莒縣仕陽水庫溢洪規律探析

解學相，王德明，趙寶慶

（1.莒縣仕陽水庫管理處，山東 莒縣 276599；2.日照清沐工程咨詢有限公司，山東 莒縣 276599）

莒縣仕陽水庫始建于1958年10月，1959年6月主體工程竣工。水庫控制流域面積281 km2，總庫容1.348 9億m3，興利庫容0.686 3億m3，調洪庫容6 889萬m3。該水庫是一座以防洪城鄉供水為主，結合灌溉發電和水產養殖等綜合利用的大（2）型水庫。樞紐工程由主壩、副壩、溢洪閘、放水洞、水電站5部分組成。

1 研究緣由

仕陽水庫自從修建溢洪閘以來，1990—2018年遭遇共11次較大暴雨洪水，間歇性提閘泄水，由于興利水位偏低、片面強調大壩安全，開閘泄洪致使汛后蓄水不滿，影響綜合效益的發揮。目前，日照市為保證城市供水實施的河道水庫大聯通項目及淮委沭河管理模式要求都迫切需要日照水庫、仕陽水庫、青峰嶺水庫實行“三庫連通”，為此，仕陽水庫需進行“增效擴容”，因而通過數據分析對仕陽水庫的防洪安全運行及興利蓄水管理調度關系研究迫在眉睫。

2 水庫運行統計分析

根據水庫運行58年來運行水情數據，經過對該數據進行數理統計，計算得水庫年調節系數α=0.88、多年庫容系數β=0.60、查普列什柯夫曲線得p=75%時多年庫容系數β=0.75。

2.1 水庫汛前蓄水規律

建庫58年來，汛前6月1日的蓄水量，最高為2013年7 145萬m3、最低為1978年103萬m3；多年平均為2 686.4萬m3，多余多年平均蓄水量的年份有26次，均方差是1 668.81、變差系數是0.62，偏態系數是0.46。

2.2 水庫來水規律

仕陽水庫壩址以上流域處在山東東部，沂蒙山區東部，屬溫暖性大陸性氣候，暴雨分布地區不均，是主要山區暴雨區之一。暴雨洪水多發生在盛夏秋初，季節性較強。降水量年際變化大，實測系列中1962年年降水量最大為1 094 mm，1968年年降水量最小為402.2 mm，豐枯比為2.7。降水年內分布不均勻，主要集中在汛期6～9月，汛期降水量占年降水量的83%。受流域內局部地形條件的影響，次降水過程中雨量在空間的分布有一定差異。據統計分析，流域內石畝子水庫以下地區的降水一般大于上游，其中桑園、石畝子雨量站附近一帶區域為主要暴雨中心，但當流域內發生較大降雨時，面上分布尚均勻。據統計，各雨量站多年平均最大24 h、最大3日降水量分布較均勻，流域內各雨量站多年平均年最大24 h降水量在34.4～267.4 mm之間，多年平均年最大3日降水量在35.6～296.5 mm之間。在降水的時間分布方面，根據多年實測雨量計算，仕陽水庫全流域多年平均最大24 h面雨量為103.4 mm，1997年實測年最大24 h面雨量為267.4 mm，為實測最大值。1968年實測年最小24 h面雨量34.4 mm，為實測最小值。造成本流域暴雨的主要天氣系統有氣旋，臺風，峰面，切變線。袁公河屬山溪雨源性河流，河道流量隨季節變化，洪水主要集中汛期7、8兩月，呈陡漲陡落型，較大洪水歷時一般在20～25 h左右，復峰洪水歷時超過30 h。建庫后入庫洪峰流量大于1 000 m3/s的洪水有10次，其中最大流量為2 010 m3/s，發生于1974年。仕陽水庫多年平均年最大24 h洪量為1 515×104m3/s。

