抬高董鋪水庫分期蓄水位的可行性分析

王志翔，胡 萌

(1.安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽 合肥 230022; 2.青島市水利局，山東 青島 266071)

抬高董鋪水庫分期蓄水位的可行性分析

王志翔1，胡 萌2

(1.安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽 合肥 230022; 2.青島市水利局，山東 青島 266071)

文章結(jié)合董鋪水庫運行實踐，對洪水進行合理分期，對不同抬高分期蓄水位方案進行調(diào)洪計算，通過大壩安全復核、淹沒影響分析，確定水庫各分期蓄水位。在此基礎(chǔ)上，計算了水庫的興利效益。

分期蓄水位;防洪任務;洪水調(diào)度;興利效益

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.016

1 水庫概況

董鋪水庫位于合肥市母親河——南淝河上游，地處城市西北近郊。水庫控制流域面積207.5km2，總庫容為2.49億m3，是一座以城市防洪為主，結(jié)合供水等綜合利用的大(2)型水庫工程。水庫正常蓄水位28.0m，汛限水位27.5m［1］。汛期興利庫容0.67億m3，非汛期興利庫容0.75億m3，詳見圖1。

圖1 董鋪水庫所在流域水系示意圖

董鋪水庫建成50多年來，部分建筑物工程老化等問題非常突出。2008年實施了董鋪水庫泄洪涵洞除險加固工程，2009年實施了溢洪道擴建工程，2014年董鋪水庫大壩經(jīng)安全鑒定為一類壩。

水庫防洪采用1000年一遇設(shè)計，可能最大洪水(PMF)校核。相應 1000年一遇設(shè)計洪水位31.2m，PMF校核水位 34.3m［2］。壩頂高程36.0m，防浪墻頂高程37.0m。

2 背景和有利條件

2.1 背景

目前，董鋪水庫和附近的大房郢水庫共同承擔著合肥市防洪、供水任務。董鋪水庫、大房郢水庫作為合肥市“大水缸”，近5年年均供水量3.7億m3左右，董鋪水庫年均徑流量4380萬m3、大房郢3880萬m3，尚有約3億m3水量引自淠河灌區(qū)。大量水資源外購，一方面加大了供水成本，增加了財政壓力，另一方面也對灌區(qū)等其他部門用水構(gòu)成壓力。規(guī)劃2030年兩庫承擔的年供水量將達6.0億 m3，區(qū)域供水壓力會更大［3］。近幾年，董鋪水庫為了減少汛期棄水和引水頻次，多次在超引、超蓄狀態(tài)運行，為工程運行埋下安全隱患。

為滿足日益增長的城市用水需求，解決工程超引、超蓄帶來的安全隱患，研究抬高董鋪水庫分期蓄水位十分必要。

2.2 有利條件

(1)董鋪水庫經(jīng)除險加固后，運行狀況良好，于2014年經(jīng)安全鑒定為一類壩。

(2)董鋪水庫建設(shè)年代早，原正常蓄水位為29.9m、汛限水位為29.85m。移民和征地淹沒處理高程控制線已達30m。1975年河南“75.8”大水后，水庫加固設(shè)計的汛限和正常蓄水位調(diào)整為27.5m和28.0m［4］。

(3)董鋪水庫溢洪道原為實用堰，2012年在溢流堰中段建設(shè)了一座深孔閘，加大了水庫泄流能力。

3 方案研究

3.1 水庫防洪安全影響分析

3.1.1 水庫的防洪任務

本研究是在保持水庫防洪任務不變的前提下進行的，董鋪水庫是一座以防洪為主，結(jié)合供水等綜合利用的大(2)型水庫工程［5］。水庫的防洪標準為:1000年一遇洪水設(shè)計，按可能最大洪水(PMF)校核。

董鋪水庫、大房郢兩水庫防洪保護對象是下游合肥市城區(qū)及南淝河下游圩區(qū)，合肥市防洪標準為100年一遇，防洪控制點東門站相應安全泄量為800m3/s，南淝河屯溪路橋下游圩區(qū)防洪標準為20年一遇，東門站相應泄量為510m3/s［6］。

3.1.2 分期洪水

為研究抬高董鋪水庫分期蓄水位方案，需對董鋪水庫設(shè)計洪水進行分期［7］?，F(xiàn)狀分期為，6月15日～9月15日為主汛期，其余時段為非汛期。本次擬根據(jù)歷年逐日、逐月、逐年不同歷時最大降雨量散布圖，對分期洪水進行進一步劃分，分為主汛期(6月15日～9月15日)，副汛期(5月1日～6月9日，8月21日～10月10日)，非汛期(1月1日～4月30日及10月11日～12月31日)三個分期。

3.1.3 洪水調(diào)度原則

合肥市防洪標準為100年一遇，防洪控制點東門站相應安全泄量為800m3/s;南淝河下游圩區(qū)防洪標準為20年一遇，東門站相應泄量510m3/s;董鋪水庫與大房郢水庫聯(lián)合調(diào)度。董鋪水庫100年一遇以下調(diào)度規(guī)則見表1。

