某水庫(kù)防洪調(diào)度方案初步研究

摘 要：某水庫(kù)具有城市供水、防洪等綜合作用。本文根據(jù)工程任務(wù)及特點(diǎn)，提出水庫(kù)防洪調(diào)度的任務(wù)及原則、水庫(kù)調(diào)度方式。在不同方案洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果基礎(chǔ)上，考慮下游城市飲水安全，通過(guò)初步分析，提出推薦方案，希望能對(duì)類似水庫(kù)防洪調(diào)度起到一些借鑒作用。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)；防洪調(diào)度；研究

Abstract： The role of a reservoir with a comprehensive urban water supply and flood control. Based on engineering tasks and characteristics， tasks and principles proposed reservoir flood control operation of reservoir regulation. Flood control program in a different calculation based on the results， considering the safety of drinking water downstream of the city， through a preliminary analysis， recommend solutions， hoping to play some reservoir flood control operation similar reference.

Keywords： reservoir； flood control operation； research

1.工程概況

某水庫(kù)位于W市上游17km處，具有城市供水、城市防洪等綜合作用，其正常蓄水位高程比W市中心區(qū)高出約223m，被稱為“城市頭上一盆水”，因而水庫(kù)的安全關(guān)系該市200多萬(wàn)人的生命、財(cái)產(chǎn)及市政設(shè)施的安全。該水庫(kù)正常蓄水位1082.4m，相應(yīng)庫(kù)容3100萬(wàn)m3；死水位1071.52m，調(diào)節(jié)庫(kù)容2802.5萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)洪水位為1086.08m，相應(yīng)庫(kù)容為4953.7萬(wàn)m3；校核洪水位1087.44m，相應(yīng)庫(kù)容5784萬(wàn)m3。工程地震設(shè)防烈度Ⅷ度，主要建筑物工程級(jí)別為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。洪水標(biāo)準(zhǔn)按千年一遇設(shè)計(jì)、萬(wàn)年一遇校核。

2.水庫(kù)防洪調(diào)度的任務(wù)和原則

2.1水庫(kù)防洪調(diào)度的任務(wù)

W市現(xiàn)有非農(nóng)業(yè)人口183萬(wàn)人，城市等級(jí)為Ⅰ等，屬特別重要城市，流域防洪規(guī)劃中確定城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。根據(jù)流域整體防洪布局，W市城市防洪任務(wù)主要由D水庫(kù)承擔(dān)，D水庫(kù)建成以前，先由本水庫(kù)承擔(dān)部分防洪任務(wù)，本水庫(kù)同時(shí)承擔(dān)下游城市供水任務(wù)。

目前上游D水庫(kù)尚未建成，因此，本水庫(kù)防洪調(diào)度的任務(wù)為通過(guò)水庫(kù)汛期合理調(diào)度，滿足下游W市既定防洪保護(hù)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，兼顧水庫(kù)興利要求，盡可能提高水庫(kù)供水量。

2.2防洪調(diào)度原則

（1）調(diào)度方式應(yīng)簡(jiǎn)便可行、安全可靠、具有可操作性，判別條件簡(jiǎn)單明確。

主要通過(guò)水位控制預(yù)留防洪庫(kù)容，以實(shí)現(xiàn)汛期水庫(kù)防洪調(diào)度。各分期洪水時(shí)段選擇不同的汛限水位進(jìn)行控制。

防洪限制水位線以下至死水位線之間的興利調(diào)度區(qū)，按下游興利供水要求控制運(yùn)行；防洪高水位線以下至防洪限制水位線之間的防洪調(diào)度區(qū)，按擬定的滿足下游要求的防洪調(diào)度方式運(yùn)用；防洪高水位線以上至校核洪水位線的水庫(kù)防洪調(diào)度區(qū)，按保證大壩安全的調(diào)度方式運(yùn)用。

