跋山水庫汛期控制水位分析與運(yùn)用

劉克金，莊才寶

（沂水縣跋山水庫管理中心，山東 沂水 276400）

跋山水庫位于山東省沂水縣城西北，淮河流域沂河干流中上游，是一座以防洪、城市及工業(yè)供水、灌溉為主，結(jié)合養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。水庫日供水5萬t，灌區(qū)有效灌溉面積2.40萬hm2，多年平均年發(fā)電量907萬kW·h。水庫樞紐工程由大壩、東西漿砌石壩、溢洪道（閘）、放水洞、電站組成。根據(jù)跋山水庫歷年（1960—2019年）控制運(yùn)用情況，水庫多年運(yùn)行狀況良好。水庫流域內(nèi)，1964年年降雨量及水庫來水量均為最大，分別高達(dá)1 246 mm、15.79億m3；水庫最大入庫洪峰流量為4 460 m3/s，發(fā)生在1963年；水庫最高水位為178.34 m，最大泄量為1 420 m3/s，均發(fā)生于1974年8月14日。跋山水庫自建成運(yùn)行以來，多年平均供水量為2.28億m3，多年平均棄水量為1.32億m3。

1 水庫汛期控制水位分析

1.1 下游河道安全泄量

根據(jù)保護(hù)對象的不同，水庫防汛調(diào)度按兩級控制。一級控泄保沂河河堤安全，防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，最大安全泄量2 000 m3/s；二級控泄保沂水縣城，防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，最大安全泄流量為3 120 m3/s。

1.2 汛中限制水位

1）按蓄水興利要求計(jì)算。跋山水庫計(jì)劃為城市生活工業(yè)供水17萬m3/d，水庫灌區(qū)現(xiàn)狀實(shí)際灌溉面積0.67萬hm2，水庫為沂水縣每年生態(tài)補(bǔ)水6 400萬m3。采用P-III型曲線進(jìn)行頻率分析，50%保證率來水為1.11億m3，75%保證率來水為5 700萬m3。從蓄水興利來看，50%保證率汛中限制水位定在173.77 m即可滿足要求。如果按保證率75%，若要滿足興利要求，汛中限制水位需不低于176.07 m。2）按保下游安全要求核算。按長系列變動(dòng)用水時(shí)歷法興利調(diào)洪演算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)水庫歷年7月末蓄水庫容，用曲線擬合法計(jì)算水庫蓄水概率；按水庫蓄水和洪水的組合概率P=5%、P=2%分別推求各種參考汛限水位的洪水頻率；采用實(shí)測流量法推求上述頻率的設(shè)計(jì)洪水，分別以安全泄量2 000 m3/s、3 120 m3/s為控制條件，采用閘門固定開啟高度的方法對入庫洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，求出最高水位，并與水庫20年、50年一遇洪水位進(jìn)行比較。另以安全泄量為控制條件，自水庫防洪高水位起對入庫洪水進(jìn)行反調(diào)洪演算，反推汛中限制水位，汛限水位不高于178.00 m。3）按保大壩安全要求核算。按照保大壩安全要求是指在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，入庫洪水按照汛限水位起調(diào)，水庫最高水位不超過設(shè)計(jì)洪水位。按176.00 m起調(diào)，按照固定閘門開啟高度的方式，20年一遇安全泄量2 000 m3/s，50年一遇安全泄量3 120 m3/s進(jìn)行控泄，10 000年一遇校核洪水位為183.99 m，較除險(xiǎn)加固報(bào)告中校核洪水位184.34 m還低0.35 m，壩頂設(shè)計(jì)高程及防浪墻頂設(shè)計(jì)高程亦滿足要求。4）汛中限制水位的確定。從興利蓄水方面考慮，汛限水位要求不低于173.77 m，從保下游和保大壩安全方面考慮，要求汛限水位不高于178.00 m，考慮到173.77 m到178.00 m之間預(yù)留一部分庫容有利于水庫防洪，確定水庫汛期限制水位為176.00 m，相應(yīng)庫容22 322萬m3。

1.3 汛中允許超蓄水位

參照《水庫防洪調(diào)度方案編制手冊》的有關(guān)規(guī)定，以及跋山水庫現(xiàn)狀年長系列來水及調(diào)洪演算資料等分析，按溢洪閘固定開啟高度2.07 m、3.36 m水庫最大控泄2 000 m3/s、3 120 m3/s分別對20年一遇、50年一遇入庫洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，跋山水庫允許超蓄水位初步定為176.17 m。

1.4 汛末蓄水位與允許壅高水位

跋山水庫庫區(qū)現(xiàn)狀移民高程為178.50 m，水庫蓄水位應(yīng)不超過177.50 m。綜合考慮，跋山水庫汛末蓄水位確定為177.00 m。跋山水庫為兩級控泄，允許壅高水位分別采用20年一遇、50年一遇洪水位即177.39 m和178.41 m。