表1 董鋪水庫100年一遇及以下調(diào)度規(guī)則

100年一遇以上洪水按水庫自身防洪安全進行調(diào)節(jié)，董鋪庫水位超過31.5m時，泄洪涵洞關(guān)閉，溢洪道敞泄。

3.1.4 方案分析

根據(jù)擬定的防洪調(diào)度原則，經(jīng)調(diào)洪計算，各方案調(diào)洪成果見表2。

根據(jù)調(diào)洪成果，方案選擇時要同時滿足以下2個條件。(1)滿足水庫自身防洪安全，對于設(shè)計和校核洪水，壩頂高程和防浪墻頂高程要滿足安全超高要求。(2)不新增水庫淹沒影響，董鋪水庫、大房郢水庫人口房屋遷移線分別為30m、29.7m，按淹沒處理設(shè)計規(guī)范，遷移線高程應高于蓄水位至少1m且高于20年一遇洪水位，即董鋪分期最高蓄水位不應高于29m，同時汛期蓄水位在28.5m以下。

表2 董鋪水庫不同方案調(diào)洪成果

綜合上述要求，董鋪水庫推薦抬高蓄水位方案為:主汛期28m，副汛期29m，非汛期29m。

3.2 大壩安全復核

董鋪水庫壩頂超高計算結(jié)果為:設(shè)計工況超高2.70m，校核工況超高為1.75m。

董鋪水庫1000年一遇設(shè)計洪水位為31.4m，PMF校核水位為34.3m。壩頂高程綜合考慮設(shè)計洪水位、校核洪水位情況，董鋪水庫壩頂高程應不低于34.3m;防浪墻頂高程不低于36.05m［8］。董鋪水庫現(xiàn)狀壩頂高程為 36.0m，防浪墻頂高程為37.0m，水庫壩頂超高能滿足規(guī)范要求，董鋪水庫抬高分期水位不會影響大壩安全。

3.3 淹沒影響分析

董鋪水庫建設(shè)年代較早，土地、人口淹沒遷建線均為30.0m。

根據(jù)合肥市董鋪水庫、大房郢水庫水源保護區(qū)規(guī)劃，一級保護區(qū)范圍總面積40.1km2，其中董鋪水庫30m高程及以下的陸域和水域面積21.9km2。水庫二級保護區(qū)面積約121.9km2［9］。一級保護區(qū)及其外側(cè)200m以內(nèi)的村莊全部搬遷，二級保護區(qū)內(nèi)村莊集中搬遷，合并。整治后一級保護區(qū)內(nèi)將建成全生態(tài)綠色濕地，二級保護區(qū)內(nèi)以林木、苗圃為主。董鋪水庫分期抬高蓄水位不會新增庫區(qū)淹沒損失。

4 興利效益分析

利用長系列徑流(1955～2013計59年)資料，董鋪水庫、大房郢水庫聯(lián)合調(diào)度進行興利計算?，F(xiàn)狀及規(guī)劃供水量分別采用4.7億m3、6.0億m3。當庫水位降到26m時，從淠河干渠引水充庫，充庫流量25m3/s。充庫水位原則上為擬定的分期水位，考慮到防汛需要，充庫停止水位與擬定的分期水位之間應預留一定空間，以免造成騰空防汛庫容時過多棄水。興利效益計算結(jié)果見表3。

表3 董鋪水庫抬高分期水位興利計算結(jié)果

由此可知，抬高分期水位后多年平均可減少棄水450萬 m3，也可以減少從其他地方調(diào)引客水。主汛期、副汛期、非汛期可以分別增加調(diào)節(jié)庫容800m3、1800m3、1800萬m3。

抬高董鋪水庫分期蓄水位對攔蓄當?shù)貜搅?，減少棄水、提高洪水資源利用率效益明顯;同時有利于減少客水調(diào)引次數(shù)，減少輸水損失，提高調(diào)水效率;也可以為城市應急供水提前儲備更多的水量，大幅提高供水安全保障。

5 結(jié)論

經(jīng)分析，在保證董鋪水庫自身防洪安全及下游防洪任務不變的前提下，以不新增水庫淹沒為控制條件，董鋪水庫分期蓄水位抬高方案為:主汛期28m，副汛期29m，非汛期29m。抬高分期蓄水位，不會影響現(xiàn)狀大壩安全，不需要增加新的工程，不會新增庫區(qū)淹沒損失;可以多攔蓄利用當?shù)貜搅鳎瑴p少從其他地方調(diào)引客水?？商岣弋?shù)靥烊粡搅鞯睦寐?，增強對外部引水的調(diào)控能力。

［1］韋文榮，沈捷.董鋪、大房郢水庫泄洪對下游河道及城市影響分析［J］.治淮，2006(07):15-17.

［2］安徽省水利水電勘測設(shè)計院.合肥市董鋪水庫防洪標準復核報告［R］.合肥.2013.

［3］中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院.合肥市城市供水發(fā)展專項規(guī)劃［R］.合肥.2013.

［4］安徽省水利水電勘測設(shè)計院.董鋪水庫加固工程設(shè)計［R］.合肥.1978.

［5］GB50201-2014.防洪標準［S］.

［6］安徽省水利水電勘測設(shè)計院.合肥市城市防洪規(guī)劃［R］.合肥.2011.

［7］盧曉燕，鄭雄偉，呂中明.周公宅水庫與皎口水庫汛限水位聯(lián)合動態(tài)控制初探［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2007(03):12-15.

［8］朱方亮，呂朝陽.五強溪水庫擴大防洪庫容初步研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2015(10):41-51.

［9］徐春雷，詹紅麗，韓松，張正東.合肥市董鋪、大房郢水庫飲用水源地污染源調(diào)查及防治對策［J］.水利科技與經(jīng)濟，2013 (06):32-35.

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2015-12-17

王志翔(1982年—)，男，工程師。