提高水庫汛限水位動態(tài)研究

顧廣澤

摘 要:針對龍河口水庫除險(xiǎn)加固后主汛期汛限水位偏低,使相當(dāng)一部分雨洪資源不能得到很好利用的局面,在分析工程運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上,考慮大壩安全和下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下,分析各種強(qiáng)度暴雨下形成的洪水對動態(tài)提高水庫汛限水位的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:汛限水位防洪調(diào)度龍河口水庫

中圖分類號:TV8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0017-02

在滿足水庫上下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的情況下,增加水庫蓄水量,提高水庫的供水保證率,既是滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,同時是洪水資源化、實(shí)現(xiàn)人與洪水和諧共處的需要,也是科學(xué)治水新理念實(shí)踐的需要。為更好地解決以上問題,筆者以龍河口水庫為例,進(jìn)行動態(tài)調(diào)整汛限水位和防洪調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃研究。

1 水庫概況

龍河口水庫位于舒城縣境內(nèi)的杭埠河上游,壩址位于龍河與杭埠河匯合處稍下游的龍河口,距舒城縣城約25km,工程地理位置為東經(jīng)116°46′,北緯31°16′,壩址以上控制流域面積1120km2,屬于長江流域巢湖水系。

龍河口水庫是以防洪、灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、供水等綜合利用的大(2)型水庫,是淠史杭樞紐工程的重要組成部分。水庫除險(xiǎn)加固后按百年一遇洪水設(shè)計(jì),萬年一遇洪水校核。死水位53.00m,相應(yīng)死庫容0.502億m3;正常蓄水位68.30m,設(shè)計(jì)洪水位72.64m,洪峰流量11520m3/s,三天洪量5.22億m3,最大下泄流量3207m3/s。校核洪水位75.04m,洪峰流量28500m3/s,三天洪量11.21億m3,最大下泄流量8588m3/s;總庫容9.03億m3,其中調(diào)洪庫容3.87億m3,興利庫容4.66億m3。設(shè)計(jì)防洪保護(hù)面積53萬畝。

1.2 加固后工程運(yùn)行管理情況

2002年1月,龍河口水庫除險(xiǎn)加固主體工程正式全面開工實(shí)施,2007年7月加固工程全部完成。2007年12月通過安徽省龍河口水庫除險(xiǎn)加固工程蓄水安全鑒定,2008年3月通過竣工驗(yàn)收。

除險(xiǎn)加固工程主要解決:(1)樞紐工程防汛標(biāo)準(zhǔn)偏低問題;(2)壩體抗震液化穩(wěn)定問題;(3)東大壩壩基防滲問題;(4)斗笠沖溢洪道進(jìn)水不暢和下游沖刷等問題。

近年龍河口水庫管理處不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備,相繼建成東、西大壩全方位視頻監(jiān)控系統(tǒng);斗笠沖溢洪道上下游及閘門啟閉視頻監(jiān)控系統(tǒng);水情自動測報(bào)系統(tǒng),加強(qiáng)預(yù)報(bào)預(yù)測能力建設(shè),提高洪水預(yù)報(bào)精度,延長洪水預(yù)見期。建立洪水調(diào)度方案實(shí)時制定和比較分析系統(tǒng),改善防洪調(diào)度分析手段,不斷完善防汛決策支持系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)防汛調(diào)度科學(xué)化提供有力保障。

加強(qiáng)對工程檢查監(jiān)測,通過對東大壩壩基監(jiān)測分析,大壩防滲效果明顯?；炷链怪狈罎B墻成功截?cái)鄩位鶟B流,經(jīng)建設(shè)期、運(yùn)行期的監(jiān)測,未發(fā)現(xiàn)任何異常,運(yùn)行狀況良好:

①壩下明流完全消失。經(jīng)07年3月份68.2m高水位和09年15天68.0m水位(水庫設(shè)計(jì)正常蓄水位68.3m)的檢驗(yàn),明流未復(fù)現(xiàn),監(jiān)測結(jié)果表明,壩體運(yùn)行正常。

