雙峰寺水庫汛期調(diào)度運用分析

張 君，武智宏

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津300250）

1 概況

雙峰寺水庫是擬建的一座大（Ⅱ）型水庫，位于武烈河流域干流上，地處承德市區(qū)的上游。武烈河是灤河的一級支流，發(fā)源于圍場縣道至溝，流經(jīng)雙峰寺后縱貫承德市雙橋區(qū)，至雹神廟村匯入灤河。河流全長110km，流域面積2580km2。流域上游有石洞子川、鸚鵡川、茅溝川、頭溝川4條支流，呈扇形分布。雙峰寺水庫位于4條支流匯合后的武烈河干流，壩址控制流域面積2303km2。

該水庫任務(wù)以防洪為主，結(jié)合城市供水，兼顧生態(tài)環(huán)境和發(fā)電等綜合利用。設(shè)計洪水標準100a一遇，校核洪水標準2000a一遇。 水庫死水位382.0m，汛限水位387.0m，正常蓄水位389.0m，設(shè)計洪水位392.5m，校核洪水位395.11m。 水庫死庫容0.335億m3，興利庫容0.451億m3，防洪庫容0.469億m3，總庫容1.373億m3。

2 設(shè)計洪水分析

在武烈河流域干流上設(shè)有承德水文站，位于承德市區(qū)公路大橋處，控制流域面積2476km2，占武烈河全流域的96%。承德站設(shè)立時間長，至2008年具有連續(xù)54a的實測徑流及洪水資料系列，測站上游市區(qū)段以上河道主河槽兩岸為二級階地，河谷兩岸山體雄厚，不具備潰堤跑水的地形條件。

水文站測流河段穩(wěn)定，測流斷面固定，對高水位測流控制好，因此，實測洪水資料精度較高，真實可靠。

承德站不僅設(shè)立時間長、資料全，而且控制了流域的絕大部分面積，因此承德水文站可作為雙峰寺水庫水文分析的依據(jù)。雙峰寺水庫控制面積占水文站面積的93%，根據(jù)有關(guān)規(guī)范，水庫水文分析按面積比方法計算。

2.1 主汛期設(shè)計洪水計算

2.1.1 歷史洪水考證

清康熙在承德修建離宮避暑山莊后，凡有雨洪災害危及離宮均有奏報，“府志”、山莊“紀實”亦有記載。1987年根據(jù)史料編制的 《承德市武烈河市區(qū)段歷史洪水調(diào)查及洪水分析》，其成果可靠性較高。本次依據(jù)該成果對武烈河干流歷史洪水重現(xiàn)期考證如下：

（1）武烈河流域近200多年來發(fā)生的大洪水年份共9a，按先 后 順 序 為 ：1883、1886、1890、1917、1924、1938、1958、1962、1994年。其中1958、1994年為實測大洪水，洪峰流量分別為1680，1420 m3/s；1962年為實測特大洪水，洪峰流量為2580 m3/s；1938年為可以定量的歷史特大洪水年份，洪峰流量為4500 m3/s；其余幾次洪水年份只能定性描述不能定量。因此，歷史洪水重現(xiàn)期考證重點為1938年。

（2）分析1938年洪水重現(xiàn)期可追溯到1736年，相當于273a一遇。

2.1.2 水庫主汛期設(shè)計洪水成果

根據(jù)承德水文站實測洪水資料及歷史洪水考證成果，組成洪峰、洪量系列。依據(jù)系列，采用P—Ⅲ型曲線進行頻率分析，分析結(jié)果承德站洪峰流量：均值450m3/s，Cv＝1.45，Cs／Cv＝3.0；3d洪量：均值0.373億m3，Cv＝1.65，Cs/Cv＝3.0。

雙峰寺水庫設(shè)計洪水，按面積比的方法計算。承德水文站控制流域面積2476km2，雙峰寺水庫壩址控制流域面積2303 km2，分別占水文站控制流域面積的93%。不同重現(xiàn)期設(shè)計洪水成果見表1。

