黑龍江省庫爾濱水庫汛期限制水位核定分析

郝健超

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 概 況

庫爾濱水庫位于庫爾濱河中上游，距支流烏魯木河入口下游2km 處，行政區劃隸屬于黑龍江省遜克縣，由遜克縣人民政府管理。水庫下游約70km 依次建有寶山、白石和烏一梯級水電站，供電范圍為北黑電網，以遜克縣電網為主。

遜克縣位于黑龍江省北部，小興安嶺北麓，黑龍江中游右岸，東與嘉蔭縣為鄰，南與綏棱縣、伊春市相依，西南為北安市，西與孫吳縣、五大連池市接壤，北與俄羅斯相望。轄9 個鄉鎮，74 個行政村。

庫爾濱水庫始建于1977 年，1984 年10 月建成蓄水發電。1995 年庫爾濱水電站對機組進行了擴建，擴建后裝機容量達到6000kW。1996 年黑龍江省水利水電勘測設計研究院編制并經水利廳批準的《庫爾濱河干流水能梯級開發規劃》中經論證后，建議將正常高水位提高到392m 運行，此后水庫逐漸提高正常蓄水位，目前水庫運行正常蓄水位為390.50m［1］。

庫爾濱水庫自建成以來未進行過消險加固，自建成以來大壩、溢洪道等主要工程運行狀況良好。

在水庫建設時按照當時規程規范水庫校核標準定為1 000 a一遇，低于現行規程規范要求的下限值2 000 a一遇，庫爾濱水庫自建成以來一直未進行過除險加固，水庫一直存在標準不夠的問題。

2 汛限水位核定的必要性

庫爾濱水庫建成以來，汛限水位一直維持在390.5m，實際運行中，受汛限水位控制，水庫興利調節能力得不到充分發揮，水能資源沒有得到合理利用。

1)近幾年來，我國北方地區持續干旱，如何合理利用現有水利工程增加調節水量已顯日趨重要。庫爾濱水庫自1985 年建成以來，1986 年—2004 年多年平均徑流量(3.81×108m3)與建成前的1952 年—1985 年多年平均徑流量(4.86×108m3)相比減少21.6%，尤其是1998 以來，多年平均徑流量2.97×108m3，僅占水庫建成前徑流量的61.1%，來水量明顯減少，汛限水位過低，導致汛后回蓄困難。

2)庫爾濱河徑流年際及年內變化均較大，根據庫爾濱水庫站1952 年—2010 年徑流資料分析，年最大來水量10.89×108m3(1961 年)，年最小來水量僅為1.45×108m3(1977 年)，相差7.6 倍;而庫爾濱水庫壩址以上來水量中6—9 月份占66%以上，地表徑流年際、年內分配很不均勻，水庫的調蓄作用大小直接關系到徑流利用程度。

3)庫爾濱水庫現狀運行正常蓄水位以下庫容為2.52×108m3，在汛限水位390.5m 以下庫容2.15×108m3，重復庫容0.37×108m3。重復庫容較大，汛后回蓄率低，不僅直接影響庫爾濱電站的發電水頭和調節流量，而且影響下游各梯級電站出力和發電量。

3 汛期限制水位分析及核定

3.1 汛限水位及管理方案分析

汛限水位按照管理方式可分為預報預泄實時調度管理、分期提高動態調度管理、全期固定靜態調度管理三種管理方案。

通過以上分析可以看出，庫爾濱水庫主汛期確定為7 月1 日—8 月31 日，水庫未進行除險加固工程，水情自動測報系統雖已于2012 年10 月建設完成(此前為人工觀測)，但調度機制尚未成熟，尚處于運行調試階段，推薦水庫汛期調度方式采用主汛期固定汛限水位靜態調度管理，即在主汛期內對汛限水位進行靜態管理，每次調洪后均控制在汛限水位，主汛期結束后才允許提高水位，確保水庫工程安全，充分發揮水庫工程效益和不增加上游淹沒損失。

3.2 汛期限制水位核定

3.2.1 防洪安全核定

庫爾濱水庫未進行除險加固工程，其大壩、溢洪道、水庫電站等各部分工程運行狀況較好，主壩壩頂高程為395.5m，防浪墻高1.2m，防浪墻頂高程396.70m。副壩壩頂高程為394.5m。

從防洪方面來看，按規劃水位392.0m 作為起調水位，本次復核2 000 a一遇校核洪水位距主壩壩頂僅0.76m，副壩比主壩低1m，主壩超高明顯不足，副壩相對于校核洪水位已沒有超高，故從工程安全角度考慮，現有工況下不宜采用規劃水位392.0m 作為汛限水位。按原設計390.5m 作為起調水位，本次復核100 a一遇設計洪水位距主壩壩頂3.53m，距防浪墻頂4.73m;2 000 a 一遇校核洪水位距主壩壩頂1.11m，據防浪墻頂2.31m，經本次復核，水庫現有防洪規模不足，須通過工程措施解決，由此可見在當前水庫未消險加固的情況下，以現狀汛期限制水位起調對水庫防洪安全是較為有利的。

