磨盤山水庫枯水興利調度分析

劉艷芳，崔 強

(1. 哈爾濱市西泉眼水庫管理處，哈爾濱150300;2. 哈爾濱市磨盤山水庫管理處，哈爾濱150080)

1 工程概況

磨盤山水庫樞紐工程為大( 2) 型水庫，攔河壩、溢洪道、供水取水建筑物、導流灌溉洞等主要水工建筑物為2 級。工程標準按100 a 一遇洪水設計，5 000 a一遇洪水校核［1］。地震設防烈度為Ⅵ度。

水庫樞紐工程由黏土心墻土石壩、溢洪道、導流灌溉洞、供水引水洞組成。攔河壩壩頂高程324.50 m，壩頂長度406 m，最大壩高49.9 m。開敞式河岸溢洪道緊鄰右壩肩，由進口段﹑控制段﹑泄槽及挑流消能段組成。閘孔凈寬12 m，堰頂高程310 m，上設弧形閘門控制泄流，閘室段長25 m。導流灌溉洞位于右壩肩與溢洪道之間，隧洞進口底高程280.00 m，洞長211 m，洞徑4.0 m，進口設取水塔分層取水，出口設工作閘門，挑流消能。城鎮供水引水建筑物位于溢洪道右側，由取水塔和引水隧洞組成。進口位于壩軸線上游約200 m，取水塔底板頂高程290.00 m，引水隧洞洞徑3.2 m，洞長1 384.3 m。

2 流域概況

磨盤山水庫壩址位于拉林河干流上游五常市沙河子鄉沈家營村上游1.8 km 附近，流域面積1 151 km2，磨盤山水庫多年平均年徑流量為560.49×106m3，拉林河是松花江右岸的較大支流，流域面積為19 200 km2，河長為450 km。造成流域大暴雨的天氣系統主要是臺風和氣旋。河流上游為黑龍江省暴雨中心之一，多年平均年降水量為800 mm左右，6—9月汛期降水量占年降水量80%左右，汛期降雨量多集中在7—8月份，土壤經常處于濕潤狀態，上游為山區，植被良好，森林茂密，產流條件優越。

拉林河流域一年中有兩個汛期，即春汛和夏汛，春汛以融雪為主，夏汛由暴雨形成，夏汛多大于春汛，個別年份春汛大于夏汛。夏汛主要發生在7—8月份，洪水過程尖瘦，陡漲陡落，洪水過程多數為單峰型，個別有雙峰型，一次洪水過程在7 d左右，洪水總量大多數集中在1 ～3 d。

3 水情現狀

磨盤山水庫是以哈爾濱市居民生活供水為主，兼向沿線山河、五常等城鎮供水，并結合下游防洪、農田灌溉、環境用水等綜合利用的大型水利樞紐工程，按照省水利設計院設計的磨盤山水庫興利調度圖控制運用。

庫水位已降至水庫運行以來的歷史低點，已給今年的水庫調度帶來了極大的困難，從水文氣象情況看，前期降水又是歷史低點，很難預測今年的春季來水量，形勢嚴峻，所以我們要充分做好思想準備，隨時關注水情變化，按照水庫功能及調度原則及時組織相關單位做好會商調度工作。

3.1 2012年春季

磨盤山水庫2012年2月11日冰厚0.82 m，歷年平均最大冰厚為0.99 m，2011年最大冰厚0.82 m(3月1日) 。2012年2月18日庫水位308.72 m，比去年同期低5.56 m，相應蓄水量1.52 ×108m3，入庫流量0.437 m3/s，出庫流量8.50 m3/s。2011年冬季至2012年春季降水情況，截至到2月18日庫區觀測降水37.9 mm與歷年同期比減少了30%，同時由于去年夏秋季干旱，直接影響土壤墑情。氣象部門預測3、4月份正常略多，將會緩解目前的緊張狀況。從數據看，2011年冬季至2012年春季入庫情況是有歷史紀錄以來的極低值，幾乎無來水，說明上游土壤墑情和積雪情況不好，也將影響春季融雪情況。

3.2 與歷年情況對比

2011年11月平均降水量25.8 mm，12月為2.1 mm，2012年1月無降水，二月降水已有10 mm。2011年11月—2012年2月18日流域降水總量37.9 mm。我們將歷年春季降水情況以及水庫運行以來春季來水情況進行如下分析預測:

表1 2006年水庫運行以來春季降雨及來水情況表

從表1 數據看，2011年冬季至2012年春季降水遠低于歷年同期水平，直接影響2012年春季來水，2011年秋季后流域干旱，下墊面土壤墑情不好，也將影響徑流形成，在對來水預測時也要相應調整徑流系數。

