雙塔水庫調(diào)整汛限水位的可能性探討

(甘肅省疏勒河流域水資源管理局，甘肅 玉門 735211)

1 基本情況

雙塔堡水庫位于甘肅省河西走廊疏勒河中游的酒泉市瓜州縣城以東48km處的亂山子峽口。雙塔水庫最大壩高26.80m，壩頂高程1332.80m，黏土心墻頂高程1331.80m。死水位1317.50m，汛期限制水位1326.20m，正常蓄水位1330.30m，設(shè)計(jì)洪水位1330.60m，校核洪水位1331.80m。最初按50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2000年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)校核。設(shè)計(jì)總庫容2.40億m3，設(shè)計(jì)控制灌溉面積46萬畝。雙塔水庫是新中國成立后甘肅興建的第一座以灌溉、防洪等綜合利用為主的大(2)型水庫。

受當(dāng)時(shí)條件限制，水庫建成后，由于設(shè)計(jì)、施工都存在一定問題，致使工程不但未能達(dá)到設(shè)計(jì)效益，且一直在病險(xiǎn)狀態(tài)下運(yùn)行。水庫最大蓄水庫容為1.19億m3。

為確保工程安全，逐步達(dá)到設(shè)計(jì)效益，工程經(jīng)過4次除險(xiǎn)加固處理，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但水庫規(guī)模和特征水位沒有變動，仍沿用第一次除險(xiǎn)加固后的成果。

2 實(shí)測雙塔水庫特征水位及特征庫容

根據(jù)2017年9月最新實(shí)測庫容成果，截至目前，死水位1317.50m以下的死庫容已減少至0.20萬m3，與2005年9月成果相近；死水位1317.50m與正常蓄水位1330.30m間的興利庫容已減少至7221萬m3，較2005年9月的興利庫容10109萬m3減少29%；汛限水位1326.20m與校核洪水位1331.80m間的調(diào)洪庫容已減少至10775萬m3，較2005年9月的調(diào)洪庫容11877萬m3減少9%；校核洪水位1331.80m以下的總庫容已減少至11846萬m3，較2005年9月的總庫容14760萬m3減少20%；正常蓄水位1330.30m與汛限水位1326.20m之間的共用庫容已減少至6150萬m3，較2005年9月的共用庫容7226萬m3減少15%；正常蓄水位1330.30m與校核洪水位1331.80m之間的庫容已減少至4625萬m3，較2005年9月正常蓄水位1330.30m以上的庫容4651萬m3減少26萬m3，減少1%。總庫容已減少至11846萬m3，減少20%。

根據(jù)2017年9月最新實(shí)測庫容成果，維持水庫的特征水位不變，則特征庫容值變化如下：死水位1317.50m，死庫容0.20萬m3；正常蓄水位1330.30m，興利庫容7221萬m3；校核洪水位1331.80m，總庫容11846萬m3；汛限水位1326.20m，校核洪水位1331.80m，調(diào)洪庫容10775萬m3；共用庫容6150萬m3。

與1960年水庫總庫容2.40億m3比較，水庫總庫容減少50%以上；與1974年水庫總庫容2億m3比較，水庫總庫容減少41%。

因此，水庫的死庫容已接近淤完，后期水庫淤積直接減少了興利庫容。

3 調(diào)洪演算結(jié)果

根據(jù)雙塔水庫工程規(guī)模，洪水標(biāo)準(zhǔn)采用經(jīng)甘肅省發(fā)展和改革委員會批復(fù)的甘肅省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院編制完成的《甘肅省疏勒河雙塔水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》(以下簡稱《初設(shè)報(bào)告》)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并采用新的洪水過程線復(fù)核成果，100年一遇設(shè)計(jì)洪水最大洪峰流量551m3/s，2000年一遇校核洪水其最大洪峰流量1020m3/s。汛限水位確定為1326.20m。

