淺談水利工程防洪與興利結(jié)合的問題

石 浩

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

淺談水利工程防洪與興利結(jié)合的問題

石 浩

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

防洪與興利有機(jī)結(jié)合，對工程的設(shè)計是比較關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。防洪和興利的結(jié)合方式有三種：①防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合②防洪庫容與興利庫容部分結(jié)合③防洪庫容與興利庫容完全不結(jié)合。從節(jié)約工程投資的角度盡可能的讓防洪與興利結(jié)合。根據(jù)水庫的來水及需水過程，在不設(shè)置防洪限制水位的情況下，以滿足需求而確定的正常蓄水位為基礎(chǔ)，在設(shè)計保證率下如后汛期(汛限時段外)主要蓄水期保證供水后能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全結(jié)合的方式；如保證供水后仍有多余水量，但不能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利部分結(jié)合的方式；如保證供水后無多余水量或保證不了供水需求，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全不結(jié)合的方式。

防洪庫容；興利庫容；防洪限制水位；防洪高水位

0 引 言

大中型水利工程的任務(wù)往往都不是單一的，通常同時具有多項任務(wù)，當(dāng)一個水利工程同時具有防洪和供水任務(wù)時，怎么將防洪與興利的有機(jī)結(jié)合是一個工程設(shè)計的關(guān)鍵，文章以貴州省荔波縣三荔水庫工程為例，對水利工程防洪與興利的結(jié)合問題進(jìn)行探討。

1 基本概況

三荔水庫壩址位于貴州省荔波縣城東北部玉屏鎮(zhèn)的樟江干流上，壩址以上集水面積980km2，主河道河長52.2km，主河道平均坡降5.66‰；距荔波縣城約18km，距防洪控制斷面荔波水文站21.7km，荔波水文站控制集水面積1213km2，壩址以上多年平均降水量1384.2mm，多年平均來水量為23.8m3/s，多年平均徑流量為75020萬m3。三荔水庫的功能為防洪、城市供水及漂流供水，總供水量8855萬m3/a，其中城市供水量3255萬m3/a，漂流供水5600萬m3/a。水庫正常蓄水位488m，正常蓄水位以下庫容2999萬m3；死水位469m，死庫容386萬m3，興利庫容2613萬m3，庫容系數(shù)3.5%，具有季調(diào)節(jié)性能。通過修建三荔水庫，將荔波縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)由20a提高到50a一遇，水庫防洪限制水位488m，防洪高水位495.55m，防洪庫容2382萬m3。

2 徑流計算

三荔水庫壩址下游荔波縣城設(shè)有荔波水文站，具有1961-2014年實測徑流資料系列，該站資料系列較長，資料的可靠性、一致性、代表性較好，滿足規(guī)范要求；因此，三荔水庫壩址徑流以荔波水文站為依據(jù)站，按面積比擬并考慮面上降水及徑流系數(shù)修正，通過計算壩址以上多年平均來水量為23.8m3/s，多年平均徑流量為75020萬m3。

3 興利調(diào)節(jié)計算

根據(jù)需水預(yù)測成果，三荔水庫城市毛需水量為3255萬m3(P=95%)；生態(tài)環(huán)境水按壩址處多年平均來水量的10%計，需下放環(huán)境水量為7502萬m3；另外還要在4月15日-10月15日每天10小時下放8.5m3/s的漂流流量，漂流用水量為5600萬m3；環(huán)境用水考慮與漂流用水結(jié)合，扣除漂流用水與環(huán)境用水重疊水量1567萬m3，三荔水庫需承擔(dān)的供水量=3255+7502+5600-1567=14790萬m3，年內(nèi)分配過程見表1。

表1 三荔水庫需水過程表

根據(jù)三荔水庫長系列壩址徑流來水過程，扣除流域內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展用水，結(jié)合需水過程進(jìn)行時歷法長系列興利調(diào)節(jié)計算，在不設(shè)置防洪限制水位的前提下，滿足供水需水，需要的正常蓄水位蓄水位為488m。

4 汛限時段的確定

樟江流域5—10月為汛期，一般從5月份開始相繼有洪水出現(xiàn)，到10月份基本結(jié)束。年最大洪峰主要集中在6-8月，其次是5-10月。從荔波水文站洪峰流量散點(diǎn)圖可以看出在5、6、7、8月份發(fā)生的洪水不僅次數(shù)頻繁而且洪峰量大。

