寶雞峽林家村水庫大壩洪水調(diào)度方案初探

周軍勝李小莉

（陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局林家村樞紐管理站陜西寶雞721001）

寶雞峽林家村水庫大壩洪水調(diào)度方案初探

周軍勝李小莉

（陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局林家村樞紐管理站陜西寶雞721001）

本文根據(jù)研究區(qū)域的水文條件，分析了研究區(qū)暴雨洪水的特點(diǎn)，結(jié)合林家村水庫大壩的基本狀況和防洪指標(biāo)，在考慮水庫防洪調(diào)度基本任務(wù)和原則的基礎(chǔ)上，通過建立調(diào)度比較模型，選取較好的調(diào)度方案，然后結(jié)合當(dāng)前情況進(jìn)一步優(yōu)化，得到了林家村水庫洪水調(diào)度方案，并通過水情和工情監(jiān)測系統(tǒng)加以保障，可為該水庫的防洪調(diào)度工作提供依據(jù)。

林家村水庫；洪水調(diào)度方案；水情和工情監(jiān)測系統(tǒng)

1 工程概況

寶雞峽林家村水庫位于寶雞市以西11km的渭河峽谷出口處，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉供水為主，兼顧防洪、發(fā)電和渭河生態(tài)基流生態(tài)給水的中型水庫。水庫庫區(qū)回水長度14.5km，壩頂高程637.6m，總庫容5000萬m3，整個(gè)工程屬中型Ⅲ等工程，由大壩主體工程、壩后電站、鐵路防護(hù)工程和庫區(qū)淹沒處理工程四大部分組成。大壩為重力式砼壩，工程水庫樞紐由攔河壩、溢流中孔、排砂底孔、灌溉孔、發(fā)電引水孔及壩后電站等組成。

2 水文條件及雨洪特征

渭河徑流主要由降水補(bǔ)給，流域降水在地區(qū)分布上有較大差異，降水地區(qū)分部不均，林家村水庫入庫徑流完全呈天然狀態(tài)，流域年降水量自東南向西北遞減，山區(qū)多平原少，多年平均降水量440mm～607mm，多年平均徑流15億m3，其中汛期占年徑流45.4%，且含砂量高。①暴雨特征。受穩(wěn)定的西太平洋副高壓影響，水庫以上渭河流域易形成大暴雨，從時(shí)間上看，大暴雨多發(fā)生于每年（7月～8月），隴東發(fā)生較早，5月中旬開始，9月下旬結(jié)束；從空間上看，暴雨多發(fā)生在葫蘆河流域，期間暴雨頻繁、強(qiáng)度大、雨量多，易形成暴雨洪水。②洪水特征。水庫以上渭河流域的洪水主要來自黃土丘陵區(qū)內(nèi)的支流，特點(diǎn)是峰高、量大、含砂量高、猛漲陡落、歷時(shí)短。洪水主要集中于汛期（7月、8月占到全年的71%，5月、6月占13%，9、10月占16%），季節(jié)性變化明顯。

3 水庫防洪指標(biāo)

水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水位625.9m，設(shè)計(jì)洪峰流量6040 m3/s； 500年一遇洪水校核，校核洪水位635.2m，校核洪峰流量9720m3/s，100年一遇洪水位626.9 m。水庫正常蓄水位為636m，汛期限制水位630.00m（6月1日～10月31日）。其運(yùn)行水位在626.0m～636.0m（正常蓄水位）范圍內(nèi)變動。

設(shè)溢流中孔5孔，設(shè)計(jì)泄洪流量3590m3/s，校核泄洪流量6620m3/s；排沙底孔3孔，右壩段設(shè)置兩個(gè)底孔，左壩段設(shè)置一個(gè)底孔，設(shè)計(jì)泄洪流量2450m3/s，校核泄洪流量3100m3/s；灌溉孔最大引水流量65m3/s，發(fā)電引水孔最大引水流量58.89m3/s，最大工作水頭24m。

