天柱縣魚塘水庫汛限水位的選擇

【摘要】水庫在汛期，設置汛限水位，有利于減少水庫的移民投資，同時，也會降低水資源的利益率。本文結合天柱縣魚塘水庫，從技術、經濟等方面，探討了其處于汛期時，汛限水位的選擇，以供參考。

【關鍵詞】天柱縣；魚塘水庫；汛限水位

1、引言

為了實現水庫興利效益與防洪目標的最佳結合，需要研究水庫防洪風險，建立水庫防洪調度風險模型，探討不同汛限水位方案存在的風險，并進行評價評估，從而為汛限水位的選擇提供科學的依據。下面以天柱縣魚塘水庫為例，探討了水庫防洪調度過程中，汛期水位的選擇與決定。

2、汛期限制水位設置的作用

汛期限制水位是水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，也是水庫在汛期防洪運用時的起調水位。汛期限制水位是協調防洪和興利關系的關鍵，對工程的防洪、灌溉、發電、引水、通航及水庫淹沒指標等均有直接影響。汛期限制水位是防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位等的調洪計算的依據。隨著社會經濟的發展，水的供需矛盾日益加劇，人們水庫的防洪安全與供水保障提出了更高的要求。在確保水庫安全的前提下，科學地設計和運行汛限水位，合理地利用水庫防洪與興利的重疊庫容，是提高洪水資源和水能資源的利用率，發揮水庫綜合利用效益，緩解我國水資源供需矛盾的有效手段之一。

主要作用表現如下：（1）可減少專用防洪庫容，降低設計投資；（2）可提高防洪標準；（3）可提高興利庫容蓄滿率和設計洪水保證率；（4）可增加洪水資源的利用量。

3、科學合理的蓄水方案

我國重點推出的蓄水方案主要有兩種：汛限水位靜態控制與動態控制，提出汛期水位的控制應當具備合理性，重點考慮當地的季節演變規律，從而提高水庫所帶來的興利效益。

3.1 汛期水位靜態控制

汛期水位靜態控制的主要方法有兩種：

（1）固定汛限水位法

該方法較為傳統，主要是以針對水庫所在區域水文氣象條件、洪水爆發年份等信息的科學分析作為基礎，估測汛期的起止時間，從而在該時期實行汛限水位。該方法的實際操作簡單，便于管理，但是忽略了汛期洪水沿時程的分布規律，這樣制定出來的汛期水位方案往往較為單一，如果汛末的水位未能及時抬高儲蓄洪水，就會造成嚴重的水資源浪費。

（2）分期汛限水位法

該方法實施的基礎在于洪水的季節性特點，由于不同地區汛期不同，所制定的汛限水位也必然不同。該方法的實施途徑，主要包括常用的方法、模糊分析法、優化設計法和動態控制法。這些方法都需要結合水庫所在地區的實際環境特征，并進行詳細的分析，結合河流分布實際特點，采取合理的蓄水方案。

3.2 汛期水位動態控制

由于汛期水位的靜態控制往往會忽略當地的降雨、洪水預報，因而難以從根本上開發水庫巨大的興利潛能，同時會在很大程度上，造成了水資源的浪費。因此，許多水利學家依據實時檢測結果、物理成因確定性以及隨機理論統計性等信息，將數學理論與實踐有機結合，提出了汛期水位的動態控制法。

汛期水位的動態控制，主要是依據先進的科學方法與完善的水利措施，利用當地的水文預測信息，科學有效地管理汛期水庫的調度。同時，隨著水文遙測系統的建設發展，定量降雨預報的精準水平得到了提升，這為提高汛限水位、增加庫容的安全運行提供了保障，保證了理論信息的準確性。