4 今年來水用水預測分析

4.1 氣象部門數據

參照哈爾濱市氣象預報，預測磨盤山水庫流域內水文氣象情況。哈市氣溫預測春季( 3—5月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為6.5 ℃，比歷年同期高0.7 ℃，比去年同期高1.3 ℃，其中3月氣溫偏高，全市平均氣溫約為－2.5 ℃，比歷年同期高1.3 ℃，比去年同期高1.9 ℃;4月氣溫偏高，全市平均氣溫約為8.0 ℃，比歷年同期高1.1 ℃，比去年同期高1.8 ℃;5月氣溫正常略低，全市平均氣溫約為14.0 ℃，比歷年同期低0.4 ℃，比去年同期高0.3 ℃。夏季(6—8月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為21.5 ℃，比歷年同期高0.2 ℃，比去年同低0.4 ℃。秋季(9—10月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為10.3 ℃，比歷年同期高0.1 ℃，比去年同期低0.8 ℃。

春季降水正常略少，全市平均降水量約為82 mm，比歷年同期少1%，比去年同期少20%。其中3月降水正常略多，全市平均降水量約為14 mm，比歷年同期多15%，比去年同期少77.5%;4月降水偏多，全市平均降水量約為28 mm，比歷年同期多23%，比去年同期多23%;5月降水正常略少，全市平均降水量約為40 mm，比歷年同期少17%，比去年同期少49%。夏季降水正常略少，全市平均降水量約為335 mm，比歷年同期少11%，比去年同期多20%。秋季降水正常略少，全市平均降水量約為75 mm，比歷年同期少11%，比去年同期多70%。

4.2 開庫日期及水文要素預測

開庫形式為文開，按照2012年1月份平均出庫量9 m3/s，結合歷史資料計算由2012年1月1日—2012年4月20日磨盤山水庫合計出庫量約為0.8631 億m3( 其中城市供水量0.8151 億m3，環境供水量0.0480 億m3) 。磨盤山水庫4月20日庫容約為1.0510 億m3，對應庫水位305.59 m。此水位將成為建庫供水以來最低值。

4.3 春季來水預測

結合歷史資料，根據歷年冬季降水及徑流情況選取相似年水情。經計算2011—2012年度冬季降水量約為59.1 mm( 2012年2、3月降水值按多年平均值計算) ，春季來水預測見表2。

表2 春季來水預測表

相應相似年1月—6月入庫徑流量見表3。

表3 1971—2006年1—6月入庫徑流量統計表

4.4 用水分配

按照水庫功能和調度原則，水庫在不同庫水位的情況下分別進行來水分配。主要保證城區供水，按調度圖適時向下游農田供水。根據氣象預報和以上流域情況分析我們對不同情況作了一下分析見表4。

4.4.1 城市供水調度計劃

根據哈爾濱市城市居民供水需求，磨盤山水庫現階段城市供水量為8.5 m3/s，每日供水量為73.44 萬m3。自2012年1月1日—2012年4月20日，磨盤山水庫將提供城市供水0.8151 億m3。按照預測4月20日水位為305.59 m，參照參照《磨盤山水庫興利調度圖》，5月1日庫水位至305.20 m，哈爾濱市城鎮用水按需水量正常供水，城市供水可按正常量供給。

表4 按氣象部門預測雨量正常測算表

4.4.2 興利灌溉調度計劃

根據歷史同期資料，選擇相似年水情資料分析，2012年春汛入庫量約為2.0 億m3( 1月—6月合計入庫量) ，根據灌溉制度，下游農業灌溉需水量( 4月—6月合計) 約為0.7695 億m3; 城市供水需水量約為(1—6月)1.3366 億m3。由供水調度計劃可知5月1日庫水位為305.59 m參照《磨盤山水庫興利調度圖》，5月庫水位低于310.00 m時，哈爾濱市城鎮用水按需水量正常供水，農田灌溉用水按需水量的50%削減供水。根據2012年春季來水預測，4、5月份流域降水可達到多年平均值，制定調度計劃如下:

磨盤山水庫4—6月份農業灌溉用水按同期農業灌溉需水量的50%供給( 當水庫水位達到305 m時，停止農業生產供水) ，城市供水量全額供給。考慮到泡田期(5月1日—5月20日) 可能由于來水不足出現春旱情況，供水方式建議以集中供給為主，減少河道滲漏損失。如在6月1日前磨盤山水庫水位，回蓄至310.00 m，農業灌溉供水可恢復至同時段灌溉需水量的100%供給。

5 結 語

2012年春季，是磨盤山水庫蓄水較少的一年。由于水庫提前對旱情做出了預測，采取了較為合理的措施，保證了春灌的順利完成，為今后水庫枯水調度積累了一定經驗。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 磨盤山水庫洪水工程初步設計報告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2002.