圖1 林家村渠首水庫水位～庫容關(guān)系曲線

4 調(diào)度分析

水庫的防洪調(diào)度可根據(jù)是否需要考慮下游的防洪安全分為兩類，本文中渠首工程基本不承擔(dān)對于下游的防洪任務(wù)。

本水庫調(diào)度任務(wù)：全力保障下游灌區(qū)安全引輸水，兼顧防汛、發(fā)電，渭河生態(tài)水供給，確保樞紐大壩安全。

本水庫調(diào)度的原則：不承擔(dān)調(diào)洪蓄洪任務(wù)。汛期水庫調(diào)度運(yùn)用按照“蓄清排渾、汛期控制水位”的運(yùn)行方式，遵循“能引則引，能蓄則蓄，不能引、蓄則退，確保樞紐工程安全，敞泄排沙保庫容及汛期興利”等原則進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)行。

4.1 調(diào)度計(jì)算

根據(jù)調(diào)度原則，以汛期水庫蓄水量累計(jì)最大為目標(biāo)，每旬庫容增加量為變量，然后按照水庫防洪指標(biāo)添加約束條件，建立調(diào)度模型。

基本方法：根據(jù)以往水庫調(diào)度的經(jīng)驗(yàn)，制定若干個(gè)調(diào)度方案（汛期調(diào)度方案），每個(gè)方案包括三個(gè)程序，每個(gè)程序有對應(yīng)的流量以及泄洪方式，根據(jù)入庫流量和泄洪量對應(yīng)的庫水位變化，查找水位～庫容曲線，得到每旬庫容增量，然后計(jì)算各方案每旬庫容增加量，求和得到各方案的汛期水庫蓄水量累計(jì)值，其最大值所對應(yīng)的方案就是在保證水庫安全前提下，盡量蓄水的汛期調(diào)度方案，每個(gè)程序?qū)?yīng)的洪峰流量和泄水方式就是該方案的具體調(diào)度方式。

本文在具體計(jì)算時(shí)以旬為單位計(jì)算。

式中：V旬——為水庫每旬增加的庫容；

n——為汛期的旬?dāng)?shù)。

通過入庫流量以及相應(yīng)的水位資料，可知旬初和旬末的水位Z初、Z末，查詢水位～庫容關(guān)系曲線，便得到相應(yīng)庫容V初、V末，然后計(jì)算V旬，即可求出相應(yīng)的庫容累積量f（V旬）。

約束條件：V旬=V末-V初；

式中：Z死——水庫死水位；

Z?！畮煨：撕樗?；

V死——水庫死庫容；

V總——水庫校核洪庫容。取水庫三個(gè)典型年的汛期入庫流量和水位資料為依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定3個(gè)汛期調(diào)度方案，按照上述方法進(jìn)行比較計(jì)算。對三個(gè)方案的結(jié)果進(jìn)行比較，選蓄水量累計(jì)值最大的方案。

4.2 方案優(yōu)化

因?yàn)樯鲜鲇?jì)算是在已知入庫流量和調(diào)度程序的前提下所做的比較，因此得到的方案還需做進(jìn)一步調(diào)整才能更好的適應(yīng)當(dāng)前的汛期調(diào)度需求。根據(jù)壩前來水來沙情況、水庫當(dāng)前水位和庫容以及汛期的降水氣象預(yù)報(bào)，并結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果中各個(gè)時(shí)段水庫的下泄流量及方式，在考慮各泄流設(shè)施基本情況的基礎(chǔ)上，微調(diào)具體的泄洪水位和時(shí)間以及相應(yīng)的泄洪方式。在汛期的不同階段，還可以根據(jù)實(shí)時(shí)庫水位、河源水情沙情、暴雨預(yù)報(bào)等情況，在洪水入庫前合理開啟中、底孔提前泄庫，在洪峰到達(dá)大壩之前提前騰空庫容，確保洪水安全下泄。最后，在保證水庫安全的情況下，可適當(dāng)攔蓄洪水。

