友誼水庫(kù)除險(xiǎn)加固后調(diào)度運(yùn)用方式研究

馮超英

（河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，石家莊050021）

1 友誼水庫(kù)概況

友誼水庫(kù)位于河北省張家口市尚義縣和內(nèi)蒙古興和縣交界處永定河支流東洋河的上游，控制流域面積2250km2，總庫(kù)容1.16億m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利樞紐工程。

友誼水庫(kù)下游控制灌溉面積240hm2，原設(shè)計(jì)灌溉面積133hm2。由于未設(shè)排沙設(shè)施，水庫(kù)淤積嚴(yán)重，致使興利庫(kù)容減小，目前，實(shí)際灌溉面積為67hm2左右。灌溉供水保證率為50%。

友誼水庫(kù)的防洪任務(wù)是：在確保大壩安全的前提下，保護(hù)京包鐵路、豐沙鐵路、宣陽(yáng)公路以及張家口市區(qū)、尚義、萬(wàn)全、懷安、懷來(lái)、涿鹿等市縣的20萬(wàn)人、250hm2耕地的防洪安全。在水庫(kù)實(shí)際運(yùn)用中，根據(jù)上下游雨情、水情情況，通過合理調(diào)度，確保水庫(kù)和下游防洪安全。

友誼水庫(kù)加固前存在防洪標(biāo)準(zhǔn)低、壩體質(zhì)量不均、壩基集中滲流和壩體局部浸潤(rùn)線偏高及繞壩滲流、水庫(kù)逐年淤積嚴(yán)重等問題，經(jīng)鑒定為三類壩病險(xiǎn)水庫(kù)。為解決水庫(kù)存在的各種問題，使水庫(kù)的綜合效益得以正常發(fā)揮，2001年底開始實(shí)施水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，目前已經(jīng)完工。

2 水庫(kù)淤積及預(yù)測(cè)

根據(jù)資料，水庫(kù)多年平均入庫(kù)沙量為104.1萬(wàn)t，其中沖泄質(zhì)為20.7萬(wàn)t，床沙質(zhì)為69.8萬(wàn)t，推移質(zhì)為13.6萬(wàn)t。 據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，友誼水庫(kù)多年平均出庫(kù)沙量約0.6萬(wàn)t，多年平均淤積量為103.5萬(wàn)t。沖泄質(zhì)、床沙質(zhì)、推移質(zhì)的干容重分別按1.3，1.8t/m3計(jì)，則水庫(kù)多年平均淤積量為81.5萬(wàn)m3。

據(jù)水庫(kù)多年測(cè)淤資料，淤積量全部分布在正常高水位1193m以下，97%以上分布在汛限水位1189m以下，淤積末端距壩址7.5km，水庫(kù)翹尾淤積問題不嚴(yán)重。水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)施后，隨著汛限水位及正常高水位的提高，淤積末端將有所上延，按1963～1991年水庫(kù)實(shí)測(cè)淤積分布趨勢(shì)，到2020年水庫(kù)的淤積末端將上移1～1.5km，即淤積末端距壩址8.5～9km，淤積高程在1197m以下，低于移民征地高程1200m，不會(huì)給上游帶來(lái)不利影響。

根據(jù)友誼水庫(kù)的淤積型式和淤積分布狀況，按1991年實(shí)測(cè)的庫(kù)容，再次分析計(jì)算了友誼水庫(kù)2000年、2010年、2020年的壩前淤積高程及庫(kù)容曲線。

3 死水位分析確定

建庫(kù)后，死水位一直維持1177m，后為了維持內(nèi)蒙興和縣利用庫(kù)區(qū)水面養(yǎng)殖的需要，死水位近期按1185m掌握。隨著水庫(kù)的淤積及壩前淤積高程抬高，死水位可根據(jù)實(shí)際情況逐步抬高。為滿足庫(kù)區(qū)水面養(yǎng)殖的需要，近期可維持在1185m，2010年可控制在1189.5m，2020年可控制在1191.5m。

4 汛限水位分析確定

隨著水庫(kù)淤積量增大和死水位抬高，有效庫(kù)容越來(lái)越小。為充分利用水庫(kù)現(xiàn)有庫(kù)容，最大可能地發(fā)揮水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益，在不降低水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)提高汛限水位和正常高水位，以增加興利調(diào)節(jié)水量。