表1 主汛期設(shè)計洪水成果

2.2 后汛期設(shè)計洪水計算

根據(jù)承德水文站實測洪水資料，組成1955～2008年54a后汛期洪峰、洪量系列，采用P—Ⅲ型曲線進行頻率分析，承德站（08-16～09-30）洪峰流量特征值：均值為100m3/s，Cv＝1.9，Cs/Cv＝3；3d洪量特征值：均值為0.100億m3，Cv＝1.7，Cs／Cv＝3。 雙峰寺水庫后汛期設(shè)計洪水依據(jù)承德水文站分析成果，按面積比的方法計算。峰、量折算指數(shù)同汛期洪水指標，后汛期設(shè)計洪水成果見表2。

表2 后汛期（08-16～09-30）設(shè)計洪水成果表

2.3 洪水組合分析

雙峰寺水庫壩址距承德市區(qū)分別為12km，壩址與承德站之間的區(qū)間面積173 km2。區(qū)間設(shè)計洪水，根據(jù)河北省水文總站承德分站1989年3月編制的《承德水文圖集》，采用圖集推薦的合理化公式法計算，50、100a區(qū)間設(shè)計洪峰流量分別為555，677 m3/s。

雙峰寺水庫與承德站之間的洪水地區(qū)組成分別按水庫設(shè)計區(qū)間相應(yīng)，區(qū)間設(shè)計水庫相應(yīng)2種情況計算。

2.3.1 水庫設(shè)計區(qū)間相應(yīng)

水庫100a一遇設(shè)計洪峰流量壩址為3200m3/s，承德水文站100a一遇設(shè)計洪峰流量3355m3/s。相應(yīng)區(qū)間組合流量為155 m3/s，相當于區(qū)間5～10a一遇洪水。

2.3.2 區(qū)間設(shè)計水庫相應(yīng)

壩址與水文站區(qū)間100a一遇設(shè)計洪峰流量為677m3/s。壩址相應(yīng)水庫組合流量為2678m3／s，相當于水庫設(shè)計流量的83%，約相當于水庫50a一遇洪水。

3 調(diào)洪演算

3.1 防洪調(diào)度運用方式

水庫的防洪任務(wù)是水庫下游及承德市區(qū)防洪標準提高到100a一遇。承德市現(xiàn)狀防洪能力為20a一遇，行洪能力為1670 m3/s。水庫防洪的具體任務(wù)是將100a一遇洪水通過水庫控泄削峰，與區(qū)間洪水組合，使武烈河承德市區(qū)段的洪峰流量削減到20a一遇。

根據(jù)區(qū)間洪水組成分析，承德100a一遇洪水的組成分為2種情況，一是水庫設(shè)計區(qū)間相應(yīng)，二是區(qū)間設(shè)計水庫相應(yīng)。第一種情況水庫為100a一遇設(shè)計洪峰流量，區(qū)間相應(yīng)流量為155m3/s，為使經(jīng)水庫削峰后的組合流量滿足承德市20a一遇的防洪要求，水庫100a一遇設(shè)計洪水限泄流量為1520m3/s。第二種情況區(qū)間設(shè)計流量為677m3/s，水庫相應(yīng)組合流量相當于50a一遇，該種組合經(jīng)水庫削峰后的組合流量滿足承德市100a一遇的防洪要求，水庫50a一遇設(shè)計洪水限泄流量為1000 m3/s。

經(jīng)分析，雙峰寺水庫分別按50a一遇、100a一遇2個限泄方案進行攔泄調(diào)度，比較不同組成的防洪庫容規(guī)模，以庫容較大，對工程較不利情況作為設(shè)計控泄條件。通過計算水庫設(shè)計、區(qū)間相應(yīng)方案需要的防洪庫容為0.4687億m3，區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng)方案需要的防洪庫容為0.4308億m3。說明水庫設(shè)計區(qū)間相對應(yīng)的100a一遇控泄方案需要的防洪庫容較大，對工程防洪較不利，因此取100a一遇控泄方案做為設(shè)計條件。

3.2 主汛期調(diào)洪

根據(jù)防洪調(diào)度運用方式及水庫興利調(diào)節(jié)原則，水庫主汛期7至8月上旬興利調(diào)節(jié)運用控制水位為汛限水位387.0m。主汛期調(diào)洪采用碾壓混凝土重力壩水庫水位～泄量關(guān)系曲線，對應(yīng)不同重現(xiàn)期調(diào)洪成果見表3。