5 水庫洪水調(diào)度方案

5.1 調(diào)度程序一

當(dāng)庫水位在汛限水位以下，采取閘門控制泄流方式，入庫洪峰流量小于或等于1000 m3/s時(shí)，左、右排砂底孔全開，最大可宣泄洪水1028 m3/s；當(dāng)入庫洪峰流量：1000m3/s＜Q≤3600 m3/s，10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，依次開啟左、右排砂底孔和部分中孔進(jìn)行聯(lián)合泄洪，最大可宣泄洪水3802 m3/s，下游河床水位在608.5m～609.8m。由寶雞峽管理局負(fù)責(zé)林家村渠首水庫的調(diào)度運(yùn)行。

5.2 調(diào)度程序二

當(dāng)庫水位在汛限水位，入庫洪峰流量：3600m3/s＜Q≤6040 m3/s，50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，提前開閘泄水、騰空庫容，3個(gè)排砂底孔和5個(gè)泄洪中孔全開敞泄，最大泄洪流量可達(dá)7800 m3/s，庫水位最高可達(dá)625.1m，下游河床水位在609.8m～611.3m。由寶雞市防汛指揮部或者水庫聯(lián)防指揮部負(fù)責(zé)調(diào)度和指揮搶險(xiǎn)。

5.3 調(diào)度程序三

當(dāng)庫水位在汛限水位，入庫洪峰流量大于6040m3/s時(shí)，洪水將超過50年一遇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，立即全部開啟中、底孔所有閘門敞泄洪水，最大可宣泄洪水9720m3/s，其庫水位最高可達(dá)634.2m，下游河床水位將在611.3m～613.05m。立即報(bào)告省防汛辦和寶雞市防汛辦，并且與省防汛辦和寶雞市防汛辦保持密切聯(lián)系，同時(shí)迅速組織將人員和重要物資撤離到安全地帶，并立即開啟左、右排砂底孔和5個(gè)泄洪中孔泄庫，在洪峰到來之前提前將水庫全部放空，敞泄洪水。

6 防洪保障系統(tǒng)與管理

水庫防洪調(diào)度還需要相關(guān)的防洪保障系統(tǒng)：①水庫水情監(jiān)測系統(tǒng)。林家村水庫使用的渭河河源水情（洪水）的信息主要從上游174km處的北道水文站、75km處的拓石水文站獲得。報(bào)汛方式：通過防汛電臺、報(bào)訊電話，以及移動通信工具形式傳報(bào)汛情。②工情監(jiān)測系統(tǒng)。對于渠首水庫的調(diào)度運(yùn)行情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)告寶雞市防汛抗旱指揮部。省防總、寶雞市防汛指揮部、水庫管理站應(yīng)按照水位信息應(yīng)各司其職。

做好天氣及洪水預(yù)報(bào)氣象部門要加強(qiáng)對災(zāi)害性天氣的監(jiān)測和預(yù)報(bào)，水庫管理單位要密切聯(lián)系上游北道、拓石水文站，及時(shí)掌握上游渭河水情（洪水）動態(tài)收集掌握氣象、水情信息，確保汛情上傳下達(dá)及時(shí)、準(zhǔn)確，為科學(xué)調(diào)度提供依據(jù)。

做好水庫閘門操作，提高泄洪能力合理調(diào)節(jié)水庫中、底孔閘門泄洪，當(dāng)水庫發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)能夠及時(shí)降低庫水位，水庫泄洪流量原則上不能超過下游河段的行洪能力，確保下游河段不發(fā)生嚴(yán)重的工程洪澇災(zāi)害。

7 結(jié)語

水庫建成自2003年7月下閘蓄水運(yùn)行至今，工程各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，大壩總體運(yùn)行工況良好。林家村水庫大壩的防洪調(diào)度方案自運(yùn)用以來，水庫最大泄量2660m3/s，水庫最高蓄水位636m，目前調(diào)度狀況良好，為林家村水庫安全度汛提供了保障。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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