白石水庫初期運(yùn)用探討與分析

許小華

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

1 水庫概況

白石水庫位于遼寧省北票市上園鎮(zhèn)，是一座以防洪、灌溉、供水發(fā)電為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大Ⅰ型水利樞紐工程。壩址以上控制面積17649km2，占大凌河流域面積的76%，庫容16.45億 m3，凈調(diào)節(jié)水量 4.47 億 m3，正常高水位127.0m，防洪限制水位 125.6m，死水位108.0m。

水庫正常運(yùn)用后，在防洪方面，可保護(hù)義縣、凌海兩市，以及下游農(nóng)田650㎞2，將下游防洪標(biāo)準(zhǔn)從20年一遇提高到50年一遇。在供水方面，每年向阜新、義縣及錦州電廠等提供城市生活及工業(yè)用水2.02億m3。在灌溉方面，向遼河三角洲地區(qū)提供農(nóng)業(yè)用水2.67億m3，增加灌溉面積133㎞2，并有效提高濱海地區(qū)153㎞2葦田供水保證率。此外，水庫多年平均發(fā)電量2213萬kw·h，并可提供45㎞2的養(yǎng)魚水面，年產(chǎn)魚34萬kg。

2 初期低水位運(yùn)用的原因

白石水庫工程于1999年汛后下閘蓄水，2000年底基本建成。從目前情況看，主體工程已經(jīng)投入正常運(yùn)用，水庫能起到初設(shè)要求的防洪作用，工農(nóng)業(yè)取水口及電站也達(dá)到了原設(shè)計(jì)要求。但由于受資金條件限制，庫區(qū)移民動(dòng)遷和鐵路、公路專項(xiàng)改建工程已不能同步完成，而與其配套的遼河三角洲二期農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)工程及阜新引水工程近期又不能實(shí)施，水庫建成初期不能發(fā)揮原設(shè)計(jì)的供水效益。

其次，作為大凌河流域最下一級(jí)控制性骨干工程，白石水庫的防洪任務(wù)是最為重要的。洪水調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果表明，水庫樞紐主體工程必須全部建成才能發(fā)揮預(yù)定的防洪作用。當(dāng)大壩12個(gè)底孔及11個(gè)表孔建成后，泄流能力達(dá)到初設(shè)要求，能投入正常運(yùn)用。初期降低水位有利于保持有效庫容，這樣水庫就能起到更大的調(diào)節(jié)作用，對(duì)下游更安全。

此外，大凌河是一條含沙量大的河流，上游雖有閻王鼻子攔截了部分干流來沙，但干流及支流平均每年入白石水庫仍達(dá)1442.2萬m3泥沙，而且水庫淤積有大水年份淤積多，建庫之初淤積強(qiáng)度大的特點(diǎn)。如果采用初設(shè)階段的運(yùn)用方式，則庫容損失較大，水庫有水沒處供的局面。

3 水庫初期運(yùn)用原則

(1)以防洪為主，確保將下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高到50年一遇。

(2)暫不考慮下游遼河三角洲第二期農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)用水。

(3)基本滿足下游阜新、北票、義縣及錦州電廠等既有城鎮(zhèn)現(xiàn)狀水平的工業(yè)及生活用水要求。

(4)庫區(qū)淹沒控制條件為:50年一遇洪水不淹沒影響庫區(qū)錦州—承德線鐵路金峙寺鐵路橋，20年一遇洪水不淹沒北票—大板公路(橋)。

(5)樞紐安全:大壩主要建筑物為500年設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水位132.27m;5000年校核，校核洪水位133.88m。水庫初期運(yùn)用期間壩前水位的控制條件為:500年一遇洪水入庫不超過設(shè)計(jì)洪水位，5000年一遇洪水入庫不超過校核洪水位，以確保大壩樞紐防洪安全。

4 水庫初期運(yùn)用方案

4.1 方案一

供水方案。采用蓄清排渾運(yùn)用方式，運(yùn)用水位分兩個(gè)階段:前5年由于阜新市引水工程尚未建成，為避免泥沙過多淤積及減少庫區(qū)淹沒損失，防洪限制水位和死水位均為98.5m，與底孔出口挑坎高程齊平，基本是空庫，正常高水位113.0m。五年后開始為阜新供水，運(yùn)用水位適當(dāng)抬高，確定防洪限制水位為113.0m，死水位 108.0m，正常高水位為 115.0m，每天可給阜新市供水12萬噸。

