某水庫防洪調度方案初步研究

摘 要：某水庫具有城市供水、防洪等綜合作用。本文根據工程任務及特點，提出水庫防洪調度的任務及原則、水庫調度方式。在不同方案洪水調節計算成果基礎上，考慮下游城市飲水安全，通過初步分析，提出推薦方案，希望能對類似水庫防洪調度起到一些借鑒作用。

關鍵詞：水庫；防洪調度；研究

Abstract： The role of a reservoir with a comprehensive urban water supply and flood control. Based on engineering tasks and characteristics， tasks and principles proposed reservoir flood control operation of reservoir regulation. Flood control program in a different calculation based on the results， considering the safety of drinking water downstream of the city， through a preliminary analysis， recommend solutions， hoping to play some reservoir flood control operation similar reference.

Keywords： reservoir； flood control operation； research

1.工程概況

某水庫位于W市上游17km處，具有城市供水、城市防洪等綜合作用，其正常蓄水位高程比W市中心區高出約223m，被稱為“城市頭上一盆水”，因而水庫的安全關系該市200多萬人的生命、財產及市政設施的安全。該水庫正常蓄水位1082.4m，相應庫容3100萬m3；死水位1071.52m，調節庫容2802.5萬m3；設計洪水位為1086.08m，相應庫容為4953.7萬m3；校核洪水位1087.44m，相應庫容5784萬m3。工程地震設防烈度Ⅷ度，主要建筑物工程級別為1級，次要建筑物為3級。洪水標準按千年一遇設計、萬年一遇校核。

2.水庫防洪調度的任務和原則

2.1水庫防洪調度的任務

W市現有非農業人口183萬人，城市等級為Ⅰ等，屬特別重要城市，流域防洪規劃中確定城市防洪標準為200年一遇。根據流域整體防洪布局，W市城市防洪任務主要由D水庫承擔，D水庫建成以前，先由本水庫承擔部分防洪任務，本水庫同時承擔下游城市供水任務。

目前上游D水庫尚未建成，因此，本水庫防洪調度的任務為通過水庫汛期合理調度，滿足下游W市既定防洪保護目標，在此基礎上，兼顧水庫興利要求，盡可能提高水庫供水量。

2.2防洪調度原則

（1）調度方式應簡便可行、安全可靠、具有可操作性，判別條件簡單明確。

主要通過水位控制預留防洪庫容，以實現汛期水庫防洪調度。各分期洪水時段選擇不同的汛限水位進行控制。

防洪限制水位線以下至死水位線之間的興利調度區，按下游興利供水要求控制運行；防洪高水位線以下至防洪限制水位線之間的防洪調度區，按擬定的滿足下游要求的防洪調度方式運用；防洪高水位線以上至校核洪水位線的水庫防洪調度區，按保證大壩安全的調度方式運用。

（2）防洪調度應充分考慮不利因素，確保防洪安全。

對工程設計工況（P=0.1%）及校核工況（P=0.01%）進行復核，在不高于原工程設計洪水位及校核洪水位的前提下最終確定各分期汛限水位。

（3）在保證水庫自身防洪安全及W市城市飲水安全的前提下，水庫適當承擔下游城市防洪任務。

本水庫下游防洪對象主要為W市主城區，防洪標準200年一遇。根據流域整體防洪布局，W市防洪任務主要由上游D水庫承擔，但目前該水庫尚未投入運行，而本水庫防護能力達不到200年一遇標準，同時，本水庫承擔著W市的城市供水任務，鑒于此，在保證W市城市飲水安全基礎上，本水庫只能適當承擔下游W市的防洪任務。

3.水庫調度方式

（1）W市城區洪水主要由本水庫下泄流量形成，因此，采用固定泄量調度方式，水庫防洪允許泄量60m3/s。

（2）水庫由保證下游防洪安全調度轉為保證大壩防洪安全調度的判別條件為防洪高水位1083.10m。

防洪高水位線以下至防洪限制水位線之間的防洪調度區控制水庫下泄流量不大于防洪允許泄量60m3/s；防洪高水位線以上至校核洪水位線的水庫防洪調度區，按保證大壩安全的調度方式運用，根據水庫泄流能力采用敞泄方式調度，但控制最大下泄流量不能大于之前入庫最大洪峰流量，避免人造洪水。

