劉樓水庫防洪調度方法淺析

王真真

（菏澤市河湖流域工程管理服務中心，山東菏澤 274000）

0 引言

伴隨經濟的快速發展，農村人口逐步向城市轉移，城市化率將大大提高，居民的日常用水需求將迅速增加，供需矛盾日益突出。單純依靠當地水源，無法解決菏澤市定陶區日益加劇的供需矛盾。為了提高城市供水能力，改善飲用水質量，定陶區必須尋找新的水源，緩解城市供水矛盾，滿足居民用水需求。劉樓水庫的建設可以提高當地徑流的利用率，優化當地水資源配置，實現“優化用水、優化利用”，為定陶區提供高保障率、優質水源，解決城鄉居民飲水安全問題，緩解日益緊張的水供需矛盾，促進經濟社會發展。

圖1 劉樓水庫樞紐全景

1 水庫概況

菏澤市定陶區劉樓水庫工程，位于定陶區的西南部，臨商路的西部、西環線以南。水庫永久用地面積是152.93 hm2，其中水庫淹水用地面積為113.4 hm2，圍堰用地面積8.85 hm2，壩外腳截溝用地面積為10.12 hm2，截溝用地面積為5.04 hm2，管理用地面積為12.25 hm2，水廠和管理站用地3.28 hm2。水庫設計水位50.70 m，對應的設計庫容1252萬m3，水庫調節庫容1152萬m3。水庫工程總投資4.88億元。劉樓水庫工程為三級工程，工程規模中等。主要建筑物級別為三級，副樓建筑物級別為四級。庫區地震動峰值加速度0.1 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度，地震設計烈度為7度。

劉樓水庫位于定陶區西南1.5 km處，主要是為了調蓄定陶區東魚河引黃水量，解決引水與居民生活用水之間的時空分配矛盾，，解決全區11個鄉鎮68.63萬居民飲水安全問題，并為666.67 hm2農田提供灌溉用水。工程建成后，劉樓水庫每年提供生活用水2342萬m3，灌溉用水237萬m3，解決了水庫控制范圍內水資源分配不均勻的問題，定陶區的居民生活供水危機得以緩解，地方的社會經濟的可持續發展得到保障。

2 調度條件

2.1 水文氣象

根據東魚河張莊水文站1977～2010年實測逐月含沙量統計分析，工程所處河段多年平均懸移質含沙量為0.66 kg/m3，斷面最大平均含沙量為13.7 kg/m3，發生在1978年7月11日。東魚河流域在工程所處河段有路菜園站和張莊閘站兩處水文測站。路菜園站，設立于1972年4月，控制流域面積646 km2，位于定陶區南王店鄉路菜園閘，設計中采用該站水位實測資料。張莊閘站，設立于1968年6月，控制流域面積3934 km2，位于成武縣茍村鄉張莊閘，設計中采用該站泥沙實測資料。

定陶區屬北溫帶半濕潤性大陸季風區，具有春暖干旱、夏熱多雨、秋季涼爽、冬季干冷多風、四季分明的特點。光照充足，溫度適宜，雨熱同季，適合農作物生長。根據近40年降水資料分析，定陶區平均年降水量為671 mm。1967年最大1125 mm，1966年最小356 mm。降雨多集中在6、7、8、9四個月份，占全年降雨的70%以上。年平均蒸發量1911.3 mm，最大蒸發量2577 mm，出現在1966年。年平均氣溫13.8℃，最高氣溫43.2℃，最低氣溫-17.9℃，年平均無霜期207天。

2.2 水工金屬結構安全運用條件

入庫泵站進口閘在水庫水位等于或低于最高蓄水水位51.70的靜水或動水條件下閉門擋水。閘門框架及面板沒有變形、沒有歪扭、門槽沒有堵塞、啟閉靈活。閘門沒有裂紋、沒有銹蝕、沒出現氣蝕、沒有磨損、沒出現焊縫開裂、沒出現油漆剝落等現象。啟閉機機械轉動部分潤滑油充足、地腳螺栓沒有松動，絲杠沒有出現彎曲、磨損、銹蝕，吊點受力均衡。

2.3 水工建筑物安全運用條件

劉樓水庫經過下閘蓄水工程驗收后具備了一定的蓄水等功能，達到了設計要求，樞紐工程外貌特征均達到規范要求。大壩上下游護坡工程完成，具備擋水條件，迎水坡沒有風浪沖損。沒有害蟲及害獸活動，壩頭岸坡沒有澆滲。且壩身沒有裂縫、無塌坑、無滑坡和隆起現象。背水坡沒有散浸及集中滲漏。壩后排水導滲設施沒有堵塞、破壞、失效現象。壩址沒有流土管涌跡象。入庫泵站、出庫泵站及啟閉機等電氣設備全部完成施工，完成安裝調試，投入使用。

2.4 工程安全監測與巡視檢查要求

按規范要求對水庫每年進行一次全面檢查，研究判斷水庫是否具備安全度汛條件，檢查過程中，按規定程序，對大壩各種設施進行外觀檢查，還應審閱維護記錄、大壩運行和監測數據等檔案資料。汛期，按照要求定期對主要建筑物進行檢測與巡視檢查，當水位超過汛限水位時，應根據實際情況安排工程技術人員根據險情程度增加觀測次數。非汛期，按監測要求對主要水工建筑物進行監測與巡視檢查。對巡視檢查和測量結果，做好記錄，整編歸檔。發現險情及時上報。

