提高湯河水庫防洪限制水位和正常水位的探討

繆 丹

(遼寧省湯河水庫管理局，沈陽 111000)

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提高湯河水庫防洪限制水位和正常水位的探討

繆 丹

(遼寧省湯河水庫管理局，沈陽 111000)

湯河水庫是大(2) 型水利樞紐工程，位于遼陽市湯河鄉(xiāng)境內(nèi)，流域面積1228km2。水庫為黏土斜墻土壩，湯河水庫按照百年一遇洪水設(shè)計，復(fù)核水庫防洪安全規(guī)定后，湯河水庫校核洪水標(biāo)準(zhǔn)可由可能最大洪水降至萬年一遇洪水。按照新標(biāo)準(zhǔn)通過提高水庫汛期水位，可以明顯提高水庫效益，解決遼陽、鞍山等地用水緊張問題。

水位；壩高；防洪；汛期

1 問題的提出

湯河水庫是大(2) 型水利樞紐工程，位于遼陽市湯河鄉(xiāng)境內(nèi)，流域面積1228km2。水庫為黏土斜墻土壩，死水位85.26m，相應(yīng)庫容0.25 億m3；防洪限制水位107.86m，相應(yīng)庫容3.3 億m3；正常高水位109.36m，相應(yīng)庫容3.83 億m3；設(shè)計洪水位111.46m，相應(yīng)庫容4.54 億m3；校核洪水位117.86m，總庫容7.07億m3。水庫是按照100a一遇洪水設(shè)計，可能最大洪水校核。水庫的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)是在1978年加固設(shè)計時根據(jù)1975年12月鄭州“全國防訊和水庫安全會議”提出的“關(guān)于復(fù)核水庫防洪安全的幾點規(guī)定”的要求，按可能最大洪水為標(biāo)準(zhǔn)。但是水利部在1990年新頒布的《 水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(SDJ—78 )》 的補充規(guī)定中對這一要求又進(jìn)行了修改，對于湯河水庫可以萬年一遇洪水做為校核洪水的標(biāo)準(zhǔn)，即校核洪水標(biāo)準(zhǔn)可由可能最大洪水降至萬年一遇洪水。按新標(biāo)準(zhǔn)做為湯河水庫的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，能較大的提高水庫的汛限水位，如果同時再考慮抬高水庫的正常高水位，這樣可以明顯地增大湯河水庫的興利效益和解決目前遼陽、鞍山及弓長嶺礦等地工業(yè)和生活用水的緊張問題具有重要意義。因此探討抬高水庫汛限水位和正常水位很有必要。

2 汛期水位抬高的原則與計算

防洪汛限水位抬高的原則應(yīng)是在汛限水位抬高后，保證在設(shè)計洪水和校核洪水情況下所推算的水庫壩高不超過現(xiàn)壩高。湯河水庫設(shè)計的洪水調(diào)度原則是考慮湯河的洪水一般情況下比太子河干流洪水先行下泄的特點，采用自由泄流的調(diào)度方式，即當(dāng)庫水位超過汛限水位時，開溢洪道及輸水道泄洪，在入庫流量小于汛限水位的水庫泄流能力時，保持汛限水位不變；在入庫流量大于汛限水位的泄流能力時，全開溢洪道及輸水道泄流。根據(jù)上述汛限水位抬高和洪水調(diào)度兩項原則，文章利用湯河水庫的設(shè)計洪水資料對水庫進(jìn)行了調(diào)洪計算。結(jié)果表明，在萬年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)情況下，水庫的汛限水位由107.86m抬高到112.26m時，水庫校核洪水位為117.86m與現(xiàn)在一致，此時的最大泄流量為3000m3/s也與原設(shè)計299m3/s基本一致；在112.36m汛限水位時與100a一遇設(shè)計洪水相對應(yīng)的設(shè)計洪水位為114.06m，相應(yīng)最大泄流量為2100m3/s，比原設(shè)計大537m3/s，調(diào)洪計算結(jié)果見表1 、表2 。由于壩高受校核洪水控制，因此汛限水位抬高到112.26m時所推算的壩高與原設(shè)計一致。這樣根據(jù)原則湯河水庫的防洪限制水位可以確定為112.26m，較現(xiàn)在抬高4.4m。

表1 調(diào)洪計算成果表 P=0.01%

表2 調(diào)洪計算成果表 P=1%

3 正常高水位的確定與興利效益計算

正常高水位在水庫設(shè)計時根據(jù)設(shè)計的興利要求，在設(shè)計枯水期開始時水庫應(yīng)蓄到的水位，做為湯河水庫的水，由于目前對鞍山、遼陽兩市供不應(yīng)求，因此應(yīng)以盡量使水庫多蓄水為目的來確定正常高水位。湯河水庫原設(shè)計的共用庫容為4.49×107m3，從1969年建庫以來26年水庫運行的資料統(tǒng)計，雖受1978年工程加固時泄洪影響，但水庫仍有8年基本蓄滿，而非汛期超正常高水位略有棄水的只有4 年，說明共用庫容預(yù)留的比較合理，發(fā)揮了較大的興利作用。因此水庫汛限水位抬高后，應(yīng)保持水庫原共用庫容不變，從而確定水庫的正常高水位為113.46m。

