，要适时渲泄洪和调节水量，精心调度好每一场洪水，必须要处理好如下相关技术内容：
●防洪方面。

根据流域内时段实际降雨、天气预报和降雨方位走向，准确地作出洪水预报，拟定次洪泄洪方案。

尽可能减少出现水库上下受淹没的现象，做到有效的提前预泄，腾出一定的防洪库容，并提防复合型洪水的发生。

趋利避害，确保工程周边构筑物的安全，避免因人为调度不当，陡增洪量，诱发洪水灾害，影响工程的综合效益。

●消能方面。

确保工程枢纽以及近处周边构筑物的安全，将泄水挑高和挑远折冲水能抵消消能减压，尽量避免产生折冲水流、旋涡、回流等现象，减缓下游右岸山和冲刷坑被严重冲刷；或减少因开闸泄洪时的水汽和雾气现象。

另外在满足兴利调节水量的前提下，尽量减少溢洪闸门局部开启的时间，以免损坏闸门底边水封橡皮。

●排泄坝前飘浮杂物。

保护坝前木排船只的安全，减缓上游泄洪区因急剧水流的速度，吸附其他杂物的现象，及时排泄杂物，减免杂物进入发电进水口拦污栅，保证拦污栅的机组安全运行。

●调节蓄水量。

当次洪洪峰出现且消落，或出现明显的晴天、坝前也无漂浮物时，可采取（闸门居中形式）“艺术”型的开闸泄流方式。

即调节水量时将泄流闸孔移至溢流段的中间部位，使其形成一道较为壮观挑流泄洪的景观。

入库流量少于600m3/s，常采用一孔闸门局部开启（适当变换闸孔位置）的方式，科学调节入库水量，适时将水位蓄满（防止闸门顶部滚水），以利优化水库运行方式，增发水头和水量电能。

●确保闸门设备的完好率。

当出现枯水，或洪水次数相对偏少年景、溢流的时机较
少时，应尽可能对溢洪闸门轮流运用一段时间，不可顾此失彼。

同时谨防溢洪闸门“疲劳”运行，即开启时间过长，或带病带伤运行，以防可能发生的安全事故；对于泄洪设备在运行中出现问题要及时处理。

●谨防异常水情。

当次洪水消退，或气象部门又预报近期有暴雨时，但雨情量化不定时，常可采用一孔闸门局部开启的方式，调节入库水量，密切注视雨情、水情变化，当明确有大洪水时，并可能出现复峰时，果断采取新的一轮洪水调度方式，确保防灾减灾的主动性和时效性。

●缩短大量泄洪的时间。

遭遇大洪水泄流时或暴雨天气时，需要开启多孔或11孔溢洪闸门全部开启泄流时，要注重加强对水工建筑物、泄洪设备开启的状态进行巡视检查，及时掌握溢洪闸门的实际运行状况。

当实测已出现洪峰时，在保证防洪的前提下，及时减少溢洪闸门孔数，尽可能缩短大量集中泄洪的时间，减轻上下游沿河一带的洪灾损失。