4.分期洪水調度

4.1方案擬定

通過初步分析，本水庫調節庫容最多只能防御50年一遇的洪水。考慮到本水庫同時承擔著W市的城市供水任務，如果承擔過重的防洪任務，則會對城市飲水安全造成重大影響。鑒于此，擬定了防御重現期10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇洪水4組方案。

4.2分期洪水

水庫所在W河洪水具有分期變化規律，汛期為盡可能的少占用水庫興利庫容，本次研究考慮分期進行洪水調度，分為前汛期、主汛期、后汛期3期，時段分別為6月20日～7月10日、7月11日～7月31日、8月1日～8月20日。

4.3洪水調節計算

（1）起調水位

起調水位按照滿足防洪目標和滿足自身防洪安全分別確定：

1）滿足防洪目標起調水位以防洪高水位1083.10m為基準，根據承擔下游防洪任務及目標反算起調水位。endprint

2）滿足自身防洪安全起調水位以洪水位不高于設計洪水位1086.08m及校核洪水位1087.44m為控制試算起調水位。

3）起調水位不高于正常蓄水位。

在上述起調水位基礎上，將各種工況相應最低起調水位確定為防洪限制水位。

（2）調洪原則及泄洪方式

1）當洪水來臨，天然入庫流量Q入小于水庫允許泄量q允（60m3/s）時，來多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，維持汛限水位不變；

2）隨著洪水流量增大，當Q入大于q允但庫水位低于防洪高水位時，下泄流量仍控制不超過水庫允許泄量；

3）隨著入庫洪水流量的繼續增大，水庫水位達到并超過防洪高水位，按泄洪建筑物的泄流能力下泄，但控制不大于之前最大入庫洪峰流量，水庫水位繼續上升；

4）隨著入庫洪水開始逐漸減小后，水庫水位上升速度減慢，當泄洪建筑物泄流能力等于入庫洪水時，水庫水位達到最高水位；

5）隨著入庫洪水流量的繼續減小，水庫仍按照泄洪建筑物泄流能力下泄，以使水庫水位盡快下降至汛限水位，準備迎接下一場洪水。

（3）調洪成果

通過洪水調節計算，不同防洪調度方案分期特征水位成果見下表。

結合上表分析可知，水庫不同防洪調度方案分期特征水位呈現如下規律分布：

1）各防洪調度方案前汛期、主汛期、后汛期的汛限水位呈現“凹”字型分布，并且前汛期汛限水位均不低于后汛期。前汛期的汛限水位除方案四略低外，其他三方案均與正常蓄水位1082.40m相同。主汛期、后汛期的汛限水位均隨著防御重現期的增大而降低，其中方案一至方案三降幅較小，方案四的汛限水位較方案三大幅度降低，主汛期、后汛期分別降低了3.67m和1.48m。

2）各防洪調度方案前汛期、主汛期、后汛期防御重現期洪水對應的水庫最高水位均不高于水庫防洪高水位1083.10m，滿足下游防洪任務及目標要求。

3）各防洪調度方案前汛期、主汛期、后汛期設計洪水對應的水庫最高水位均不高于水庫設計洪水位1086.08m，滿足水庫自身防洪安全要求。

4）各防洪調度方案前汛期、主汛期、后汛期校核洪水對應的水庫最高水位均不高于水庫校核洪水位1087.44m，滿足水庫自身防洪安全要求。

5.防洪調度方案選擇

5.1從水庫防洪安全分析

各方案均滿足水庫自身防洪安全要求。

5.2從占用興利庫容情況分析

各方案主要在主汛期占用水庫興利庫容，隨著防洪標準提高，各方案占用興利庫容的程度逐漸加大，其中方案一和方案二影響興利庫容相對較小，方案三和方案四明顯增加，且影響程度較大。

5.3從城市供水安全角度分析

從歷年供水情況分析，方案三和方案四將會對W市飲水安全產生影響。

結論：本水庫在承擔防洪任務同時，將會對城市飲水安全造成一定影響。通過初步分析，4組方案中方案一和方案二占用水庫興利庫容相對較小，對城市供水影響程度相對較低。在考慮W市飲水安全基礎上，本水庫最終選擇防御重現期20年一遇洪水的防洪調度方案。

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【文章編號】1006-2688（2017）07-0056-03

【作者簡介】江曉銳（1980-），男，新疆伊犁人，工程師，主要研究方向：水資源規劃、水利動能。endprint