根據(jù)《初設(shè)報(bào)告》，雙塔水庫汛限水位為1326.20m，當(dāng)有100年一遇及以上洪水入庫時(shí)，起調(diào)水位1326.20m，水庫只開啟2號溢洪道泄洪；當(dāng)庫水位超過正常蓄水位1330.30m，庫水位有上漲趨勢，達(dá)到1330.40m時(shí)，須打開全部1號溢洪道閘門暢泄排洪。輸水洞不承擔(dān)泄洪任務(wù)。以1326.20m為起調(diào)水位，按照以上制定的調(diào)洪原則，對設(shè)計(jì)洪水、校核洪水分別進(jìn)行調(diào)洪演算，得出各調(diào)洪原則下調(diào)洪成果如下：

a.汛限水位為1326.20m，當(dāng)有100年一遇的設(shè)計(jì)洪水入庫時(shí)，起調(diào)水位1326.20m，水庫只開啟2號溢洪道泄洪；當(dāng)庫水位超過正常蓄水位1330.30m，庫水位有上漲趨勢，達(dá)到1330.40m時(shí)，須打開全部1號溢洪道閘門暢泄排洪。輸水洞不承擔(dān)泄洪任務(wù)。

最大入庫流量551m3/s；最大出庫流量540.60m3/s；最大蓄水量7499萬m3；最高水位1330.40m；調(diào)洪庫容6429萬m3。

b.汛限水位為1326.20m，當(dāng)有2000年一遇校核洪水入庫時(shí)，起調(diào)水位1326.20m，水庫只開啟2號溢洪道泄洪；當(dāng)庫水位超過正常蓄水位1330.30m，庫水位有上漲趨勢，達(dá)到1330.40m時(shí)，須打開全部1號溢洪道閘門暢泄排洪。輸水洞不承擔(dān)泄洪任務(wù)。

最大入庫流量1020m3/s；最大出庫流量857.80m3/s；最大蓄水量11149萬m3；最高水位1331.60m；調(diào)洪庫容10079萬m3。

4 可行性分析

水庫設(shè)計(jì)洪水位為1330.40m，相應(yīng)庫容7499萬m3(其中調(diào)洪庫容6429萬m3)，相應(yīng)泄洪流量540.60m3/s，其中2號溢洪道最大泄量270m3/s，1號溢洪道最大泄量270.60m3/s，相應(yīng)總泄量858m3/s，其中2號溢洪道最大泄量391m3/s，1號溢洪道最大泄量467m3/s。

1977年10月，在《甘肅省安西縣雙塔堡水庫加固處理設(shè)計(jì)修改報(bào)告》中，設(shè)計(jì)洪水位為1330.50m，校核洪水位為1331.80m。

2000年3月，甘肅省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院完成的《甘肅省安西縣雙塔水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中，設(shè)計(jì)洪水位為1330.60m，校核洪水位為1331.80m。

經(jīng)采用甘肅省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院勘測處2017年9月最新實(shí)測的庫容曲線進(jìn)行計(jì)算雙塔水庫調(diào)洪復(fù)核，水庫設(shè)計(jì)洪水位為1330.40m，校核洪水位為1331.60m。此成果之所以小于前幾次調(diào)洪成果，主要原因是新建的2號溢洪道凈寬較原非常溢洪道增加4.50m，使各高程泄量普遍增大。以1332.00m高程為例，原采用的泄流量396m3/s增加到438m3/s，泄流量增加了42m3/s，增大幅度為11%。

綜上所述，雙塔水庫第四次除險(xiǎn)加固工程實(shí)施后，新建2號溢洪道凈寬增加了4.50m，對雙塔水庫安全運(yùn)行提供了更易操作、更為可靠的保障。

按照《初設(shè)報(bào)告》已確定的雙塔水庫的洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)洪原則，采用設(shè)計(jì)水平年2025年的預(yù)測庫容曲線及除險(xiǎn)加固后的泄流能力，洪水調(diào)節(jié)成果為當(dāng)雙塔水庫起調(diào)水位為1328.50m，最大出庫流量865.60m3/s(其中1號溢洪道泄流量470.90 m3/s、2號溢洪道泄流量394.7 0m3/s)，最大蓄水量1.02億m3，調(diào)洪庫容7871萬m3，最高蓄水位1331.61m，低于校核洪水位1331.80m。水庫汛限水位對水庫調(diào)蓄庫容有很大影響，進(jìn)而影響水庫供水能力?？紤]到雙塔水庫第四次除險(xiǎn)加固已經(jīng)完成，2號溢洪道總凈寬由原狀的12m增加到16.50m，底坎高程為1326.20m，水庫的泄洪建筑物改擴(kuò)建后，泄流能力有所增加，水庫防洪能力有所提高，經(jīng)對2000年一遇洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，當(dāng)水庫主汛期汛限水位提高到1328.50m時(shí)，雙塔水庫的校核洪水位1331.61m低于目前運(yùn)行的校核洪水位1331.80m。因此，調(diào)整雙塔水庫汛限水位是可行的。

