邹泽华，韩媛媛，赵全
（三峡水利枢纽梯级调度通信中心，四川 成都 610094）
向家坝水电站是金沙江下游河段水电规划的最下游梯级，坝址位于四川屏山县和云南水富县交界的金沙江干流上，是一座以发电为主，兼有航运、灌溉、拦沙和防洪等综合效益的特大型电站，并具备为上游梯级电站进行反调节的作用[1]。向家坝水电站与上游的溪洛渡水电站组成溪洛渡-向家坝梯级水电枢纽，三峡梯调成都调控中心（以下简称“成都集控”）是溪洛渡-向家坝梯级水电枢纽的调控管理机构[2]。
向家坝电站下游为天然河道，坝址以下水富至宜宾河段内港口码头众多，河段按Ⅴ级航道维护，通过整治达到Ⅲ级航道标准，可常年通行1000t 级船舶。向家坝升船机最大提升高度114.2 米，为目前世界上已建成投运的单机提升高度最高的升船机，于2018年5月向家坝升船机开始正式试通航运行[3]。
溪洛渡-向家坝梯级水库是长江防洪体系的重要组成部分，汛期水电站运行以防洪为主，水库水位不能超出允许的上限水位。因此，当来水偏多时，电站防洪需及时下泄洪水，而升船机通航要求控制电站的泄洪流量，防洪与航运存在一定程度的矛盾。2020年汛期，自7月22日开始，向家坝出库流量持续大于8500m³/s，超过升船机通航要求，向家坝升船机停航（升船机通航条件为向家坝泄洪流量小于2200m³/s；
机组满发流量约6300m³/s[4]）。8月初，向家坝上下游已积压若干艘船舶等待过机，考虑向家坝升船机将于8月5日后开展2020年度计划性停航检修，最终采取向家坝水库提前预泄、昼夜差别泄洪等方式，短期控制泄洪流量以疏散待过机船舶。
7月20日至8月1日向家坝出库流量如图1 所示，8月2日向家坝电站按出库流量14000m³/s 进行预泄，在8月3日8 时前将出库流量减至8400m³/s，3日20时后再逐步增加出库流量至14000m³/s。如此尽可能地加大泄洪量，并让积压船舶顺利过机，同时满足了防洪调度和航运调度的要求。
按向家坝水库调度规程规定的要求，为保障下游航运安全，电站运行过程中应控制下泄流量的变幅和变率，减小下游河道的水位变幅，运行初期电站日调峰运行时下游水位最大日变幅暂按不超过4.5m/d 控制，最大小时变幅暂按不超过1.0m/h 试运行[5]。本次航运调度过程中严格遵守水调规程，制定闸门分档操作计划，以避免水位变幅越限。
2.1 8月2日加大出库流量预泄
此前，按照汛期防洪调度要求，溪洛渡-向家坝梯级电站基本按出入库平衡控制，为平稳控制向家坝出库，8月1日即开始加大出库流量。8月2日5 时至7 时，成都集控分四档将向家坝出库流量由11700m3/s 调整至14000m3/s 进行预泄，具体操作如表1 所示。
表1 向家坝出库流量由11700m3/s 增加至14000m3/s 过程
2.2 8月3日白天升船机通航
8月2日23 时前向家坝出库流量均维持在14000m³/s，8月2日23 时至8月3日7 时，成都集控分五档将向家坝出库流量由14000m³/s调整至8400m³/s，具体操作如表2 所示，3日8 时后向家坝升船机正常通航。
表2 向家坝出库流量由14000m3/s 减少至8400m3/s 过程
2.3 8月3日晚通航计划暂停
8月3日20 时至22 时，成都集控分三档将向家坝出库流量由8400m³/s 调整至11500m³/s，具体操作如表3 所示，此后向家坝水库按出入库流量基本平衡下泄。至此，此次航运调度过程结束。
表3 向家坝出库流量由8400m3/s 增加至11500m3/s 过程
3.1 调度过程分析
此次航运调度过程从8月1日晚开始，至8月3日晚结束。期间，最大出库流量调整幅度5600m³/s（由14000 m³/s 减少至8400 m³/s，跨越8月2日、3日两个自然日），下游水位最大日变幅3.83m、最大滚动日变幅4.26m。8月1日至8月3日向家坝出库流量变化及下游水位变化情况如图2 所示。
目前，向家坝升船机通航时间为每日8:00 至20:00，在满足防洪调度要求的前提下，为提高升船机的通航天数，实时调度可采用昼夜差别下泄的方式，即控制8:00 至20:00 向家坝出库流量为8400m3/s 保证升船机通航，20:00 后逐步加大闸门下泄。考虑下游水位变化对金沙江航运及沿岸居民生产生活的影响，推荐不同下游水位日变幅下的航运调度方案如表4 所示，可供实施升船机航运调度参考。考虑向家坝下游水位受岷江、横江顶托等因素影响，表4 中下游日变幅数据与实际会有少许差别。
表4 汛期升船机航运调度参考方案
3.2 开展昼夜差异化调度的建议
虽然水库调度规程规定向家坝下游水位最大日变幅按不超过 4.5m/d 控制，但按照交通运输部的要求，向家坝电站实时调度过程中，宜控制下游水位日变幅不超3m。表4 中方案3 至方案5 的下游水位日变幅已超出日常调度3m 的限制要求，且日内平均出库流量相比方案1、方案2 增加不明显，因此不建议采用。
实时调度中为应对突发状况，还应留出一定的调度裕度，在可预见情况下一般控制下游水位日变幅不超2m；
当预计下游水位日变幅将达到2.5m 时，宜提前一天向相关单位发送重要水情信息，提醒其做好监测及防范措施。
因此，汛期溪向梯级电站按出入库基本平衡调度时，可按以下原则开展航运调度：
（1）当预测溪向梯级总入库流量（溪洛渡入库与溪向区间产流之和）小于9500m³/s 时，向家坝航运调度可每天开展，日内最大出库流量小于11100m³/s，下游水位日变幅约2m。
（2）当预测溪向梯级总入库流量在9500m³/s～9700m³/s 时，向家坝航运调度可每天开展，日内最大出库流量11100～11900m³/s，下游水位日变幅2～2.5m。
（3）当预测溪向梯级总入库流量大于9700m³/s、小于10800m³/s 时，若向家坝升船机航运需求较大，可采用隔日通航的方式开展航运调度，即第一日预泄、第二日通航。考虑向家坝升船机航运调度期间不影响下游河段的正常通航，建议控制每日下游水位日变幅不超过2.5m，最大出库流量不超最高通航流量12000m³/s，推荐表5 的隔日通航调度方式。在表5 隔日通航调度方式下，第一日预泄、第二日通航，两日日均出库流量10800m³/s。
表5 隔日通航调度方式
（4）当预测溪向梯级总入库流量大于10800m³/s时，即使采用隔日通航的方式，第二日下游水位变幅将超过2.5m，因此不建议开展航运调度。
向家坝升船机自2018年投运后，进一步促进了金沙江航运的发展，过机船舶逐年增加，实时调度过程中，尽量保证升船机的通航，可以更好地发挥向家坝水电站的综合效益。本文根据向家坝航运调度的实际情况进行分析研究得出，汛期采用昼夜差异化泄洪航运调度，既能满足防洪调度的需要，也能及时缓解航运调度的压力，为优化向家坝电站汛期运行方式提供更好的技术参考，同时也为其他流域大型水电站汛期的航运调度提供借鉴作用。
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