表3 長系列調(diào)節(jié)計算表 106m3

由上所述，湯河水庫的汛限水位和正常水位分別可重新確定為112.26m和113.46m。根據(jù)1951—1977年的徑流資料，按新的汛限水位和正常水位做為控制水位，鑒者進(jìn)行了長系列水庫調(diào)節(jié)計算(見表3 ) ，其滿足95%以上保證率的最大工業(yè)和生活供水量有現(xiàn)在的1.62×108m3，提高到1.82×108m3，增加2.06×107m3，即每日增加5.64萬m3。按鞍山引水的現(xiàn)行工業(yè)水價0.268元/t計算，每年可增收水費552.08 萬元。另外引蘭入湯工程竣工后，由于水庫調(diào)節(jié)能力的增大，也將提高引蘭水的利用率。

4 水庫防洪情況分析

抬高汛限水位必將使水庫在宣泄同頻率洪水時，相應(yīng)增大泄流量。湯河水庫的防洪任務(wù)主要是與申窩水庫配合，保證遼陽市及下游農(nóng)田的安全。遼陽市的防洪能力為100a一遇標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)田的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇標(biāo)準(zhǔn)。但觀音閣水庫建成后，遼陽市的防洪標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到500a一遇，下游農(nóng)田的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50a一遇，太子河主河道同頻率洪水的洪峰流量大幅度削減。由于湯河水庫泄洪量占太子河的比重較小，雖然抬高汛限水位增大一部分泄流量，但由于修建觀音閣水庫，對遼陽市及下游農(nóng)田的防洪安全影響不大，不會使其超過國家規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)。因此湯河水庫的汛限水位可以抬高。

5 抬高水位對水庫主題工程的影響

湯河水庫自1978年工程加固以來，土壩、溢洪道、輸水洞三大工程運行良好，汛限水位和正常水位抬高后對主體工程并無太大影響，只是溢洪道閘門需要加高2.5m及進(jìn)行相應(yīng)啟閉設(shè)備的改造；輸水洞進(jìn)口檢修閘室底板需墊高0.5m。這些處理都是可以進(jìn)行的，且規(guī)模、投資都不大。工程的其他現(xiàn)狀均滿足要求，因此抬高水位對水庫工程本身也是允許的。

表4 淹沒對象設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)表

6 水庫淹沒損失估算

汛限水位和正常高水位抬高后，將增大水庫的淹沒區(qū)，要進(jìn)行淹沒賠償，這也是抬高前述水位的主要投資。根據(jù)水電部頒布標(biāo)準(zhǔn)SD130—84 《 水利水電工程水庫淹沒處理設(shè)計規(guī)范》 的規(guī)定和本工程的運行方式對不同淹沒對象可選用下列標(biāo)準(zhǔn)。

由調(diào)洪計算可知，汛限水位抬高后5a和20a一遇的洪水，最高洪水位均沒超過抬高后的正常高水位，因此耕地、林地、村屯的賠償都應(yīng)以正常高水位113.46m為標(biāo)準(zhǔn)。由湯河水庫的水位面積關(guān)系曲線查得，從現(xiàn)水庫征地高程110.00m至抬高后的正常高水位113.46m之間的面積為503hm2。初步調(diào)查，淹沒耕地約134hm2、林地約67hm2、村民100戶共450 口人、公路及鄉(xiāng)道8km，無重要企事業(yè)單位及公共設(shè)施。按現(xiàn)行征地和動遷價格估算，約需賠償淹沒損失費3500 萬元左右。

7 結(jié) 語

通過以上分析，湯河水庫的汛限水位可以由現(xiàn)在的107.86m抬高到112.26m，正常高水位可以有109.36m抬高到113.46m；水庫增加興利庫容1.43 億m3，每年增加95%保證率的供水量2.06×107m3、增收水費550余萬元，相當(dāng)于修建一座庫容在6000萬m3以上的中型水庫的效益。而投資僅需4000萬元左右，并且緩解遼陽、鞍山等地用水緊張問題起重要作用。如果和引蘭入湯工程配合，可以避免鞍山全部引水后取消弓長嶺礦在湯河水庫引水方案， 同時還可保證湯河水庫電廠正常發(fā)電發(fā)揮效益。因此這項工程初步分析是可行的。

[1]王立松，郭維東，王強，等.驗證湯河水庫溢洪道水面線的模型試驗研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34(21)：5760-5762.

1007-7596(2017)02-0105-04

2017-02-12

繆丹(1989-)，女，遼寧燈塔人，助理工程師。

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