支流水庫為干流增設(shè)防洪庫容的合理性分析
——以松陽黃南水庫為例

王 霞，鄭雄偉，章魯琪(浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002)

支流水庫為干流增設(shè)防洪庫容的合理性分析
——以松陽黃南水庫為例

王 霞，鄭雄偉，章魯琪
(浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002)

在黃南水庫承擔供水興利及支流防洪任務的同時，從技術(shù)經(jīng)濟角度論證是否應為干流松陰溪的象溪鎮(zhèn)等增設(shè)防洪庫容.通過分析，認為支流水庫為干流增設(shè)防洪庫容，可削減干流洪峰，減輕干流沿岸防洪堤壓力，降低干流水位，節(jié)省堤防建設(shè)投資，因此是技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的水庫建設(shè)方案.

支流水庫；防洪庫容；合理性

1 研究背景

1.1 松陰溪流域概況

松陰溪屬甌江流域上游的重要支流，發(fā)源于遂昌縣垵口鄉(xiāng)桂義嶺的黃蜂洞附近山麓，經(jīng)遂昌在江南堰于資口入松陽縣境內(nèi)，流經(jīng)松古盆地.松陰溪出松古盆地流經(jīng)象溪鎮(zhèn)和裕溪鄉(xiāng)至麗水大港頭注入甌江.松陰溪為松陽縣境內(nèi)最大河流，在松陽縣境內(nèi)流長60.5 km，面積1 301 km2，占全縣面積的92.53%.小港屬松陰溪最大支流，河流長64.1 km，流域面積497 km2.

1.2 松陰溪流域防洪現(xiàn)狀

松陰溪上游已建防洪控制性工程成屏一級水庫，水庫壩址以上集水面積185 km2，防洪庫容1 271萬m3，水庫防洪保護范圍有限，僅保護遂昌縣城妙高鎮(zhèn)[1].松陰溪中下游松陽縣境內(nèi)目前沿岸已建有部分堤防，但無防洪控制性工程，下游象溪鎮(zhèn)受洪水暴漲暴落影響，容易受災，僅靠堤防建設(shè)不能完全解決防洪問題.

1.3 興建黃南水庫緣由及工程任務

松陽縣位于浙江省西南部，地處甌江上游，松陰溪中下游.縣域內(nèi)的松古盆地為麗水市域最大的盆地，是浙南重要的糧食產(chǎn)區(qū)，人口集聚，素有“處州糧倉”的美譽.松古盆地兩側(cè)山區(qū)和內(nèi)部平原可建庫的壩址已開發(fā)，但不能完全解決松古盆地的缺水問題，需另尋水源解決.松古平原下游松陰溪的最大支流小港流域面積497 km2，水量充沛，沿溪兩岸人口較少.可在小港流域上興建黃南水庫，開鑿隧洞引水至松古盆地的東塢水庫，可利用水頭先發(fā)電后注入東塢水庫，經(jīng)調(diào)節(jié)后補給松古盆地用水.

擬建黃南水庫位于松陰溪支流小港黃南村上游，壩址以上集水面積207.8 km2，占小港流域集水面積41.8%；干流松陰溪流域面積1 981 km2，干流象溪鎮(zhèn)以上集水面積1 855 km2.黃南水庫集雨面積占干流象溪鎮(zhèn)以上集水面積11.2%.

支流黃南水庫在解決松古盆地缺水問題的同時，因其占支流集水面積比重較大，可作為支流的骨干防洪控制性工程，解決支流下游城鎮(zhèn)的防洪問題.但支流水庫占干流集水面積不大，是否應為干流城鎮(zhèn)增設(shè)防洪庫容，應通過增設(shè)防洪庫容對干流城鎮(zhèn)發(fā)揮多大的防洪效益及增加投資等技術(shù)經(jīng)濟比較分析來確定合理性.

2 防洪保護對象及標準

2.1 支流防洪保護對象及防洪現(xiàn)狀

支流防洪保護對象為壩址下游小港流域的大東壩鎮(zhèn)及兩岸村莊、農(nóng)田.保護大東壩鎮(zhèn)1.2萬人和2.2 km2耕地.大東壩鎮(zhèn)現(xiàn)狀防洪能力不足10年一遇.

2.2 干流防洪保護對象及防洪現(xiàn)狀

干流保護對象為壩址下游干流松陰溪流域的象溪鎮(zhèn)1.3萬人和1.6 km2耕地；保護裕溪鄉(xiāng)0.5萬人和0.5 km2耕地.象溪鎮(zhèn)和裕溪鄉(xiāng)現(xiàn)狀防洪能力不足10年一遇.黃南水庫位置及其防洪保護對象(見圖1).