從散點(diǎn)圖來看，本工程的汛限時段定為5-8月。

圖1 荔波水文站洪峰流量散點(diǎn)圖

5 防洪庫容的確定

洪水遭遇考慮兩種組合：①壩址相應(yīng)、區(qū)間同頻；②壩址同頻、區(qū)間相應(yīng)。荔波縣城的現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，安全過流能力為2410m3/s；當(dāng)發(fā)生“壩址相應(yīng)、區(qū)間同頻”的洪水組合時，區(qū)間來水洪峰流量為932m3/s，則三荔水庫安全泄量為1478m3/s，荔波縣城由20a提高到50a防洪標(biāo)準(zhǔn)需要的防洪庫容為1335萬m3；當(dāng)發(fā)生“壩址同頻、區(qū)間相應(yīng)”的洪水組合時，區(qū)間來水洪峰流量為840m3/s，則三荔水庫安全泄量為1570m3/s，荔波縣城由20a提高到50a防洪標(biāo)準(zhǔn)需要的防洪庫容為2382萬m3；因此，對縣城防洪不利的洪水組合為“壩址同頻、區(qū)間相應(yīng)”，需要的防洪庫容為2382萬m3。

6 防洪限制水位的確定

通常情況下，調(diào)節(jié)性較差，且供水過程比較均勻，防洪和興利是可以結(jié)合的(完全結(jié)合或部分結(jié)合)。但三荔水庫的供水過程是不均勻的，主要是因為漂流用水量大，且主要集中在4-10月，其中后汛期9月、10月的用水量已大于入庫的來水量，也就是說9-3月這一時段水庫沒有多余的水來充蓄，而且還需要動用興利庫容來滿足用水需求，如果采用防洪與興利結(jié)合的方式，勢必減少水庫的可供水量。在滿足水庫供水功能最低正常蓄水位488m的情況下，經(jīng)濟(jì)合理便是采用防洪與興利完全不結(jié)合的方式，即防洪限制水位等于正常蓄水位488m；當(dāng)正常蓄水位抬高后，因后汛期來水量小于用水量，降低防洪限制水位將減少可供水量，抬高防洪限制水位可以增加供水量，但必然會增加工程投資。因此，在滿足水庫的防洪與供水任務(wù)的前提下，從工程的經(jīng)濟(jì)性來講，采用防洪與興利完全不結(jié)合的方式，即防洪限制水位與正常蓄水位齊平。

7 防洪與興利結(jié)合問題

三荔水庫工程是綜合性的水利工程，其功能為防洪、城市供水及漂流供水。防洪和興利的結(jié)合方式有三種：①防洪與興利完全結(jié)合，即防洪庫容全部放在正常蓄水位以下；②防洪與興利部分結(jié)合，即防洪庫容部分放在正常蓄水位以下，部分放在正常蓄水位以上；③防洪與興利完全不結(jié)合，即防洪庫容全部放在正常蓄水位以上；從工程的經(jīng)濟(jì)性來講，盡可能的讓防洪與興利結(jié)合。

通常情況下，調(diào)節(jié)性能較差，且供水過程比較均勻，防洪和興利是可以結(jié)合的。因三荔水庫的供水過程不均勻，特別是汛限時段外的主要蓄水期9-10月漂流用水量較大，使得9 -10月的用水量已大于入庫的來水量，需動用興利庫容來滿足用水需求，如果防洪與興利采取結(jié)合的方式，勢必帶來11-4月主要供水期無法保證供水任務(wù)。在這種情況下，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全不結(jié)合的方式。如水庫的供水過程是均勻的，主要蓄水期9-10月保證供水后能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全結(jié)合的方式；如主要蓄水期9-10月保證供水后仍有多余水量，但不能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利部分結(jié)合的方式。

8 結(jié) 論

大中型水利工程的任務(wù)往往都不是單一的，當(dāng)它同時具有防洪和供水任務(wù)時，在保證下游防洪安全的前提下，又不影響水庫的供水任務(wù)，也就是說怎么將防洪與興利有機(jī)結(jié)合，對工程的設(shè)計是比較關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。根據(jù)水庫的來水及需水過程，在不設(shè)置防洪限制水位的情況下，以滿足需求而確定的正常蓄水位為基礎(chǔ)，在設(shè)計供水保證率下如后汛期主要蓄水期(汛限時段外)保證供水后能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全結(jié)合的方式；如后汛期主要蓄水期保證供水后仍有多余水量，但不能蓄滿，水庫應(yīng)采取防洪與興利部分結(jié)合的方式；如后汛期主要蓄水期保證供水后無多余水量或者保證不了供水需求，水庫應(yīng)采取防洪與興利完全不結(jié)合的方式。

[1]胡振鵬，馮尚友.綜合利用水庫防洪與興利矛盾的多目標(biāo)風(fēng)險分析[J].武漢水力電力學(xué)院學(xué)報，1989(01):71-79.

[2]牛國強(qiáng).水庫規(guī)劃中防洪與興利的綜合研究[J].水利水電技術(shù)，1995(12):40-43,31.

[3]蔡紅萍.解決澇河水庫防洪與興利矛盾的方案分析[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003(12):175-178.

1007-7596(2017)08-0118-03

2017-07-28

石浩(1978-)，男，貴州松桃人，高級工程師，研究方向為水資源、水利工程、水庫等。

TV697.1

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