三荔水庫防洪庫容的確定

莫麗紅

（黔南州水利水電勘測設計院，貴州 都勻 558000）

水庫防洪庫容是有防洪任務的水庫，為保證下游城市防洪安全而設置的攔蓄洪水的水庫容積，具體而言就是防洪高水位至防洪限制水位之間的庫容。三荔水庫位于荔波縣城區上游樟江干流河段，集雨面積976 km2，水庫的建設能對縣城以上80%流域面積的洪水進行調控，從而有效提高縣城抗洪能力。

1 防洪標準

防洪標準是防洪保護對象要達到的抗洪能力。防洪標準高，工程投資大，反之則投資小。防洪標準的確定，必須符合國家規范《防洪標準》，以避免盲目投資。同時規范給出的往往是一個范圍值，此時就應結合防洪保護對象的性質、級別、失事后的損失大小以及其他各項上位規劃綜合確定。

《荔波縣城防洪規劃》的防洪總體方案是：縣城中心城區建防洪堤使其防洪標準達20年一遇，通過建三荔水庫蓄洪錯峰，提高其防洪能力到50年一遇。因此，三荔水庫設計中，縣城中心城區的防洪標準直接按遠期50年一遇考慮。

2 汛限時段及防洪限制水位

雨源型河流，有明顯的季節性。汛期洪峰較大，而其他時期降雨量相對較小，產生的洪峰只有汛期的1/3～1/4，甚至更小。洪水的季節性決定了防洪庫容在汛期要求大，枯水期要求小。這就需要研究在汛期防洪庫容與其他興利庫容重迭，而枯水期將水蓄到正常蓄水位保證水庫的興利任務。即在汛期時將水庫水位降到正常蓄水位以下一定高度用一部分興利庫容防洪，此時對應的水位為汛限水位。確定汛限水位的原則是汛后必須能將水蓄到正常蓄水位不影響水庫的供水任務。

汛限時段是由暴雨洪水的特點所決定的，與主汛期對應，如果洪水分級較為明顯，可考慮分級設置汛限水位。

三荔水庫以樟江上的荔波水文站為參證站，統計荔波水文站1961～2015年歷年逐月最大洪峰流量，1月～12月最大洪峰流量成果見表1。將其中洪峰量級較大的5～8月進行頻率曲線適線，其50年一遇各月洪水成果見表2。

表1 荔波水文站1月～12月最大洪峰流量成果

表2 荔波水文站5月～8月P=2%最大洪峰流量成果（m3/s）

從表2可看出，雖然僅6月50年一遇洪水大于荔波縣城20年一遇洪水2410 m3/s，但5、7、8這三個月的洪峰也較為接近，為安全起見，把5～8月份作為汛期限制水位時段。

三荔水庫工程是綜合性的水利工程，其功能有防洪，漂流補水及城市供水。汛限時段為5～8月，根據壩址長系列入庫徑流過程，對各月徑流進行排序，及頻率分析，成果見表3。從壩址入庫徑流排序成果表來看，枯水段來水較小，P=90%時8～3月來水均不能滿足用水需求。

表3 三荔水庫壩址來水及需水過程對照表 單位：萬m3

由于三荔水庫的供水過程是不均勻的，主要集中在4～10月，其中后汛期9月、10月的用水量已大于入庫的來水量，也就是說9～3月這一時段水庫沒有水可蓄，而且還需要動用興利庫容來滿足用水需求，如果采用防洪庫容與興利庫容結合的方式，勢必減少水庫的可供水量。在滿足水庫供水功能最低正常蓄水位的情況下，只能采用防洪庫容與興利庫容完全不結合的方式，即防洪限制水位等于正常蓄水位488 m。