2.5 充庫時間分析

充庫過程擬定：由于水庫距閆譚引黃閘輸水線路較長，且充庫流量較小、輸水渠道設計流量較大，考慮渠道輸水損失和泥沙淤積等因素，為水庫單獨引水充庫困難較大。充庫時間應結合灌區引黃灌溉時間，并盡可能避開灌區渠道可直接供水的時期，統籌考慮灌區其他用水戶的影響。首先要確保居民生活用水，其次考慮農田灌溉用水。按照可引水天數分析，結合灌區灌溉引水時間、水庫用水特點，擬定充庫時間為3～5月份、9～10月份。

2.6 定陶引黃河水量配置

根據山東省水利廳魯水資字〔2010〕3號文《關于印發山東境內黃河及所屬支流水量分配暨黃河取水許可總量控制指標細化方案的通知》及菏澤市引黃水量的分配方案，菏澤市分配給定陶區黃河水量為7500萬m3。根據定陶區人民政府關于引黃指標的分配方案的通知，對菏澤市分配給黃河水量為7500萬m3引黃指標進行了分配，劉樓水庫3300萬m3，其他調蓄4200萬m3，在實際調蓄過程中優先保證劉樓水庫用水。

3 防洪調度

3.1 蓄水度汛安全

根據《可研報告》評審意見，劉樓水庫是為定陶11個鄉鎮居民飲水安全問題，保證供水水源水質和水量，充分利用黃河水源來替代地下水引水型水庫。按照《防洪標準》（GB50201-94）和SL252-2000的有關規定，劉樓水庫屬于平原水庫，設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為100年一遇，汛期庫水位不高，暴雨對庫水位的影響不大。從安全方面考慮，充分考慮暴雨對庫水位的影響，汛期最高庫水位控制在51.70 m以下。

3.2 初期蓄水

劉樓水庫充庫利用東魚河工程體系，東魚河經過多年運行，有較完善的引黃、沉沙、輸水體系。截至目前，入庫泵站引水閘、入庫泵站和入庫閘、水庫圍壩、出庫泵站等建筑物主體工程已完工，具備正常運行條件。

水庫設計蓄水位51.70 m，設計庫容1127萬m3。初期引水時考慮到大壩初建成對安全有一定影響，初期蓄水分3次進行。第1次蓄水至46.74 m，庫容為558萬m3，蓄水到位后停留360 h（15天），并對水庫圍壩和主要建筑物進行安全檢查。第1次蓄水全部可通過引水閘、入庫泵站自流充庫。充庫初期采用小流量充庫，初期控制入庫流量不大于設計充庫流量的0.3倍，后期可逐漸增大到設計流量。第2次蓄水至49.20 m，庫容為826萬m3，蓄水停止后對圍壩和主要建筑物進行安全檢查，停留30天時間。以上蓄水完成后，結合圍壩和主要建筑物的運行情況，第3次蓄水至設計水位51.70 m，庫容1127萬m3，蓄水至設計水位后，組織管理人員嚴密觀察圍壩和主要建筑物（表1）。

表1 水庫初期蓄水過程

嚴格按批準的初期蓄水方案，有序組織進行蓄水。堅決杜絕未驗收及超設計標準蓄水行為發生，并安排專職人員對蓄水階段實行24 h不間斷值守，確保初期蓄水安全。初期蓄水安全監測和巡邏觀測不得少于2次/天，對重要的圍壩上游壩坡、下游壩坡、圍壩與建筑物結合部、出庫泵站平臺等關鍵部位進行巡查，并做好安全監測和巡查記錄，以便進行系統的資料分析。

3.3 供水調度

劉樓水庫工程為全區11個鄉鎮、街道辦事處居民生活用水。定陶區人口68.63萬人，其中非農業人口11.81萬人，農業人口56.82萬人。城鎮居民生活用水定額為90 L/p·d，農村居民生活用水定額增長到65 L/p·d；大牲畜用水定額40 L/t·d，小牲畜用水定額每天20 L/t·d。經復核，定陶區人畜總需水量為2148萬m3。

根據劉樓水庫供水區內的人畜需水總量，按居民生活用水的5%考慮公共建筑用水，管網漏損水量和不可預見水量按上述水量之和的5%計算。根據《村鎮供水工程技術規范》水廠自用水量按最高日用水量5%～10%計算，總需水量2007.98萬m3，則水庫出庫泵站日出水6.42萬m3/天，年供水量2579萬m3。

根據黃河的水沙特點與來水過程的不確定性，以及主要利用引黃灌區現有工程取水，充庫時間盡可能避開灌區渠道直接供水的時期，并統籌考慮灌區其他用水戶的影響。按照可引水天數分析，充庫時間擬定充庫時間：3～5月份、9～10月份，共40天。由于黃河來水過程的不確定性造成了引黃水庫具有搶時間充庫的特性，為了便于管理、運行和降低引水造成的水資源損失，盡量結合灌溉，在正常的灌溉引水期前后，盡可能大流量集中充庫。充庫流量為8 m3/s。

4 結語

工程調度運用是整個水庫工程運行中的重要環節，是體現工程經濟、社會效益的關鍵工作。供水對象為定陶區居民用水，把原超采的地下水和生態用水予以回補。正確處理和認識水庫供水工程與治污、節水和保護環境的關系，堅持先治污后通水、先節水后調水、先環保后用水的原則。堅持按市場經濟配水和計劃用水相結合的原則，實現外調水與當地水的優化配置和聯合調度，發揮供水效益，最大限度地降低供水成本。

劉樓水庫盡可能多充庫，保持水庫水位高水位運行。依照水庫設計功能和灌區供水計劃，制定水庫年度運用計劃，并貫徹執行，具體確定各單項工程設施的啟用和關閉。保證工程安全的前提下，綜合利用水資源，充分發揮工程效益。按照設計調度原則和上級主管部門的指示，結合當年實際情況，確定充庫水量、水位，合理分配水量，定額配水，經濟用水。配水時對用水大戶統籌安排，以求最佳經濟效益。