（2）防洪調(diào)度應(yīng)充分考慮不利因素，確保防洪安全。

對(duì)工程設(shè)計(jì)工況（P=0.1%）及校核工況（P=0.01%）進(jìn)行復(fù)核，在不高于原工程設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位的前提下最終確定各分期汛限水位。

（3）在保證水庫(kù)自身防洪安全及W市城市飲水安全的前提下，水庫(kù)適當(dāng)承擔(dān)下游城市防洪任務(wù)。

本水庫(kù)下游防洪對(duì)象主要為W市主城區(qū)，防洪標(biāo)準(zhǔn)200年一遇。根據(jù)流域整體防洪布局，W市防洪任務(wù)主要由上游D水庫(kù)承擔(dān)，但目前該水庫(kù)尚未投入運(yùn)行，而本水庫(kù)防護(hù)能力達(dá)不到200年一遇標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，本水庫(kù)承擔(dān)著W市的城市供水任務(wù)，鑒于此，在保證W市城市飲水安全基礎(chǔ)上，本水庫(kù)只能適當(dāng)承擔(dān)下游W市的防洪任務(wù)。

3.水庫(kù)調(diào)度方式

（1）W市城區(qū)洪水主要由本水庫(kù)下泄流量形成，因此，采用固定泄量調(diào)度方式，水庫(kù)防洪允許泄量60m3/s。

（2）水庫(kù)由保證下游防洪安全調(diào)度轉(zhuǎn)為保證大壩防洪安全調(diào)度的判別條件為防洪高水位1083.10m。

防洪高水位線以下至防洪限制水位線之間的防洪調(diào)度區(qū)控制水庫(kù)下泄流量不大于防洪允許泄量60m3/s；防洪高水位線以上至校核洪水位線的水庫(kù)防洪調(diào)度區(qū)，按保證大壩安全的調(diào)度方式運(yùn)用，根據(jù)水庫(kù)泄流能力采用敞泄方式調(diào)度，但控制最大下泄流量不能大于之前入庫(kù)最大洪峰流量，避免人造洪水。

4.分期洪水調(diào)度

4.1方案擬定

通過(guò)初步分析，本水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容最多只能防御50年一遇的洪水。考慮到本水庫(kù)同時(shí)承擔(dān)著W市的城市供水任務(wù)，如果承擔(dān)過(guò)重的防洪任務(wù)，則會(huì)對(duì)城市飲水安全造成重大影響。鑒于此，擬定了防御重現(xiàn)期10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇洪水4組方案。

4.2分期洪水

水庫(kù)所在W河洪水具有分期變化規(guī)律，汛期為盡可能的少占用水庫(kù)興利庫(kù)容，本次研究考慮分期進(jìn)行洪水調(diào)度，分為前汛期、主汛期、后汛期3期，時(shí)段分別為6月20日～7月10日、7月11日～7月31日、8月1日～8月20日。

4.3洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

（1）起調(diào)水位

起調(diào)水位按照滿足防洪目標(biāo)和滿足自身防洪安全分別確定：

1）滿足防洪目標(biāo)起調(diào)水位以防洪高水位1083.10m為基準(zhǔn)，根據(jù)承擔(dān)下游防洪任務(wù)及目標(biāo)反算起調(diào)水位。endprint

2）滿足自身防洪安全起調(diào)水位以洪水位不高于設(shè)計(jì)洪水位1086.08m及校核洪水位1087.44m為控制試算起調(diào)水位。

3）起調(diào)水位不高于正常蓄水位。

在上述起調(diào)水位基礎(chǔ)上，將各種工況相應(yīng)最低起調(diào)水位確定為防洪限制水位。

（2）調(diào)洪原則及泄洪方式

1）當(dāng)洪水來(lái)臨，天然入庫(kù)流量Q入小于水庫(kù)允許泄量q允（60m3/s）時(shí)，來(lái)多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，維持汛限水位不變；