2.3 年降雨來水規律

據統計，建庫59年以來，年降水量大于等于設計降水量的年份有18次，多年平均年降水量為 752.52 mm，最多為 1 098 mm（2003年），最少為393 mm（2014年）；多年平均年來水量為6 789.11萬m3，大于多年平均年來水量的年份有22次，最高為1962年21 880萬m3，最少為2014年589.09萬m3，年降水的均方差為179.41、變差系數為0.24、偏態系數為-0.07；年來水的均方差為4 278.31、變差系數為0.63、偏態系數為1.17。

2.4 汛期降雨來水規律

多年平均汛期降水量553.6 m；大于多年平均汛期降水量的年份有29次，最多為1960年914 mm、最少為1968年236.5 mm；多年平均汛期來水5 766.99萬m3，大于多年平均來水量的年份有22次，最多為1962年159 600萬m3，最少為2014年564.7萬m3；降雨來水的均方差分別是149.06和3 660.49、變差系數是0.27和0.63，偏態系數是0.18和0.83。

3 水庫溢洪規律分析

3.1 有灌溉用水溢洪閘棄水規律

水庫的溢洪次數與流量，既與當年汛期降雨來水有關，更與當年汛前蓄水有關。水庫運行以來，水庫功能前50年以防洪、灌溉為主，其他為輔，現在隨著城市發展，水庫的功能改變為防洪、城市供水為主，灌溉、發電、養殖為輔。近幾年，水庫灌區灌溉幾率很小，幾乎沒有多少灌溉面積。只有庫區提灌，而且提灌面積有所加大。整個灌溉用水量都在水庫來水中予以扣除。水庫運行以來累計溢洪19次，最大溢洪流量409 m3/s，全部運行時間平均溢洪流量41.94 m3/s，溢洪年份平均溢洪流量123.62 m3/s，累計棄水47 448萬m3，運行年份平均年溢洪棄水水量832.23萬m3，其均方差分別是1 914.41、變差系數分別是2.30，偏態系數是3.14。其中汛期溢洪棄水41 879.04萬m3、均方差是1 580.84、變差系數是2.19、偏態系數是2.66；運行年份平均溢洪水量722.05萬m3、溢洪年份平均溢洪水量2 204.16萬m3。多年平均溢洪的幾率3年一次數理統計是33.33%，而實際運行以來算數平均也是3年一次溢洪，溢洪水量達5 673.00萬m3的概率是20年一遇。多年平均來水與溢洪的關聯系數是0.786 5，多年平均汛期來水與溢洪的關聯系數是0.786 8，多年平均汛期7~8月來水與溢洪的關聯系數是0.774 3。

3.2 無灌溉用水的溢洪規律

不考慮灌區灌溉以后，水庫蓄水只是城市供水和生態用水，總用水量減少，溢洪的可能性加大。2015年以來，仕嶠灌區幾乎沒有多少灌溉面積，灌溉用水量只占全部用水量的50%以下。近3年來灌溉用水每年不超2萬m3，占全部用水量（灌溉、生態、城市供水）的2%以下，灌溉用水可以不計，溢洪次數是1次。

3.3 汛前蓄水量溢洪規律

運行年份汛前水庫蓄水多，本年度降雨多而早，則溢洪幾率加大，其相關系數是0.772 5。

3.4 溢洪規律小結

通過上述計算分析，水庫運行58年以來，累計溢洪19次，平均3.05年一次，溢洪的總概率是33.33%，平均溢洪流量是41.94 m3/s，運行年份平均溢洪洪水量是722.05萬m3。有關指標大小變化與計算周期長短符合實際規律。

4 運行管理建議

經過上述計算分析，水庫運行以來多年平均溢洪的概率是33.33%，受年前降雨影響汛前水位偏高時，水庫溢洪的概率是50%。受當年汛期降雨來水偏多時、水庫溢洪的概率是70%。當年降水大于900 mm或汛前水位高于152.50 m時，遇到降雨溢洪的幾率陡增。因此，目前水庫工程運行狀況下，水庫多年調節系數為0.65，增效擴容十分必要，可以有效減少溢洪概率。為此，作為管理單位，首要任務必須及時掌握水庫當前的水情、當年降雨資料、水庫目前可能的供水量，以便做好綜合調度，使水庫發揮最大綜合效益。