英德市上空水庫(kù)防洪調(diào)度方案研究

潘冬梅

（英德市水利工程管理事務(wù)中心,廣東 英德 513000）

1 引言

水庫(kù)具有良好的防洪、蓄水效益,可在一定程度上保護(hù)下游居民免受洪水災(zāi)害[1-3]。一些具有灌溉作用的水庫(kù)在防洪調(diào)度時(shí)需要以安全為第一要義。不合理的調(diào)度方案將造成洪水下泄不及時(shí),或下泄量過(guò)大,對(duì)居民安全生產(chǎn)生活造成威脅。水流過(guò)程變化復(fù)雜,需要充分考慮水庫(kù)的運(yùn)行方式保證安全的前提下,盡可能安全、興利相協(xié)調(diào)[4-7]。因此,提前制定防洪規(guī)劃,便于洪水暴發(fā)時(shí)及時(shí)采取措施是非常必要的[8-10]。英德市上空水庫(kù)具有良好的灌溉、防洪、發(fā)電效益,以英德市上空水庫(kù)為例,對(duì)水庫(kù)防洪調(diào)度方案進(jìn)行分析。

2 工程概況

英德市上空水庫(kù)是一座以灌溉為主,兼具供水、發(fā)電的中型水庫(kù)。水庫(kù)建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)灌溉面積3.19 萬(wàn)畝,其中開(kāi)荒地1.38 萬(wàn)畝,改善灌溉面積0.54 萬(wàn)畝,灌區(qū)配套工程于2016 年建設(shè)完成,目前,水庫(kù)可達(dá)到灌溉面積2.5 萬(wàn)畝。壩后一級(jí)電站總裝機(jī)2 臺(tái)×400 kW,共800 kW,設(shè)計(jì)年發(fā)電量225 萬(wàn)kW·h。上空水庫(kù)工程建設(shè)對(duì)英德市橫石水鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著極大的作用。根據(jù)規(guī)劃條件,上空水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇（P=2%）,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 年一遇（P=0.2%）。

續(xù)表1

3 流域水文氣象條件分析

3.1 流域特性

英德市上空水庫(kù)在北江水系翁江的二級(jí)支流上,位于英德市橫石水鎮(zhèn)境內(nèi),距英德城區(qū)約7 7km,距橫石水鎮(zhèn)政府約7 km,壩址位于黃竹溪下游。壩址以上集雨面積58.5 km2。水庫(kù)集水區(qū)域內(nèi)地形為高丘陵,局部為低丘,植被良好,土壤多為粘壤土,但仍有部分山體巖體裸露,透水性中等。

3.2 水文氣象特性

上空水庫(kù)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),雨量充沛,季節(jié)性氣候明顯,洪水期多發(fā)生在5 月～7 月、洪水暴漲暴落,歷時(shí)較短,根據(jù)城水文站（距壩址6 km）實(shí)測(cè)降雨量資料可知：該流域多年平均降雨量920 mm,多年平均徑流深1200 mm,多年平均水面蒸發(fā)量1200 mm,年最大降雨量2644.2 mm,年最小降雨量1343.3 mm,多年平均氣溫20.8℃,絕對(duì)最高氣溫38.9℃,極端最低氣溫-4.8℃,多年平均最大風(fēng)速14.7m/s,最大風(fēng)力10 級(jí),最大風(fēng)速23 m/s。

3.3 徑流

根據(jù)原設(shè)計(jì)方案英德市上空水庫(kù)壩址多年平均流量2.23 m3/s,多年平均徑流量0.702 億m3。上空水庫(kù)壩址不同頻率年平均流量見(jiàn)表2。

表2 上空水庫(kù)各頻率年徑流量成果表

根據(jù)表1 中的數(shù)據(jù),分別取頻率P=10%為豐水年,頻率P=50%為平水年,頻率P=90%為枯水年,則相應(yīng)豐、平、枯水年的設(shè)計(jì)年平均流量分別為3.39 m3/s、2.11 m3/s、1.21 m3/s；年徑流量分別為1.07 億m3、0.67 億m3、0.38 億m3。

表1 上空水庫(kù)特征水位

3.4 洪水

上空水庫(kù)缺乏完整雨量資料,集雨面積?。‵=58.5 km2）。綜合考慮采用綜合單位線和推理公式法計(jì)算洪水過(guò)程,計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 上空水庫(kù)暴雨有關(guān)參數(shù)

從表3 可知,年最大24 h 降雨量均值為139 mm,年最大72 h 降雨量均值為188 mm。實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示最大24 h降雨量均值為109.57 mm,最大72 h 降雨量均值為195.45 mm,雖然最大24 h 降雨量相差較大,但最大72 h 降雨量較為接近,考慮到實(shí)測(cè)降雨量資料系列較短,并且2003 年版《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料分析而得,其計(jì)算結(jié)果可靠,因此,本次采用2003 年《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)、校核洪水計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 設(shè)計(jì)、校核洪水洪峰流量成果表

從表3 中可知,兩種方法計(jì)算的Qm值相差均小于20%（P=2%時(shí)為15.5%,P=0.2%時(shí)為19.99%）,符合要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用偏于安全成果,故本次復(fù)核采用廣東省推理公式法（1988 年修訂）計(jì)算的設(shè)計(jì)和校核洪水成果,即設(shè)計(jì)洪水（2%）洪峰流量為864 m3/s,校核洪水（0.2%）洪峰流量為1262 m3/s。