圖1 水庫位置及其防洪保護對象示意圖

象溪鎮(zhèn)和裕溪鄉(xiāng)的堤防建設(shè)情況(見表1).

表1 象溪鎮(zhèn)和裕溪鄉(xiāng)的堤防建設(shè)情況統(tǒng)計表

2.3 防洪標準

根據(jù)《防洪標準》(GB50201—2014)等條文，結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展實際情況，確定壩址下游城鎮(zhèn)防洪標準為20年一遇[2].

3 防洪調(diào)度方式選擇

單個水庫的防洪調(diào)度方式有：(1)固定泄洪調(diào)度.根據(jù)下游防洪保護對象的控制斷面過流能力和壩址至區(qū)間的洪水流量，反推水庫的固定泄洪流量；(2)防洪補償調(diào)度.對于防護區(qū)離水庫較遠，兩者區(qū)間流量多變的情況，一般采用這種調(diào)度方式.水庫防洪補償調(diào)度需要控制水庫的泄洪量，使下游防護區(qū)代表站的流量不超過安全泄洪量，或水位不超過保證水位.當水庫入流量超過保證水位相應的泄量時，超額的水量蓄于水庫中；反之，當水庫入流量小于該泄量時，水庫可騰空部分庫容，但一般不應低于防洪限制水位.制定防洪補償調(diào)度方式時，根據(jù)區(qū)間洪水的變化特點，可以采用考慮洪水傳播時間或考慮區(qū)間洪水預報，以及綜合考慮防護區(qū)水位、流量、漲落率等因素；(3)錯峰調(diào)度.通過水庫蓄洪削峰，將不同區(qū)間洪峰相遇的時間錯開，減輕防洪保護對象的防洪壓力[3-5].

3.1 支流小港流域

對支流小港流域的上包水文站與干流松陰溪的靖居口水文站的實測歷史洪水分析，小港流域是松陰溪干流洪峰形成的主要因素.

按防洪保護對象的重要性，自然條件及地形條件，選用大東壩鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府下游約200 m處河道斷面作為小港流域防洪控制斷面.通過實測斷面的水位流量關(guān)系計算分析，大東壩鎮(zhèn)防洪控制斷面目前河道過流能力約1 200 m3/s(水位148.1 m)，而大東壩鎮(zhèn)防洪控制斷面天然洪水20年一遇洪峰流量為1 544 m3/s.黃南壩址至大東壩區(qū)間設(shè)計20年一遇洪峰流量為996 m3/s，因此，水庫采用固定泄洪調(diào)度的方式.

滿足支流防洪需求，通過控制水庫泄洪20年一遇不超過250 m3/s，能使大東壩鎮(zhèn)達到20年一遇防洪標準.

3.2 干流松陰溪

選用象溪鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府附近河道斷面作為松陰溪干流防洪控制斷面.象溪鎮(zhèn)集鎮(zhèn)新區(qū)位于松陰溪干流左岸，目前地面高程大都在93～94 m之間.象溪鎮(zhèn)防洪控制斷面天然洪水20年一遇洪峰流量3 833 m3/s，相應水位95.8 m.象溪鎮(zhèn)是松陰溪干流的防洪重點.

象溪鎮(zhèn)離水庫較遠，水庫集雨面積只占象溪鎮(zhèn)以上集雨面積的11.2%，壩址至象溪鎮(zhèn)區(qū)間流量組合復雜，變化較大，水庫采用防洪補償調(diào)度方式，滿足以象溪鎮(zhèn)為代表的干流松陰溪的防洪需求.

象溪鎮(zhèn)規(guī)劃的防洪堤的20年一遇設(shè)防流量按壩址至象溪區(qū)間20年一遇設(shè)計流量3 486 m3/s設(shè)防(水位95.3 m).由于采用補償調(diào)節(jié)，從堤防安全及調(diào)度準確性角度出發(fā)，長歷時洪水以不超過現(xiàn)有地面高程為妥.根據(jù)斷面水位流量分析，區(qū)間相應20年一遇洪峰流量2 886 m3/s，安全補償流量按2 900 m3/s，相應水位94.5 m.黃南水庫與區(qū)間洪水按此進行補償錯峰.

4 黃南水庫為干流設(shè)置防洪庫容合理性分析

黃南水庫根據(jù)前述的下游干支流防洪保護對象要求，其防洪庫容分析計算見下：

方案1：僅為支流設(shè)防，不考慮干流防洪

水庫水位在20年一遇水位以下時，控制水庫20年一遇及以下洪水下泄不超過250 m3/s,控制水庫下泄與區(qū)間洪水疊加后至大東壩鎮(zhèn)防洪控制斷面20年一遇流量不超過1 200 m3/s.按此計算，約需要800萬m3的防洪庫容.