1.5 警戒水位與允許最高水位

警戒水位為防范水庫可能出現(xiàn)險(xiǎn)情的高水位，考慮工程現(xiàn)狀抗洪能力確定警戒水位采用自176.00 m起調(diào)所得的100年一遇洪水位，即178.62 m。允許最高水位采用校核洪水標(biāo)準(zhǔn)10 000年一遇洪水，汛中限制水位176.00 m起調(diào)，考慮中小洪水控泄的要求，計(jì)算10 000年一遇洪水位作為允許最高水位，即183.99 m。

2 汛期調(diào)度運(yùn)用方案

2.1 洪水調(diào)度方式

汛期閘門調(diào)度運(yùn)用方式為Ⅱ級調(diào)度運(yùn)用，即：當(dāng)水庫水位低于第一允許壅高水位（177.39 m）時(shí)，16孔溢洪閘同步等高開啟2.12 m，控制泄量2 000 m3/s；當(dāng)水庫水位在第一允許壅高水位與第二允許壅高水位（178.41 m）之間時(shí)，16孔溢洪閘同步等高開啟3.43 m，控制泄量3 120 m3/s；當(dāng)水庫入庫洪水位超過第二允許壅高水位且水位持續(xù)上漲時(shí)，16孔溢洪閘全部開啟，按自由出流敞泄，以確保水庫大壩安全。

2.2 正常洪水調(diào)度方案

1）當(dāng)水庫水位不高于176 m，可不啟閘調(diào)洪。當(dāng)水庫水位高程超過176 m，可根據(jù)來水情況，結(jié)合發(fā)電，能將水庫水位高程控制在176 m以下時(shí)，也可不啟閘泄洪。2）當(dāng)水庫水位超過176 m，不超過179.02 m（發(fā)生20年一遇洪水，入庫洪峰流量4 333 m3/s）時(shí)，控制出庫流量不大于2 000 m3/s，最高庫水位179.02 m。3）當(dāng)水庫流域發(fā)生50年一遇洪水（入庫洪峰流量6 482 m3/s）時(shí)，首先控制溢洪閘泄流量不超過2 000 m3/s，當(dāng)水庫水位超過179.90 m時(shí)，可大于2 000 m3/s泄洪，但不得大于3 120 m3/s泄洪，最高庫水位179.90 m。4）當(dāng)水庫水位超過178.41 m時(shí)，全開閘門自由泄洪。5）當(dāng)流域發(fā)生百年一遇洪水（入庫洪峰流量8 216 m3/s）時(shí)，根據(jù)庫水位變化情況，首先控制溢洪閘泄流量不超過2 000 m3/s或3 120 m3/s，當(dāng)庫水位超過178.41 m，啟閘自由泄洪。最高庫水位179.95 m，最大泄流量6 904 m3/s。

2.3 非常洪水調(diào)度方案

當(dāng)遇萬年一遇洪水時(shí)，根據(jù)庫水位變化情況，首先控制溢洪閘泄流量不超過2 000 m3/s或3 120 m3/s，當(dāng)庫水位超過178.41 m，啟閘自由泄洪最高庫水位184.34 m，最大泄流量12 194 m3/s。

3 汛期控制水位應(yīng)用

3.1 發(fā)電控制

水庫遇較大以下的雨水情，庫水位上漲較慢，利用放水洞開機(jī)發(fā)電控制庫水位。1）前汛期（7月15日前），控制庫水位不高于173.00 m。水位超過173.00 m，達(dá)到174.00 m時(shí)，開機(jī)發(fā)電調(diào)節(jié)至173.00 m以下。2）主汛期（7月15～8月25日），控制庫水位不高于175.00 m。水位超過175.00 m，達(dá)到176.00 m時(shí)，開機(jī)發(fā)電調(diào)節(jié)至175.00 m。3）汛末（8月25日以后），控制庫水位不高于176.00 m。超過176.00 m，達(dá)到176.50 m時(shí)，開機(jī)發(fā)電調(diào)節(jié)至176.00 m以下。

3.2 閘門泄洪控制

水庫遭遇特大雨情，水位上漲較快，放水洞發(fā)電調(diào)節(jié)不足以消除風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，啟動(dòng)溢洪閘泄洪。

1）前汛期，水位暴漲迅速超過173.00 m，且降雨持續(xù)，來水量較大，啟動(dòng)溢洪閘閘門泄洪調(diào)節(jié)至174.00 m。2）主汛期，水位暴漲迅速超過175.00 m，且降雨持續(xù)，來水量較大，啟動(dòng)溢洪閘閘門泄洪調(diào)節(jié)至175.50 m。3）汛末，水庫水位超過176.50 m，且降雨持續(xù)，來水量較大，啟動(dòng)溢洪閘閘門泄洪調(diào)節(jié)至176.00 m。