莲花水电站承担防洪任务探讨
时间：2023-04-25 18:35:05 来源：千叶帆 本文已影响人
朱 策，苗 雪，丁 勇，王开丽
（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；
2.水利部松辽水利委员会，吉林长春 130021）
2020 年汛期，受台风“巴威”“美莎克”“海神”接连北上影响，牡丹江流域半个月内出现了3 场强降雨过程，累计降雨232.70 mm，较历年同期偏多近5 倍，列有记录以来第1 位。降雨使牡丹江干流水位持续上涨，并导致牡丹江下游江湾堤防苏格段因发生超标洪水而出现决口险情[1]。以发电为主的莲花水电站虽不承担防洪任务，但洪水期间，莲花水电站共拦蓄洪量9.38 亿m3，发挥了重要的防洪作用。
随着全球气候变暖，极端天气事件多发频发[2]，洪涝灾害防御形势日趋复杂，进一步完善流域防洪工程体系，充分发挥已建大型水电站的洪水调蓄作用，研究调整莲花水电站的防洪任务具有重要现实意义。
莲花水电站位于牡丹江下游，是一座以发电为主，兼顾下游灌溉、城市生活及工业用水等综合利用的大型水库，也是牡丹江干流上唯一一座具有调控能力的水库，控制流域面积3.02 万km2，占牡丹江流域面积的80%。水库于1992 年开建，1998 年竣工，设计洪水位220.58 m，校核洪水位225.41 m，总库容41.80 亿m3。水库以正常蓄水位218.00 m 为征地淹没线，220.00 m 为移民拆迁淹没线，库区主要涉及海林市、林口县、柴河林业局、林口林业局及林海选矿厂等。水库溢洪道堰顶高程205.60 m，设7 孔弧形闸门，闸门顶高程218.36 m，最大下泄流量为18 570 m3/s；
总装机容量55万kW，多年平均发电量7.79 亿kW·h。
莲花水电站工程任务以发电为主，主要担负黑龙江省电网的调峰、调相及备用等任务，不承担下游的防洪任务。自莲花水电站建成以来，曾于2002 年、2013 年、2017 年、2018 年、2020 年出现5 次较大洪水而泄洪。
2.1 牡丹江干流防洪需求
莲花水电站以下河段涉及牡丹江市林口县和哈尔滨市依兰县，河道长135.00 km，堤防总长66.70 km，规划防洪标准为20 年一遇，其中，左岸堤防长33.39 km，现状防洪标准为5～10 年一遇；
右岸堤防长33.31 km，除江湾镇土城子段10.83 km堤防的现状防洪标准为5～10 年一遇外，其他均达规划防洪标准。保护区内共有村屯21 个，人口5.89 万人，耕地4 200 hm2。此外，河道行洪区内有耕地4 060 hm2，其中在册耕地共3 260 hm2。
2018 年，受台风影响，莲花水电站发生6 年一遇洪水，为确保工程安全，水库开闸泄洪，最大泄量3 200 m3/s。受水库泄洪和区间来水共同影响，下游行洪区内部分耕地被淹，引发群体上访事件。鉴于下游行洪区内存在部分在册耕地的实际情况，黑龙江省人民政府防汛抗旱指挥部建议在莲花水电站具备一定调洪库容的情况下，对小洪水进行调控，努力做到不淹或少淹下游行洪区内的在册耕地。为此，2019 年，牡丹江市防指委托黑龙江省水利水电勘测设计研究院对水库调度方案进行了论证，明确水库汛期（6—9 月）蓄水位由218.00 m 调整为213.00 m，预留6.00 亿m3左右库容为下游错峰。
2.2 松花江干流防洪需求
松花江流域由嫩江、第二松花江和松花江干流水系组成，目前，已基本形成由尼尔基、丰满、白山等大型水库，胖头泡、月亮泡蓄滞洪区和干支流堤防组成的防洪工程体系。但受支流缺少大型防洪控制性工程的影响，难以实现干支流水库联合调度。当发生超标洪水时，主要通过调度嫩江尼尔基水库、第二松花江丰满和白山水库来削减干流洪峰，并利用堤防超高挡水，必要时弃守部分低标准堤防或启用蓄滞洪区分滞洪水，以保证重要城市及基础设施的防洪安全。
松花江干流牡丹江口以下河段涉及哈尔滨市依兰县、全国重点防洪城市佳木斯市、三江平原粮食主产区等20 个防洪保护区60 段堤防，堤防总长716.00 km，保护区面积209 万hm2，保护耕地128万hm2，保护人口223.00 万人。其中，佳木斯市主城区堤防防洪标准为100 年一遇，粮食主产区、沿江县城堤防防洪标准为50 年一遇，干流农村段堤防防洪标准为20 年一遇。
从洪水组成上看，松花江佳木斯站洪水主要由松花江干流及其支流牡丹江、汤旺河洪水形成，其中受牡丹江影响最大。自佳木斯水文站有实测记录以来，历史排位前四名的洪水中，1960 年、1991 年和2020 年均是由干流洪水与牡丹江洪水叠加形成的，如实测最大的1960 年洪水，牡丹江来水占佳木斯站洪峰流量的47%[3]。佳木斯站、长江屯站、牡丹江站历史洪水调查成果见表1。
表1 佳木斯长江屯牡丹江历史洪水调查成果表 m3/s
从松花江干流防洪需求来看，当松花江和牡丹江同时发生洪水，如果能通过调度莲花水电站削减支流洪峰，将大大减轻松花江干流佳木斯以下江段的防洪压力。
牡丹江是松花江第二大支流，其来水对松花江干流、甚至黑龙江干流的防洪都具有重要影响，莲花水电站作为牡丹江干流唯一具有调控手段的控制性工程，应纳入到松花江流域防洪工程体系中。下一步，应立足流域全局，统筹防洪与兴利，进一步研究莲花水电站承担防洪任务的可行性，明确其防洪任务。
鉴于只有当松花江和牡丹江同时发生洪水时，莲花水电站对松花江干流佳木斯以下江段的防洪作用才更加突出，且牡丹江流域发生大洪水的成因一般为台风强降雨，其预见期相对较长，水电站有充足时间进行预泄，可以在防洪调度中针对此类特殊情况制定专门的调度方案、策略，以达到既不影响莲花水电站日常发电效益，又能减轻下游防洪压力的目的。
目前，莲花水电站主要依据落地雨开展入库洪水预报，洪水预报预见期较短，建议耦合气象预报降雨，进一步完善莲花水电站入库洪水预报方案，延长预见期，并在此基础上进一步优化水库调度方案，在确保工程安全的前提下，科学合理地为下游拦洪、削峰、错峰，充分发挥水库的防洪作用。
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