4.1 汛限水位對(duì)調(diào)節(jié)水量的影響

根據(jù)預(yù)測(cè)的2020年庫(kù)容曲線和入庫(kù)徑流系列，按正常蓄水位1196m、死水位1191.5m，采用時(shí)歷法按水量平衡原理分析不同汛限水位的調(diào)節(jié)水量。調(diào)節(jié)計(jì)算成果見表1。

表1 友誼水庫(kù)不同汛限水位調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

從表1看出，汛限水位從現(xiàn)狀1192m提高到1193m，興利庫(kù)容增加0.038億m3，多年平均調(diào)節(jié)水量增加0.040億m3；汛限水位由1193m提高到1194m，興利庫(kù)容增加0.049億m3，多年平均調(diào)節(jié)水量增加0.048億m3；汛限水位由1194m提高到1195m，汛限庫(kù)容增加0.057億m3，由于水庫(kù)上游來(lái)水量的限制，多年平均調(diào)節(jié)水量?jī)H增加0.011億m3。從興利供水角度考慮，汛限水位從1192～1194m，每抬高1m，水位增加的興利庫(kù)容較從1194～1195m增加的庫(kù)容要多，通過增量分析，確定汛限水位抬高到1194m比較適宜。

4.2 汛限水位對(duì)防洪保壩標(biāo)準(zhǔn)的影響

汛限水位變化對(duì)保壩標(biāo)準(zhǔn)必有影響，使用2020年的庫(kù)容曲線和加固后水庫(kù)的泄洪規(guī)模（推薦方案：溢洪道為實(shí)用堰，堰頂高程1188.4m，凈寬36m）驗(yàn)算，不同汛限水位調(diào)洪成果見表2。

表2 友誼水庫(kù)不同汛限水位調(diào)洪成果表（加固后）

從表2可以看出，汛限水位1194m情況下的50a一遇洪水位為1195.35m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于友誼水庫(kù)移民征地高程1200m（1960年4月13日于北京簽定了《內(nèi)蒙古自治區(qū)和河北省關(guān)于修建衙門號(hào)水庫(kù)工程有關(guān)問題的協(xié)議》，移民征地高程為1200m），汛限水位提高到1194m，不存在移民征地問題；而且對(duì)2000a一遇的校核洪水位也能實(shí)現(xiàn)水庫(kù)保壩安全，說(shuō)明將汛限水位提高到1194m，無(wú)論從興利方面，還是從防洪分析，都是合理的。

5 正常蓄水位分析確定

友誼水庫(kù)現(xiàn)狀由于受溢洪道堰頂高程的限制，目前正常蓄水位只能按堰頂高程1193m控制。溢洪道擴(kuò)寬增設(shè)閘門后，即可用2020水平年的庫(kù)容曲線和入庫(kù)徑流系列，按死水位1191.5m，汛限水位1194m，分析比較不同正常蓄水位的調(diào)節(jié)水量，調(diào)節(jié)計(jì)算成果見表3。

表3 友誼水庫(kù)不同正常蓄水位調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

從表3可以看出，正常蓄水位從1195m提高到1198m的4個(gè)方案中，水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，正常蓄水位提高到1197m增加調(diào)節(jié)水量及效益最好。

6 結(jié)語(yǔ)

為使友誼水庫(kù)綜合效益得到充分發(fā)揮，本文對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程完成后的死水位、汛限水位、正常蓄水位等調(diào)度運(yùn)用指標(biāo)進(jìn)行了分析研究，提出了各指標(biāo)的推薦值，可供制定水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式時(shí)參考。

［1］陜西省水利科學(xué)研究所，清華大學(xué)水利工程系泥沙研究室.水庫(kù)泥沙［M］.北京：水利電力出版社，1979.

［2］河北省防汛抗旱指揮部辦公室.河北省大型水庫(kù)調(diào)度手冊(cè)［K］.2003.

［3］水利部海河水利委員會(huì).大清河系防洪規(guī)劃［R］.2008.

［4］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.友誼水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)［R］.2002.