3.2.2 興利安全核定

從興利方面來看，經本次延長徑流系列之后，按水庫現狀興利規模復核，與規劃水位相比，多年平均年發電量1266×104kW·h 與規劃興利規模多年平均發電量1363×104kW·h 相差97×104kW·h，相差7%;從以上成果分析來看，本次復核的兩套水位均可滿足庫爾濱電站85%的年保證率要求，現狀水位興利指標較初步設計有所下降，下降幅度3.4%，這主要是由于本次延長徑流系列后均值有所減小所致;規劃水位所得計算成果較初步設計所得計算成果興利指標有所增加，增長幅度4%;幅度均不大。

3.2.3 汛限水位選定

綜上所述，提高汛限水位對增加水庫發電效益作用明顯，而水庫現有的防洪規模無法滿足以規劃水位(正常蓄水位392m，汛限水位392m)起調的洪水調節帶來的影響，規劃水位將威脅到現有大壩的安全。從工程安全的角度考慮，庫爾濱水庫汛期限制水位本次核定為390.5m，主汛期為7 月1 日—8月31 日，后汛期為9 月1 日—9 月20 日，主汛期和后汛期均按本次核定的汛限水位390.50m 進行控制。按現狀水位(正常蓄水位和汛限水位均為390.50m)進行興利和洪水調度，水庫設計和校核標準調洪過程見圖1，興利調節后水庫的入庫及發電用水過程見圖2。

圖1 按汛限水位390.5m 運行水庫調洪過程圖

4 結 論

根據本次延長后庫爾濱水庫徑流和洪水系列，重點對現狀的390.5m 和設計的392.0m 的汛限水位從興利和防洪兩方面進行復核論證，主要結論為現狀的汛限水位390.5m 和規劃的汛限水位392m 均可滿足庫爾濱電站85%的年保證率要求和近期供電要求。水庫發電效益方面，規劃水位興利指標較初步設計有所增長，增長幅度4%;現狀水位興利指標較初步設計有所下降，下降幅度3.4%，幅度均不大。但從防洪方面來看，按規劃水位392.0m 作為起調水位，本次復核校核洪水位距主壩壩頂僅0.76m，副壩比主壩低1m，主壩超高明顯不足，副壩相對于校核洪水位已沒有超高;故從工程安全角度考慮，現有工況下不宜采用規劃水位392.0m 作為汛限水位。按原設計390.5m 作為起調水位，本次復核設計洪水位距主壩壩頂3.53m，校核洪水位距主壩壩頂1.11m，由此可見在當前水庫未消險加固的情況下，以現狀汛期限制水位起調對水庫防洪相對來說是較為安全的。

圖2 庫爾濱水庫汛限水位390.5m 運行逐月出力過程

綜上所述，提高汛限水位對增加水庫發電效益作用明顯，而水庫現有的防洪規模無法滿足以規劃水位(正常蓄水位392m，汛限水位392m)起調的洪水調節帶來的影響，規劃水位將威脅到現有大壩的安全。從工程安全的角度考慮，庫爾濱水庫汛期限制水位本次核定為390.5m，主汛期為7 月1 日－8月31 日。洪水調度原則不變，仍為水庫除險加固確定的自由泄流的調度方案。庫爾濱水庫防洪調度圖見圖3。

圖3 庫爾濱水庫防洪調度圖

5 結 論

1)盡快進行水庫除險加固工程。庫爾濱水庫原設計校核洪水標準為1 000 a一遇，按照現行規范，水庫標準明顯偏低，水庫應按2 000 a一遇洪水校核，水庫現有壩頂高程不足，存在較大的安全隱患，必須采取加高大壩等工程措施予以解決。

2)由于本流域已建水庫屬不同單位管理，存在一定的利益矛盾，建議庫爾濱流域水電公司在防洪上采取統一調度，各水庫間建立信息傳遞快速通道，及時通報流域水雨情觀測信息，保障洪水預報的預見期和準確性，為防洪安全調度提供保證。

3)進一步加強水庫調度系統及自動化系統的建設，同時提高水庫調度運行管理人員素質也是關鍵之一。一方面應不斷完善基礎設施建設，建立健全水庫水情自動測報系統，早日實現分期提高動態調度管理，加強辦公現代化建設，應用計算機和網絡技術，實現防洪蓄水信息化、調度決策科學化，構筑現代化防洪體系;另一方面應當做好人才培養工作，提高調度管理人員的業務水平，使其能夠適應時代發展，將新技術、新方法、新設施應用到生產中去，為水庫的調度運行管理提供新思路。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.庫爾濱河干流水能梯級開發規劃［R］.哈爾濱，黑龍江省水利水電勘測設計研究院，1997.