陡山水庫提高汛限水位的可行性分析

時文東，李傳娜，劉　璐（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

陡山水庫提高汛限水位的可行性分析

時文東，李傳娜，劉璐
（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

【摘要】根據陡山水庫的具體情況，從設計洪水推求、水庫自身防洪調度和安全運行、蓄滿率變化、經濟效益分析等方面，科學合理地分析論證陡山水庫汛期限制水位提高的可行性和必要性。

【關鍵詞】莒南縣；陡山水庫；汛限水位；可行性

陡山水庫建于1959年，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、供水、漁業養殖、旅游等綜合利用的多年調節大（2）型水庫。隨著莒南縣經濟社會的發展，陡山水庫也由原來的只為農業灌溉供水，發展為不僅為農業供水，還為縣城和周邊居民及工業供水，供水任務逐年擴大，供需矛盾逐漸凸出，已成為莒南縣重要的水源地。因此，根據國家頒布的有關防洪標準，在滿足水庫防洪安全的前提下，合理提高陡山水庫防洪限制水位，有效增加水庫蓄水，減少汛期棄水，增加工農業供水和水電站發電效益，是十分必要的。

1　　工程概況

陡山水庫位于莒南縣城北17km，淮河水系沭河一級支流潯河上，水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞、引水隧洞、水電站及其他部分組成。水庫控制流域面積431km2，現狀陡山水庫防洪標準為萬年一遇校核，百年一遇設計，死水位108.4m，興利水位127.0m，汛期限制水位125.3m，設計洪水位 （P=1%）128.25m，校核洪水位 （P=0.01%）131.79m。水庫總庫容為2.9億m3(P=0.01%)，死庫容0.0114億m3，興利庫容1.7億m3，調洪庫容1.52億m3。大壩為黏土心墻砂殼壩，全長631m，最大壩高30.0m，壩頂高程132.5m，閘室段設5孔開敞式平底溢洪閘，閘室總凈寬50m，單孔閘門尺寸10m×7.5m（寬×高）。水庫下游9km處有莒青公路和大店鎮駐地，18km處有兗石鐵路，20km處有嵐兗公路及下游河道沿岸的工礦企業，共保護農家田5.33多萬公頃，人口100多萬，地理位置舉足輕重。

2　　汛限水位提高的可行性分析

陡山水庫防洪標準原設計采用百年一遇洪水設計，萬年一遇洪水校核，1986年水庫除險加固時，水利部淮委批復的洪水校核標準為萬年一遇。按照1994年國家頒布的《中華人民共和國防洪標準》（GB50201-94）和2000年中華人民共和國水利部頒布的《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），陡山水庫屬于二等二級建筑物，其防洪標準應采用百年一遇洪水設計，兩千年一遇洪水校核，此標準下的水庫調洪結果與原萬年一遇洪水校核結果相比，水庫汛限水位可以提高。

2.1設計洪水推求

本次洪水計算采用實測洪水資料、暴雨資料和暴雨等值線圖3種途徑推算設計洪水，并進行對比驗證。

1）在采用由實測流量法推求陡山水庫設計洪水過程中，洪水資料采用了1964—2008年共45年的陡山水庫實測水文觀測資料，洪水資料的系列長度滿足水利水電工程設計洪水計算規范的要求；同時流量資料中加入1730年、1914年、1928年和1937年4場歷史洪水調查資料，彌補了實際觀測資料系列中缺少大洪水資料的不足；本次洪水計算過程中，根據陡山水庫建庫后實際發生大洪水資料的分析，選取1998年洪水作為典型洪水，該場洪水洪量集中，對水庫防洪最為不利。

2）采用由暴雨資料推求洪水時，選用陡山水庫流域內陡山、中樓、文疃、黃墩、李家官莊、商家溝6站實測降雨資料經算術平均后求得該流域1951—2006年共56年的面雨量系列，雨量資料系列長度滿足規范要求；推求洪水時，匯流計算采用了山東省綜合瞬時單位線法，方法合理；與以往由暴雨資料推求的洪水成果相比，本次推求資料系列長度較長，成果的合理性和安全性有一定程度的提高。但陡山水庫自建成至今已50多年，流域內實測的暴雨資料中較大暴雨仍然較少，實測系列中，最大24h面雨量也僅有249.4mm，據此系列推算稀遇情況下的水庫校核洪水，成果在很大程度上存在著偏小的可能。

3）暴雨參數等值線圖法采用的統計參數根據2000年暴雨等值線圖查算，計算過程及成果合理、可靠。但由于流域形狀狹長，暴雨分布不均衡，等值線比例尺太小，參數查算受人為影響較大。

經分析認為，以上3種方法計算的洪水成果中，從可靠性、安全性、合理性等方面綜合考慮，并根據 《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）的要求，采用洪水系列資料推算的成果偏安全。設計洪水成果的選用應充分考慮洪水計算成果的合理性和可靠性，并滿足水庫防洪安全要求。