方案2：為支流和干流同時設(shè)防

在控制水庫20年一遇洪水下泄不超過250 m3/s,支流大東壩鎮(zhèn)防洪控制斷面20年一遇洪水流量不超過1 200 m3/s的基礎(chǔ)上，當松陰溪干流發(fā)生20年一遇洪水時與松陰溪干流區(qū)間洪水錯峰補償調(diào)節(jié)，當區(qū)間洪水超過2 900 m3/s安全流量時，水庫關(guān)閘錯峰.按此計算得黃南水庫防洪庫容為1 710萬m3.

防洪庫容方案設(shè)置綜合比選表(見表2).方案1和方案2對比分析：如果黃南水庫僅為支流防洪設(shè)800萬m3防洪庫容，不為干流設(shè)防洪庫容，干流象溪鎮(zhèn)等沿線的堤防需要加高0.5 m，加高堤防長度18.46 km，增加投資約為0.7億元，而且堤防高度增加不利于象溪鎮(zhèn)城鎮(zhèn)布局和土地利用，防洪風險也大.

表2 防洪庫容方案設(shè)置綜合比選表

為干支流同時設(shè)防，方案2比僅為支流設(shè)防方案1的防洪庫容需增加910萬m3.兩方案的水庫正常蓄水位相同，水庫征地水位相同，水庫移民水位從方案1的330.5 m抬高至方案2的334.37 m.由于山區(qū)居民點分散，高程330.5～334.37 m之間沒有村莊人口分布.兩方案的水庫淹沒補償投資相等，因此，增設(shè)防洪庫容，不增加淹沒補償投資.而大壩的校核水位僅增加0.85 m，相應方案2工程大壩投資增加約0.1億元.

綜上所述，黃南水庫為象溪鎮(zhèn)等增設(shè)910萬m3防洪庫容，不增加水庫淹沒補償投資，僅適當加高大壩即可，增加投資約0.1億元，可以減少松陰溪干流象溪鎮(zhèn)等堤防加高投資0.7億元，技術(shù)經(jīng)濟上是合理可行的[6].

5 結(jié) 語

本文以支流水庫黃南水庫為例，從水庫針對干流和支流選擇防洪調(diào)度方式，黃南水庫在為支流防洪設(shè)防洪庫容同時，通過對干流防洪采用設(shè)置防洪庫容和加高下游堤防的方案進行對比分析，認為支流水庫為干流增設(shè)防洪庫容，可充分利用水庫到達一定的規(guī)模后，增加庫容對投資增加的影響較小的特點，可削減干流洪峰，減輕干流沿岸防洪堤壓力，降低干流水位，節(jié)省堤防建設(shè)投資，而且增加易于操作的防洪調(diào)控手段，因此是技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的水庫建設(shè)方案，可為其他類似水庫防洪庫容規(guī)模論證提供借鑒.

[1] 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.浙江省遂昌縣成屏一級水庫除險加固工程初步設(shè)計報告[R].杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計院，2007.

[2] 中華人民共和國水利部.GB50201—2014防洪標準[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[3] 馮尚友.水資源系統(tǒng)工程[M].武漢：湖北科學技術(shù)出版社，1991.

[4] 葉秉如.水利計算及水資源規(guī)劃[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

[5] 李鈺心.水資源系統(tǒng)運行調(diào)度[M].北京：中國水利水電出版社，1995.

[6] 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.浙江省松陽縣黃南水庫工程可行性研究[R].杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計院，2015.

Cost-effectiveness Analysis on Flood Control Capacity of Tributary Reservoirs for Main Stream

WANG Xia, ZHENG Xiong-wei, ZHANG Lu-qi
(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy and Hydro-Electric Power, Hangzhou 310002, China)

Huangnan Reservoir is located in Xiaogang Basin, the branch of Songyinxi River, which is used for water supply, irrigation, flood control for tributaries. The scheme of adding flood control capacity in Huangnan Reservoir for Xiangxi is discussed in this article from the aspects of technology and economy. The analysis demonstrates that the adding of flood control capacity in tributary reservoir for mainstream is beneficial to reduce peak flow and to dissolve the pressure on the flood bank of the mainstream, therefore, to lower water level and save construction cost, which is proved to be a feasible and reasonable scheme for reservoir engineering.

tributary reservoir; flood control capacity; rationality

2016-11-12

王 霞(1977-)，女，浙江杭州人，碩士，高級工程師，研究方向為水利規(guī)劃與設(shè)計.

TV697

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