表3 雙峰寺水庫主汛期洪水調(diào)洪演算成果

3.3 后汛期調(diào)洪

根據(jù)防洪調(diào)度運用方式及水庫興利調(diào)節(jié)原則，后汛期自8月15日以后用控制水位為正常蓄水位389.0m，相應(yīng)后汛期洪水自389m起調(diào)。根據(jù)混凝土重力壩水庫水位～泄量關(guān)系曲線，對應(yīng)不同重現(xiàn)期調(diào)洪成果見表4。

表4 雙峰寺水庫后汛期調(diào)洪演算成果

3.4 分期洪水對水庫影響

根據(jù)水庫水位～泄量關(guān)系曲線，主汛期起調(diào)水位387m，設(shè)計洪水位為392.5m，校核洪水位為395.11m。

后汛期100a一遇入庫洪峰小于水庫100a一遇限泄流量；2000a一遇洪水不限泄，入庫洪峰流量與水庫起調(diào)水位389m時的泄量相當。因此后汛期洪水需要的設(shè)計洪水位、校核洪水位基本相當于正常蓄水位，低于水庫汛期需要的設(shè)計洪水位、校核洪水位，因此，按后汛期洪水調(diào)度運用可以滿足工程要求。

4 結(jié)語

（1）根據(jù)雙峰寺水庫洪水的暴雨特性及歷史洪水資料分析，武烈河干流洪水主要發(fā)生在7月下旬至8月上旬，故以8月15日做為雙峰寺水庫主、后汛期洪水分界點是合理的。

（2）雙峰寺后汛期與主汛期設(shè)計洪水比較，后汛期洪峰、洪量都減小很多，后汛期水庫運用調(diào)洪水位較小，對水庫不起決定作用。但對于水庫后期運用起調(diào)水位較高，泄量又較小的水庫情況有所不同。所以，分析分期洪水對水庫調(diào)洪影響是必要的。

（3）水庫與其下游區(qū)間洪水的組合情況是水庫控泄的關(guān)鍵問題，對水庫調(diào)洪規(guī)模有較大影響，是汛期調(diào)度運用方式的分析重點。

（4）采用分期洪水分析成果，在進行分期調(diào)洪演算分析對水庫洪水位影響的基礎(chǔ)上確定設(shè)計洪水位為392.5m，校核洪水位395.11m合理可行，為雙峰寺水庫可研提供依據(jù)。

［1］陳民，薛茜.密云水庫后汛期設(shè)計洪水分析［J］.水利水電工程設(shè)計，2000（2）：41－42.

［2］徐新發(fā)，梅亞東，陳啟平.萬安水庫后汛期洪水風險調(diào)度研究［J］，人民長江，2006（7）.

［3］史世平，李春燕.黃河萬家寨水利樞紐后汛期設(shè)計洪水分析計算［J］.海河水利，2007（2）：58－60.

［4］任煥強.保定市安格莊水庫后汛期洪水分析［J］.河北水利水電技術(shù)，1999（2）：29.

［5］河北省水利水電勘測設(shè)計研究院.河北省承德市雙峰寺水庫工程可行性研究報告［R］.2010.

［6］鐘亮，紀志軍，韓旭，等.后汛期洪水水庫調(diào)度控制原則研究［J］.東北水利水電工程設(shè)計，2006（4）.

［7］張新田，徐高洪，連瑋，等.渫水皂市水利樞紐后汛期設(shè)計洪水分析［J］.人民長江，2001（9）：45－46.

［8］莫崇勛，劉芳貴，孫桂凱.水庫汛期模糊劃分及其分期汛限水位的確定［J］.水力發(fā)電，2009（8）.

［9］葉琰，馬光文，盧明湘，等.主汛期與后汛期運行水位變化對水電站的影響分析［J］.水力發(fā)電學報，2012（1）.

［10］賈函，周建中，楊俊杰，等.鳳灘水庫分期分級洪水的防洪調(diào)度研究［J］.水力發(fā)電，2006（1）：19－22.