2）隨著洪水流量增大，當(dāng)Q入大于q允但庫(kù)水位低于防洪高水位時(shí)，下泄流量仍控制不超過(guò)水庫(kù)允許泄量；

3）隨著入庫(kù)洪水流量的繼續(xù)增大，水庫(kù)水位達(dá)到并超過(guò)防洪高水位，按泄洪建筑物的泄流能力下泄，但控制不大于之前最大入庫(kù)洪峰流量，水庫(kù)水位繼續(xù)上升；

4）隨著入庫(kù)洪水開(kāi)始逐漸減小后，水庫(kù)水位上升速度減慢，當(dāng)泄洪建筑物泄流能力等于入庫(kù)洪水時(shí)，水庫(kù)水位達(dá)到最高水位；

5）隨著入庫(kù)洪水流量的繼續(xù)減小，水庫(kù)仍按照泄洪建筑物泄流能力下泄，以使水庫(kù)水位盡快下降至汛限水位，準(zhǔn)備迎接下一場(chǎng)洪水。

（3）調(diào)洪成果

通過(guò)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，不同防洪調(diào)度方案分期特征水位成果見(jiàn)下表。

結(jié)合上表分析可知，水庫(kù)不同防洪調(diào)度方案分期特征水位呈現(xiàn)如下規(guī)律分布：

1）各防洪調(diào)度方案前汛期、主汛期、后汛期的汛限水位呈現(xiàn)“凹”字型分布，并且前汛期汛限水位均不低于后汛期。前汛期的汛限水位除方案四略低外，其他三方案均與正常蓄水位1082.40m相同。主汛期、后汛期的汛限水位均隨著防御重現(xiàn)期的增大而降低，其中方案一至方案三降幅較小，方案四的汛限水位較方案三大幅度降低，主汛期、后汛期分別降低了3.67m和1.48m。

2）各防洪調(diào)度方案前汛期、主汛期、后汛期防御重現(xiàn)期洪水對(duì)應(yīng)的水庫(kù)最高水位均不高于水庫(kù)防洪高水位1083.10m，滿足下游防洪任務(wù)及目標(biāo)要求。

3）各防洪調(diào)度方案前汛期、主汛期、后汛期設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的水庫(kù)最高水位均不高于水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位1086.08m，滿足水庫(kù)自身防洪安全要求。

4）各防洪調(diào)度方案前汛期、主汛期、后汛期校核洪水對(duì)應(yīng)的水庫(kù)最高水位均不高于水庫(kù)校核洪水位1087.44m，滿足水庫(kù)自身防洪安全要求。

5.防洪調(diào)度方案選擇

5.1從水庫(kù)防洪安全分析

各方案均滿足水庫(kù)自身防洪安全要求。

5.2從占用興利庫(kù)容情況分析

各方案主要在主汛期占用水庫(kù)興利庫(kù)容，隨著防洪標(biāo)準(zhǔn)提高，各方案占用興利庫(kù)容的程度逐漸加大，其中方案一和方案二影響興利庫(kù)容相對(duì)較小，方案三和方案四明顯增加，且影響程度較大。

5.3從城市供水安全角度分析

從歷年供水情況分析，方案三和方案四將會(huì)對(duì)W市飲水安全產(chǎn)生影響。

結(jié)論：本水庫(kù)在承擔(dān)防洪任務(wù)同時(shí)，將會(huì)對(duì)城市飲水安全造成一定影響。通過(guò)初步分析，4組方案中方案一和方案二占用水庫(kù)興利庫(kù)容相對(duì)較小，對(duì)城市供水影響程度相對(duì)較低。在考慮W市飲水安全基礎(chǔ)上，本水庫(kù)最終選擇防御重現(xiàn)期20年一遇洪水的防洪調(diào)度方案。

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【文章編號(hào)】1006-2688（2017）07-0056-03

【作者簡(jiǎn)介】江曉銳（1980-），男，新疆伊犁人，工程師，主要研究方向：水資源規(guī)劃、水利動(dòng)能。endprint