5 結(jié) 論

a. 2017年9月，甘肅省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院對雙塔水庫地形進(jìn)行了實(shí)測，庫容曲線經(jīng)與其他年份實(shí)測成果分析比對后，認(rèn)為是合理的。2017年最新實(shí)測庫容與2005年成果對比，死水位1317.5m以下庫容幾乎均為0；興利庫容為7221萬m3，較2005年的興利庫容10109萬m3減少了2888萬m3，減少幅度29%；調(diào)洪庫容為10775萬m3，較2005年的調(diào)洪庫容11877萬m3減少了1102萬m3，減少幅度9%；總庫容為11846萬m3，較2005年的總庫容14760萬m3減少了2914萬m3，減少幅度20%；共用庫容為6150萬m3，較2005年的共用庫容7226萬m3減少了1076萬m3，減少幅度15%。

b.經(jīng)采用2017年9月實(shí)測庫容曲線進(jìn)行調(diào)洪復(fù)核，雙塔水庫設(shè)計(jì)洪水位為1330.40m，校核洪水位為1331.60m。均低于水庫目前采用的設(shè)計(jì)洪水位1330.60m，校核洪水位1331.80m。說明雙塔水庫經(jīng)過第四次除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施，新建的2號溢洪道凈寬較原非常溢洪道的12m增加4.50m，達(dá)到16.50m，泄流量增大10.60%。雙塔水庫在抵御設(shè)計(jì)、校核標(biāo)準(zhǔn)下的洪水時(shí)，水庫是安全可靠的。

c.經(jīng)預(yù)測，到設(shè)計(jì)水平年2025年時(shí)，庫內(nèi)淤積量將增加1071萬m3，絕大部分淤落在興利庫容范圍內(nèi)，水庫的調(diào)蓄能力將進(jìn)一步降低，供水能力隨之下降，將導(dǎo)致雙塔灌區(qū)缺水量進(jìn)一步增加。雙塔水庫按現(xiàn)狀汛限水位運(yùn)行，到設(shè)計(jì)水平年2025年時(shí)，年均缺水量3960萬m3，平均棄水量11169萬m3，年均缺水率為19%；而調(diào)整汛限水位后，年均缺水量2492萬m3，平均棄水量9701萬m3，年均缺水率為12%。由此可見，調(diào)整汛限水位對減少年均灌溉缺水量、減少過度棄水、減少年均缺水率有很大的提升作用。因此，為了提高雙塔水庫灌溉供水保證率，調(diào)整汛限水位是十分必要的。

經(jīng)論證，雙塔水庫調(diào)整汛限水位后，校核洪水位低于現(xiàn)狀的1331.80m。因此，調(diào)整汛限水位是可行的。

d.雙塔水庫調(diào)整汛限水位，通過方案的論證，主汛期汛限水位調(diào)整至1327.50m，較現(xiàn)狀1326.20m提高1.30m，次汛期汛限水位提高到1329.50m。

6 建 議

自2005年以來，河西內(nèi)陸河地區(qū)處于豐水期，雙塔水庫每年入庫水量都大于3.83億m3，超過多年平均水量3.41億m3達(dá)12%以上。河流的豐枯周期是逐步變化的，未來向平枯水量發(fā)展也是必然的。因此，目前必須要在灌區(qū)大力開展節(jié)水活動，壓縮灌溉面積，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁耗水型工業(yè)企業(yè)入駐。通過控制用水總量、調(diào)節(jié)用水過程、合理配置水資源等措施，減少供水壓力。

另外，根據(jù)設(shè)計(jì)水平年2025年庫容預(yù)測成果，到設(shè)計(jì)水平年2025年時(shí)，庫內(nèi)淤積量增加了1071萬m3，每年平均淤積量為134萬m3，其中正常蓄水位1330.30m以下的庫容僅為6150萬m3，水庫的調(diào)蓄能力將進(jìn)一步降低，將導(dǎo)致雙塔灌區(qū)缺水量進(jìn)一步增加。建議在加大雙塔水庫調(diào)蓄力度、監(jiān)測雙塔水庫淤積發(fā)展規(guī)律的條件下，開展以清淤為目的的相關(guān)研究工作，使這座“河西明珠”永遠(yuǎn)為所在地區(qū)發(fā)出綠寶石般的光芒。