4 水庫(kù)調(diào)度

4.1 水庫(kù)調(diào)度原則

水庫(kù)調(diào)度首先需要考慮安全性,在保證安全的條件下盡可能發(fā)揮水庫(kù)的發(fā)電、灌溉等效益,興利效益小于安全防護(hù)。水庫(kù)在運(yùn)行期間,水位不得低于死水位139.3 m；在漲水的過(guò)程中,入庫(kù)流量需要大于下泄流量；在退水過(guò)程中不可加大閘門(mén)開(kāi)度,避免造成下游洪災(zāi)。在汛期首次開(kāi)閘泄洪前,需要放信號(hào)水30 min。在滿足相關(guān)調(diào)度原則的基礎(chǔ)上,避開(kāi)閘門(mén)振動(dòng)區(qū),盡可能降低閘門(mén)操作次數(shù)。

4.2 水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃

根據(jù)英德市上空水庫(kù)多年數(shù)據(jù)資料,水庫(kù)汛期為5 月～10 月,枯期為11 月～次年4 月。為了提高水庫(kù)的發(fā)電效益,在枯期將水位控制在155.0 m～160.0 m 之間,以保證農(nóng)業(yè)用水需求；汛期水位控制在160.0 m～169.0 m 之間,電站可滿發(fā)。根據(jù)水庫(kù)實(shí)際情況,每年5 月為供水期,可通過(guò)提高發(fā)電負(fù)荷降低水庫(kù)水位,在蓄水期將結(jié)合實(shí)際來(lái)水情況,將水位維持在160.0 m 附近。

水庫(kù)的調(diào)蓄流量用“Q”表示,是閘門(mén)操作的主要判斷指標(biāo)。

式中：Q入庫(kù)、Q發(fā)電、Q泄洪為入庫(kù)、發(fā)電、泄洪流量,m2/s；V時(shí)段末、V時(shí)段前為當(dāng)前、前一段時(shí)間庫(kù)容,m2；t為時(shí)段長(zhǎng),s。

4.3 洪水調(diào)度計(jì)算及控制

（1）一般情況下宜每1 h 觀測(cè)、記錄庫(kù)水位；當(dāng)水位變幅較大時(shí),宜每10 min 觀測(cè)、記錄一次。

（2）時(shí)段入庫(kù)流量用每時(shí)段當(dāng)前庫(kù)容和前一時(shí)段的庫(kù)容之差處以時(shí)段時(shí)間,并加上發(fā)電、泄洪流量確定。即：

（3）當(dāng)前時(shí)段的入庫(kù)流量大于上一時(shí)段的入庫(kù)流量時(shí)為漲水,反之為落水。

（4）當(dāng)水位達(dá)到控制水位的上、下限時(shí)或者水位變幅較大時(shí),需要計(jì)算入庫(kù)流量和發(fā)電流量之間的差值,根據(jù)該差值確定閘門(mén)開(kāi)度以保證水位向反方向發(fā)展,從而控制水位。

（5）當(dāng)根據(jù)降水資料要遭遇較大洪水時(shí),可提前開(kāi)啟閘門(mén)降低水位至166.5 m,迎接洪水。在流域無(wú)降雨的情況下,根據(jù)洪水退水過(guò)程,適時(shí)關(guān)閉泄洪設(shè)施,攔蓄洪尾發(fā)電,提高水能利用。

4.4 枯水期水庫(kù)調(diào)度

由于英德市上空水庫(kù)要保證英德市橋頭、橫石水鎮(zhèn)飲用水和橫嶺、溪北、橫石居委、江古山四個(gè)村農(nóng)田灌溉用水的任務(wù),水庫(kù)枯水期水位盡量控制在160 m 運(yùn)行,從先飲用后灌溉的原則進(jìn)行調(diào)度。灌溉用水由鎮(zhèn)政府和村委協(xié)調(diào),采取分村、分片、分區(qū)進(jìn)行輪換節(jié)水灌溉,從而達(dá)到水庫(kù)調(diào)度目的,做到飲水灌溉兩不誤。

4.5 防汛應(yīng)急預(yù)案

水位達(dá)到汛限水位170.5 m 時(shí),指揮部成員、管理所領(lǐng)導(dǎo)班組成員日夜在水庫(kù)壩區(qū)值班巡邏,觀察水位變化情況,并視天氣情況做好排洪工作,排洪前通知下游低洼位置的群眾做好轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備工作。

當(dāng)水位達(dá)到170.5 m 以上,排洪后水位仍不能降低時(shí),應(yīng)立即報(bào)市三防指揮部,同時(shí)采取必要措施,及時(shí)做好下游群眾轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備工作。

水庫(kù)下游群眾緊急轉(zhuǎn)移安排（由橫石水鎮(zhèn)人民政府按實(shí)際情況組織指揮）。溪北村委會(huì)的壩背、劉屋等村往溪北坳頭山轉(zhuǎn)移（距離100 m～500 m）；橫嶺白樓、水心等村轉(zhuǎn)移到橫嶺嶺背山（距離200 m～500 m）；橫石、吳屋、石屋、朱屋等村往西邊山上轉(zhuǎn)移（距離100 m～500 m）；橫石水街東門(mén)、西門(mén)的居民轉(zhuǎn)移到雙門(mén)前山上（距離50 m～200 m）。

5 結(jié)論

以英德市上空水庫(kù)為例,通過(guò)收集水文數(shù)據(jù)分析不同頻率條件下上空水庫(kù)洪水流量。在制定防洪調(diào)度方案時(shí),以安全作為第一重點(diǎn),在洪水爆發(fā)時(shí)需要及時(shí)采取調(diào)度方案、應(yīng)急措施,以保證水庫(kù)保護(hù)范圍內(nèi)居民的安全,在保證安全的情況下,考慮水庫(kù)的發(fā)電、灌溉效益,因此,在每年豐、枯水期需要制定不同的制度,以提高水庫(kù)效益。