某水庫汛限水位探析

【摘要】某水庫主要承擔(dān)灌溉、防洪、發(fā)電等綜合利用任務(wù)，水庫泄洪建筑物主要由岸邊溢洪道、中孔泄洪洞和底孔放空洞組成。結(jié)合工程特點(diǎn)，本文按照防洪庫容與興利庫容的不同結(jié)合方式，在滿足興利要求基礎(chǔ)上，就防洪高水位及汛限水位按防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合、部分結(jié)合、完全不結(jié)合擬定三組方案，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，最終按完全結(jié)合方式選擇水庫汛限水位。在此基礎(chǔ)上按照各泄洪建筑物型式、尺寸進(jìn)行調(diào)洪演算分析，最終確定水庫設(shè)計(jì)（校核）洪水位。

【關(guān)鍵詞】水庫；水位；探析

一、基本概況

某水庫主要承擔(dān)灌溉、防洪、發(fā)電等綜合利用任務(wù)。工程等別為Ⅰ等工程，工程規(guī)模為大（1）型，其主要建筑物為1級(jí)建筑物，次要建筑物為3級(jí)建筑物。推薦方案擋水大壩為混凝土面板堆石壩，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為10000年一遇。下游防洪保護(hù)對(duì)象防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，水庫設(shè)置防洪庫容0.78億m3。電站裝機(jī)容量750MW。

二、泄洪建筑物

水庫泄洪建筑物主要由岸邊溢洪道、中孔泄洪洞和底孔放空洞組成，泄水建筑物尺寸如下：

岸邊溢洪道：堰頂高程1685m，堰寬25m（2×12.5m）；

中孔泄洪洞：進(jìn)口底板高程1625m，出口底板高程1620m，工作閘門孔口尺寸5.5m×6.0m（b×h）；

放空兼排沙洞：進(jìn)口底板高程1570m，出口底板高程1565m，工作閘門孔口尺寸4.5m×6.0m（b×h）。

設(shè)計(jì)及校核工況下泄流方式：岸邊溢洪道+中孔泄洪洞。

三、水庫防洪調(diào)度運(yùn)用方式

推薦采用固定泄量調(diào)度運(yùn)用方式，定泄流量為1550m3/s，汛期通過水位控制預(yù)留防洪庫容0.78億m3，以實(shí)現(xiàn)水庫防洪調(diào)度，防洪庫容運(yùn)用時(shí)間為6月～8月。

四、汛限水位方案擬定

按照防洪庫容與興利庫容不同的結(jié)合方式，在滿足興利要求基礎(chǔ)上，就防洪高水位及防洪限制水位按防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合、部分結(jié)合、完全不結(jié)合擬定三組方案，即：

方案一：考慮防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合，擬定防洪高水位為1700m（與正常蓄水位相同），相應(yīng)汛限水位為1694m；

方案二：考慮防洪庫容與興利庫容部分結(jié)合，防洪高水位在正常蓄水位基礎(chǔ)上抬高1m，擬定防洪高水位為1701m，相應(yīng)汛限水位1695.3m；

方案三：考慮防洪庫容與興利庫容完全不結(jié)合，擬定防洪高水位為1705m，相應(yīng)汛限水位1700m（與正常蓄水位相同）。

五、汛限水位選擇

上述擬定三組方案預(yù)留防洪庫容均為0.78億m3，防洪效益基本相同。從各方案動(dòng)能指標(biāo)來看，隨著汛限水位抬高，電量有所增加，但壩高也隨之抬高（三組方案壩頂高程分別為1707m、1708m、1712m），投資相應(yīng)有所增加。從各方案經(jīng)濟(jì)性來看，三組方案經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值分別為217819萬元、214224萬元、199793萬元，其中方案1（完全結(jié)合方案）和方案2（部分結(jié)合方案）經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較優(yōu)；從差額內(nèi)部收益率比較來看，方案2-方案1差額內(nèi)部收益率為極小值，說明方案1優(yōu)于方案2；方案3-方案1差額內(nèi)部收益率為極小值，說明方案1優(yōu)于方案3，三組方案中方案1最優(yōu)。本工程為壩高超過200m的砼面板超高壩，具有一定技術(shù)難度，雖然在地形地質(zhì)條件上無制約因素，但隨著壩高增加技術(shù)難度也隨之增加。從工程經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)難度等方面綜合考慮，選擇方案1，即防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合方案作為推薦方案，相應(yīng)汛限水位為1694m，防洪高水位為1700m。不同汛限水位方案特征指標(biāo)見表1。

六、推薦方案洪水調(diào)節(jié)

水庫年最大洪水主要發(fā)生在6月～8月份，推薦防洪限制水位為1694m，防洪高水位為1700m。起調(diào)水位與防洪限制水位相同，以庫水位變化結(jié)合水庫防洪允許泄量為控制條件進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，采用水庫泥沙淤積50年剩余庫容進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)。當(dāng)洪水來臨，天然入庫流量Q入小于水庫允許泄量q允（1550m3/s）時(shí)，來多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，維持汛限水位不變；隨著洪水流量增大，當(dāng)Q入大于q允但庫水位低于防洪高水位1700m時(shí)，下泄流量仍控制不超過水庫防洪允許泄量；隨著入庫洪水流量的繼續(xù)增大，水庫水位達(dá)到并超過防洪高水位，若此刻泄洪建筑物的泄流能力小于入庫洪峰流量，則按泄洪建筑物的泄流能力自由下泄，否則，下泄流量控制不超過入庫洪峰流量，避免出現(xiàn)人造洪峰；隨著入庫洪水開始逐漸減小后，水庫水位上升速度減慢，當(dāng)泄洪建筑物泄流能力等于入庫洪水時(shí)，水庫水位達(dá)到最高水位；隨著入庫洪水流量的繼續(xù)減小，水庫仍按照泄洪建筑物泄流能力下泄，以使水庫水位盡快下降至汛限水位，準(zhǔn)備迎接下一場洪水。按照各泄洪建筑物型式、尺寸進(jìn)行調(diào)洪演算，設(shè)計(jì)工況（P=0.1%）最高洪水位1700m，校核工況（P=0.01%）最高洪水位1701.49m。

作者簡介：江曉銳（男），1980年9月，新疆伊犁，漢，單位：新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃所，職稱與職務(wù)：高級(jí)工程師，主要研究方向：水資源規(guī)劃、水利動(dòng)能。