經綜合分析，選用實測洪水（同時加入歷史調查洪水）資料推求的洪水計算成果。洪水計算過程中，分析了洪水資料系列的抽樣誤差，考慮到實測資料中缺少特大洪水資料的情況，為確保水庫防洪安全，對設計洪水增加一定的安全修正值，綜合考慮采用10%。洪水成果見表1。

2.2調洪演算與汛限水位的確定

1）調洪演算?，F狀水庫溢洪道為有閘控制泄流，洪水調度方案仍采用山東省水利廳批復的水庫防洪預案中的調洪原則：水庫洪水調節按20年一遇防洪高水位控泄，下游河道20年一遇安全泄量為1000m3/s，由此推求防洪高水位；當入庫流量小于1000m3/s時，出庫流量等于入庫流量；當水位高于20年一遇防洪高水位時不再控泄，溢洪閘全部自由出流敞泄，以確保大壩安全。由于陡山水庫防洪標準由萬年一遇降到兩千年一遇，為確保水庫防洪安全和進一步發揮綜合效益，在不提高壩頂高程，不提高20年一遇洪水水位的前提下，起調水位適宜抬高，分別以水位126.5m和興利水位127m進行調洪演算。表2為陡山水庫現狀不同頻率洪水調洪演算成果表。

表1陡山水庫洪峰洪量表

表2陡山水庫現狀不同頻率洪水調洪演算成果表

2）汛限水位的確定。根據陡山水庫不同頻率洪水調洪演算成果，分別以起調水位126.5m和興利水位127m進行調洪演算。從表2的設計洪水調洪成果表可以看出：從126.5m起調得到的百年一遇設計洪水位（127.98m）和兩千年一遇校核洪水位（130.32m）均低于原核定的設計洪水位（128.25m）和校核洪水位（131.79m），最大下泄流量均低于核定的1843m3/s和3020m3/s；而從127m水位起調，得到的百年一遇洪水位（128.57m）和下泄流量（1974m3/s），兩千年一遇下泄流量（3184m3/s）均超過原核定設計洪水位（128.25m）、設計洪水最大下泄流量（1843m3/s）和校核洪水最大下泄流量（3020m3/s）。由此可見，127m作為汛限水位不滿足水庫防洪安全的要求，126.5m作為汛限水位可滿足水庫安全渡汛的要求。從安全角度考慮，汛限水位提高1.2m，即從125.3m提高到126.5m是可行的。表3是以126.5m調洪成果與原核定的調洪成果比較表。

3　　汛限水位提高的必要性分析

3.1蓄滿率分析

水庫蓄滿率指水庫在多年運行期間，水位在汛期過后達到水庫正常蓄水位的年數占總年數的比值。從陡山水庫49年（1960—2008年）來的實際運行庫水位情況統計看：汛期（6~9月）庫水位達到125.3m的比率為51%，非汛期最高庫水位達到正常蓄水位127m的比率為8.2%，即水庫蓄滿率為8.2%。由此可見，汛期庫水位達到相應汛限水位（125.3m）的比率（蓄滿率）較大，說明該階段棄水可能性較大；非汛期庫水位達到相應汛限水位（興利水位127.0m）的比率（蓄滿率）較小，說明該階段棄水可能性較小。在這種情況下，如果提高汛限水位，可減少棄水，同時可提高汛后期庫水位達到相應汛限水位的比率以及非汛期庫水位達到正常蓄水位的蓄滿率。按前述汛限水位提高到126.5m估算，水庫的蓄滿率可提高25%，說明提高水庫防洪限制水位能夠提高水庫的蓄滿率，從而能夠增加其綜合經濟效益。

表3起調水位為126.5m與原核定成果比較表

3.2經濟效益分析

陡山水庫作為沐河一級支流潯河上的最大水庫，除了顯著的防洪效益外，其蓄水直接灌溉下游2萬多公頃農田和為莒南縣城居民和周邊10個鄉鎮40多萬人口提供飲用水源，放水時可以利用電站發電，年均發電量350萬kW·h，經濟效益顯著。水庫汛限水位提高到126.5m后，汛末可蓄水至興利水位127m，增加蓄水1300萬m3，等于一座中型水庫的蓄水量。由蓄水量增加年均可增加發電量53萬kW·h，提高幅度15%左右，效益可觀。

汛限水位提高后，水面將相應擴大，將增加養魚面積100hm2，年可增加漁業收入40萬元。增加的蓄水量，可增加下游灌溉面積200hm2。同時，莒南縣境內正在規劃的大唐發電工程項目，將于2014年實施完成，預計發電站用水量為5萬m3/d，將由陡山水庫提供水源。

4　結語

以上分析表明，陡山水庫的汛限水位由125.3m提高到126.5m，從防洪安全和汛期是否有水可蓄角度考慮是可行的，從蓄滿率和經濟效益提高的幅度來看，是非常必要的。另外，陡山水庫水文站已裝備了水情自動化測報系統，為陡山水庫的洪水調度提供了相對準確、可靠的水文預報，也為提高汛限水位后的水庫安全度汛提供了保障。

（責任編輯崔春梅）

【中圖分類號】TV697

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-04-0007-03

收稿日期：2015-01-17

作者簡介：時文東（1974—），男，工程師