閘門控泄條件下水庫的調(diào)洪演算

馬 奪

（湖南中天水利水電勘察設計有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程概況

黃材水庫位于湘水一級支流溈水上游，主壩壩址位于寧鄉(xiāng)市黃材鎮(zhèn)以西的鐵山里，下距寧鄉(xiāng)城區(qū)52.5 km。壩址控制流域面積240.8 km2，原設計總庫容1.45 億m3；正常水位166.00 m，相應庫容1.26 億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。水庫設計洪水標準為100 年一遇，校核洪水標準為2 000 一遇，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、供水、養(yǎng)殖等綜合效益的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。溢洪道布置在竹山坳副壩左岸的獅牛沖，為河岸開敞式，進口為無底坎的寬頂堰，堰頂高程157.00m，裝有3 扇10.0m×9.3m（寬×高）鋼質(zhì)弧形閘門，以控制泄流，下游泄洪渠長1.2 km，落差較大，經(jīng)過四級消力池消能后尾水進入溈水。

2 調(diào)洪運用方式

黃材水庫溢洪道尾渠匯入溈水，該河段的安全泄量為400 m3/s，下游3 km 的地方便是黃材集鎮(zhèn)。當水庫下泄流量超過400 m3/s 時，下游河段堤防可能潰決，黃材集鎮(zhèn)將受到洪水威脅，但當入庫洪水達到20 年一遇時，如果再控制泄量，水庫大壩就有可能漫頂潰決，使水庫下游遭受不可估量的損失。因此，1999 年上級職能部門組織專家專題研究制定了黃材水庫洪水調(diào)度原則：水庫起調(diào)水位166.00 m，當庫水位低于167.00 m（控制泄量400 m3/s，20 年一遇洪峰到達時的庫水位），按下游河段安全泄量400 m3/s 控制下泄；當庫水位超過167.00m 時，閘門全開下泄。目前，該調(diào)度原則一直沿用。

考慮水庫下游防洪保護對象安全，且滿足水庫自身運行安全，黃材水庫調(diào)洪過程主要如下：

1）水庫起調(diào)水位為溢洪道閘頂高程166.00 m（即正常蓄水位），相應庫容為1.26 億m3。

2）調(diào)洪過程分以下兩種工況：

工況一：當入庫洪水小于20 年一遇（庫水位低于167.00 m），剛開始入庫流量Qq控泄，此時庫內(nèi)水位不斷上漲（但仍低于167.00 m），溢洪道下泄流量q 不斷增大，需控制溢洪道閘門開度，使下泄流量q≤q控泄，如圖1 中b～c 段，因來水Q>q控泄=400m3/s，庫水位一直上升，t1 時至最高水位（但仍低于167.00 m），此后入庫流量逐漸減少，通過控制溢洪道閘門開度，使庫水位恢復至正常蓄水位166.00 m。

圖1 入庫洪水小于20 年一遇調(diào)洪示意圖

工況二：當入庫洪水大于20 年一遇（庫水位超過167.00 m），調(diào)洪開始過程與小于20 年一遇洪水一樣，如圖2 中a～b 段和b～c 段，此處不再贅述；由于入庫流量Q 增大，庫內(nèi)水位一直上漲至t2，此時庫水位超過了20 年一遇洪水位167.0 m，說明此次洪水標準已超過20 年一遇，這時應保證大壩的安全作為主要目標，將閘門全開泄流，放棄控泄，如圖2 中c～d 段下泄流量驟然增大，此后閘門一直全開，至t2 時達到調(diào)洪最高洪水位，如圖2 中d～e 段,此后由于入庫洪水Q 逐漸小于下泄流量q，水位也逐漸下降至起調(diào)水位166.00 m，如圖2 中e～f 段。

圖2 入庫洪水大于20 年一遇調(diào)洪示意圖

3 調(diào)洪演算

3.1 基本方程

根據(jù)水量平衡原理，調(diào)洪演算的基本方程為：

式中 Q1、Q2——時段Δt 始末入庫流量（m3/s）；

q1、q2——時段Δt 始末出庫流量（m3/s）；

V1、V2——時段Δt 始末水庫蓄水量（m3/s）；

Δt——計算時段（s）。

3.2 主要結(jié)果

根據(jù)調(diào)洪演算的基本原則和資料，利用調(diào)洪演算的基本方程采用試算法求得。調(diào)洪演算的主要結(jié)果見表1，入庫流量與下泄流量曲線圖（圖3）以2 000 年一遇為例。

圖3 2000 年一遇入庫流量與下泄流量曲線圖

表1 調(diào)洪演算成果表

3.3 結(jié)果合理性分析

本次調(diào)洪演算的結(jié)果與2001 年湖南省水利水電勘測設計研究總院初設成果的水位和下泄流量對比，在2 000 年和100 年一遇情況下略偏小，主要是由于資料的延長所致，自1998 年至今，流域內(nèi)發(fā)生大暴雨的次數(shù)相對較少，因此計算結(jié)果略偏小，其成果較為接近，且與實測洪水基本一致，說明方法正確，成果可靠。為工程偏安全考慮，同時為保持工程的水文特征數(shù)值的一致性，筆者推薦仍沿用2001 年初步設計中的洪水成果作為水庫防洪標準的采用數(shù)值。

4 結(jié) 語

黃材水庫為溈水流域的骨干水利工程，為合理調(diào)度，充分利用水資源，統(tǒng)籌兼顧，減輕因大洪水帶來的危害，筆者認為：溢洪閘門的調(diào)度方式要實行精細化管理，切實做到科學調(diào)度水庫和開關(guān)閘門，規(guī)范閘門最佳的調(diào)度方式，不誤時機渲泄洪水和調(diào)節(jié)水庫水量。