3 洪水組合及安全泄量

防洪保護對象控制斷面的洪水過程，本身是一個連續的不個分割的過程。但是根據洪水的成因及傳播的特性，可以把它看成是壩址處的洪水過程與區間洪水過程迭加的結果。這就需要考慮洪水傳播時間和迭加的方式。洪水傳播時間根據傳播距離與洪水傳播速度推求。洪水迭加方式即洪水組合，一般考慮兩種情況，一種是壩址同頻，區間相應；一種是區間同頻，壩址相應。

安全泄量有兩個概念，一個是下游河道的安全泄量，是防洪保護對象不被洪水威脅時下游河道安全過洪能力；一個是滿足下游河道安全泄量的前提下，水庫允許下泄的最大流量，即水庫安全泄量。那么對于下游河道的一個安全泄量，不同組合下，水庫有相應不同的安全泄量。有時下游河道防護對象不同，或者河道斷面明顯過流能力不一致時，會出現不同級別的安全泄量，此時水庫對應的安全泄量也有多組。

三荔水庫保護對象是荔波縣城，縣城已按20年一遇防洪標準建防洪堤，其安全泄量為2420 m3/s。水庫安全泄量為2420 m3/s減去區間洪峰流量即得，見表4。

表4 三荔水庫下壩址洪水遭遇組合分析成果表

由表4知，下游河道安全泄量為2420 m3/s，壩址“壩址相應、區間同頻”的洪水組合水庫安全泄量為1472 m3/s；“壩址同頻、區間相應”的洪水組合水庫安全泄量為1580 m3/s。

4 調洪計算

水情測報系統提供水位及流量，作為調度運行的依據，按相應水位控制閘門開度。開閘過程中絕對不允許最大下泄流量大于入庫洪峰流量，當洪峰過后，洪水流量減小時應按相反的順序逐孔關閉閘門，當閘門發生運行震動時，應立即調節閘門開度避開振動區域運行。

三荔水庫大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂泄洪，布置方案為：設3孔12 m×12 m（寬×高）閘門，堰型為實用堰，堰頂高程為481 m，綜合流量系數為1.75～1.95。

水庫洪水調度原則為：洪水來臨時，按來多少泄多少控制泄洪，保持水位在正常蓄水位488 m，按水位漲率大于0.1 m/h時，先打開中孔，然后對稱開啟兩個邊孔，控制泄量不大于1580 m3/s，且不大于來量。當水庫水位回落時，先關閉左右孔，然后是中孔，直到水位降至正常蓄水位488 m為止。

洪水調洪計算的方法有雙輔助曲線法、單輔助曲線法、列表法等，其原理均是水量平衡原理，水量平衡方程式計算公式為：

式中：Q1、Q2為時段始末來水流量，m3/s；q1、q2為時段始末總下泄流量，m3/s；Δt為時段長，h；V1為時段初水庫庫容，萬 m3；V2為時段末水庫庫容，萬m3。

按照水工確定的溢洪布置及擬定的水庫正常蓄水位、防洪限制水位進行洪水調節計算，起調水位為488 m，成果見表5。

通過調節計算及分析，壩址對縣城防洪不利的洪水組合為“壩址同頻、區間相應”。防洪限制水位為488 m，防洪限制水位以下庫容為2619萬m3，防洪高水位為496 m，防洪高水位以下庫容為5037萬m3，防洪庫容為2418萬m3。見圖 1、圖 2。

表5 三荔水庫P=2%洪水調節計算成果表

圖1 三荔水庫壩址區間同頻、壩址相應洪水（P=2%）洪水演算圖

圖2 三荔水庫壩址區間相應、壩址同頻洪水（P=2%）洪水演算圖

5 結語

三荔水庫壩址以上流域面積占了縣城以上流域面積的80%，區間流域面積較小，區間洪水不占主導作用，洪水來臨時，水庫尚可下泄洪水。而對于某些區間流域面積大，區間洪峰流量已接近或達到安全泄量，此時水庫需錯峰調度。而當區間洪峰流量大于下游安全泄量時，需考慮在區間支流再建防洪水庫并研究聯合運行及補償湊泄的調度方式。