4.2 方案二

發(fā)電方案。采用蓄清排渾運(yùn)用方式，運(yùn)用初期10年內(nèi)水位不變，防洪限制水位113.0m，死水位108.0m，正常高水位推薦115.0m。

4.3 方案三

發(fā)電、供水兼顧方案，采用蓄清排渾運(yùn)用方式，運(yùn)用水位與方案二相同。

5 水庫初期運(yùn)用方案比較

5.1 技術(shù)比較分析

5.1.1 方案一

第一種方案的前5年不要求供水，為盡可能保持有效庫容，采用空庫運(yùn)用，即每年大汛到來之前放空水庫，空庫迎洪，確定死水位和防洪限制水位都為排沙底孔出口挑流鼻坎高程98.5m。這一方面對(duì)防洪有利，有盡可能大的調(diào)洪庫容來調(diào)洪，實(shí)現(xiàn)將下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高到50年一遇。當(dāng)遇大于50年一遇洪峰盡量利用富余的防洪庫容調(diào)蓄洪水，減少下游洪災(zāi)損失，對(duì)有效庫容的保持有利。初期5年運(yùn)用水位低，排沙比大，對(duì)排沙有利，庫容淤積少。

后5年采用正常高水位115.0m，汛限113.0m，死水位108.0m。雖抬高了運(yùn)用水位，但當(dāng)洪峰峰前流量超過800m3/s時(shí)，全開12個(gè)底孔敞泄，迅速把水位降到死水位108.0m。當(dāng)洪峰到來時(shí)，從較低水位開始調(diào)蓄，對(duì)排沙有利。從泥沙淤積角度看，115m方案的排沙比最大，對(duì)長(zhǎng)期保持有效庫容有利。

5.1.2 方案二

初期運(yùn)用水位及運(yùn)用方式在10年內(nèi)不變。運(yùn)用10年后庫區(qū)淤積1.16億m3，其中死水位下淤積0.5億m3，正常高水位下淤積1.13億 m3，排沙比為65.1%，淤高0.86m，比方案一多淤積0.38億m3。與方案一相比，各頻率洪水壩前水位和庫區(qū)回水抬高，回水末端上移，庫區(qū)泥沙淤積加劇，庫容損失增大，防洪庫容減少。如再抬高防洪限制水位和死水位，將不能滿足庫區(qū)兩座橋梁的淹沒控制條件。

5.1.3 方案三

2005年前不考慮向阜新供水，只考慮發(fā)電。2005年后考慮向阜新供水，并盡可能多發(fā)電。前5年運(yùn)用方式及水庫特征水位與方案二相同，后5年在盡可能多給阜新供水時(shí)，盡量多發(fā)電，多年平均發(fā)電量為1128.78萬度，新增阜新供水9萬t/d。

5.2 經(jīng)濟(jì)比照分析

三種方案的經(jīng)濟(jì)比照見表1。

由以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比照可見，如果阜新引白水源工程能夠在2005年投入正常運(yùn)行，則方案一初期10年收益最大。從庫容成果看，方案一庫容淤損較方案二的淤損減少0.38億m3。如果阜新引水工程于2005年尚不能建成，可考慮方案二，其間如引水工程在2010年前建成，可供水9萬t/d。

6 結(jié)論

綜合考慮，我們選用第一方案。但水庫的運(yùn)用方式不是一成不變的，如果在使用期間中遇到極為不利的來水來沙條件，加劇了庫區(qū)泥沙淤積發(fā)展，影響正常效益發(fā)揮時(shí)，則應(yīng)立即改變運(yùn)用方式，加強(qiáng)排沙。今后應(yīng)該加強(qiáng)泥沙觀測(cè)，掌握水庫淤積和泥沙運(yùn)行規(guī)律，使白石水庫永葆青春，長(zhǎng)期為遼西經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

表1 三種方案的經(jīng)濟(jì)比照