4、天柱縣魚塘水庫汛限水位控制實例分析

4.1 水庫概況

魚塘水庫位于天柱縣邦洞鎮境內，所在河流鑒江河為長江流域沅江水系清水江一級支流，壩址以上集水面積259 km2，主河道長34.3km，主河道平均坡降6.1‰，地理位置為東經106°4′15”，北緯26°58′30”。壩址位于邦洞鎮魚塘村，距邦洞鎮直線距離約11.7km，距天柱縣城直線距離約14.74km，有鄉村公路直達。本工程主要功能是灌溉。魚塘水庫為已成水庫，水庫的工程任務為灌溉和發電，設計灌溉面積10.5萬畝，裝機規模為2×800kW。原設計：正常蓄水位475m，相應庫容4520萬m3，水庫總庫容5028萬m3；考慮設置汛限水位后，正常蓄水位475m，相應庫容4490萬m3，水庫總庫容4490萬m3。魚塘水庫工程由混凝土雙曲拱壩、壩后電站、渠首引水壩、灌溉渠系四大部分組成。其中總干渠一條，長24.3km，干渠三條長59.16km，支渠7條長111.5km，渠系網絡了縣境內的邦洞、蘭田、鳳城、白市等8個主要產糧鄉鎮。水庫建設經歷了興建、緩建、續建三個階段，歷時二十余年，完成了大部分工程，目前還有銅鼓、石橋、血團、石灰沖、社學、渡馬、白土7條支渠，3個提灌站，邦洞管理所辦公樓等工程項目未完成。而且由于庫區移民搬遷掃尾工作未完成，因此目前水庫水位只蓄至468m高程，影響魚塘水庫工程應有效益的發揮。

4.2 魚塘水庫汛限水位設置分析

4.2.1 汛限時段的選擇

點繪天柱氣象站1959-2012年歷年逐月最大洪峰流量，如下圖1所示。

根據上圖可知：天柱氣象站暴雨主要集中在5～8月份。

統計六洞橋水文站1965-1985年（缺1967年資料）歷年逐月最大洪峰流量出現時間，成果見下表1。

由上表可知：六洞橋水文站5～7月最大洪峰流量發生幾率達到80%，綜合最大日洪峰流量發生幾率、洪水量級等因素，本次擬定汛期限制水位的時段為5～7月。

4.2.2 初擬汛限水位

考慮到天柱縣境內移民搬遷及耕地征占與魚塘水庫重建前相協調，本次考慮在主汛期5～7月設置汛限水位468m、469m、470m等三個方案。

4.2.3 汛限時段和非汛限時段設計洪水

魚塘水庫汛限時段和非汛限時段設計洪水均采用貴州省“雨洪法”計算成果，汛限時段P=5%和P=20%洪峰流量分別為584m3/s和319m3/s，非汛限時段P=5%和P=20%洪峰流量分別為338m3/s和168m3/s。

4.2.4 回水計算

魚塘水庫壩址設置不同汛限水位468m、469m和470m，分汛期和非汛期分別自壩址斷面逐個向上推算，P=5%和P=20%非汛限時段起調水位均為正常蓄水位475m，汛限時段起調水位分別為468m、469m和470m，水面線高程取汛限和非汛限時段的外包線，汛限水位468m、469m和470m方案P=5%尖滅點高程分別為475m、475.01m和476.78m。天柱縣境內房屋淹沒主要在476～477m高程，耕地淹沒主要在475～476m高程，根據《大中型水利水電工程建設征地移民安置條例》，房屋淹沒洪水標準按P=5%，耕地淹沒洪水標準按P=20%。汛限水位468m和469m方案均能滿足房屋和耕地搬遷的要求，而汛限470m不能滿足要求。

4.2.5 技術經濟比選

經計算，魚塘水庫汛限水位468m、469m和470m凈投資分別為4658.1萬元、4859.89萬元和6395.31萬元，供水量分別為3848萬m3、4369萬m3和4989萬m3，單位投資分別為1.21元/m3、1.11元/m3和1.28元/m3；因此，汛限469m方案單方投資最小。因此，綜合移民要求和經濟性，本次推薦汛限469m方案。

5、結語

水庫防洪調度中，水庫汛限水位的選擇是實際問題，必須根據水庫實際條件，才能夠制定出合理的水庫汛限水位選擇與控制方案，通過必要的理論計算，確定水庫防洪調度的符合程度，從而完善水庫的實際防洪防汛效果。

參考文獻：

[1]肇磊.基于水庫分期汛限水位的研究設計分析[J].黑龍江水利科技，2014（11）：79-80

作者簡介：樊述全（1979-）男，漢族，研究生，四川省達州市人，工程師，主要從事：水文水利計算，水資源規劃管理。