②混凝土垂直防滲墻的實(shí)施,延長了測壓管管水位滯后時間,有效削減了壩基滲壓水頭,具體表現(xiàn)在:

a、測壓管管水位下降顯著。在68.2m水位下,1#管管水位下降達(dá)2.5m以上,2#管達(dá)2m以上,3#管在1.5m左右,4#管亦近1m。

b、在68.2m庫水位下,1#管(墻后滲壓水頭)與壩下潛水位相差值由原先的3m減小為50cm左右,滲透坡降大幅度減小,防滲墻建成后滲流已由有壓滲流變?yōu)樽杂闪鳌?/p>

c、庫水位與管水位相關(guān)關(guān)系變差。防滲墻建成后,庫水位一直維持在比較高的水位運(yùn)行,加固后較加固前相關(guān)關(guān)系已經(jīng)不明顯,測點(diǎn)離散程度顯著加大。

d、測壓管位勢驟降。加固后較98年,1#、2#、3#、4#管位勢相對降低分別在80%、75%、75%、50%以上,大小基本在2%以下。

e、防滲效果評價(jià):在相同庫水位下,加固后各測壓管斷面消耗總水頭都有不同程度的增加。

混凝土防滲墻的修建,極大的改善了壩體的運(yùn)行狀況,滲透水頭降低顯著,高水位對壩基滲透壓力水頭影響減小,壩基滲透穩(wěn)定得到根本改善,防滲墻達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。東大壩基巖帷幕灌漿工程完成后,東大壩防滲效果會更好(如圖1,2,3)。

斗笠沖溢洪道于08年7月,09年7月、8月多次泄洪,運(yùn)行時間長達(dá)303小時,經(jīng)受最大下泄流量400m3/s的考驗(yàn),閘門啟閉正常,流量控制精確,加固后,閘前引水段水流平穩(wěn),紊流消失,護(hù)坦不存在沖刷,閘室穩(wěn)定。

1.3 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)

本次除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用百年一遇洪水設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)水位72.64m),萬年一遇洪水校核(校核水位75.04m),除險(xiǎn)加固后,汛期限制水位恢復(fù)至原設(shè)計(jì)的68.3m運(yùn)行,相應(yīng)調(diào)洪庫容3.87億m3,興利庫容4.65億m3,總庫容9.03億m3。

2 動態(tài)提高汛限水位的可行性

2.1 現(xiàn)狀汛期調(diào)度運(yùn)行方式

現(xiàn)行控制運(yùn)用計(jì)劃的擬定是基于蓄水安全鑒定結(jié)論,鑒于除險(xiǎn)加固工程剛結(jié)束,要求水庫蓄水位逐步抬高到正常蓄水位。經(jīng)過幾年運(yùn)行,水庫樞紐工程建筑物運(yùn)行正常,工況良好。目前主汛6月15日至9月15日汛限水位控制在65.00～66.00m,9月16日至次年6月14日庫水位按68.30m控制。主汛期汛限水位偏低不能有效利用洪水資源,充分發(fā)揮水庫的綜合效益。

2.2 汛期控制運(yùn)用計(jì)劃的建議

汛期:汛限水位調(diào)整為65.5～67.0m。

庫水位67.00～67.50m時,溢洪道下泄流量400～800m3/s;

庫水位67.50～71.17m時,溢洪道下泄流量不超過1200m3/s;

庫水位71.17～72.23m時,溢洪道下泄流量不超過1500m3/s;

庫水位超過72.23m,正常溢洪道全開,不控制;

庫水位72.64m,非常溢洪道破壩泄洪。

非汛期:庫水位高于67.50m,控制下泄流量80.0m3/s,庫水位高于68.30m時比照汛期控制運(yùn)用辦法。

2.3 動態(tài)汛限水位分析研究

現(xiàn)擬定的控制運(yùn)用計(jì)劃仍在原設(shè)計(jì)范圍內(nèi),水庫大壩已經(jīng)有過67.00m水位的長期考驗(yàn),也經(jīng)歷了1969年7月15日的最高水位69.94m和1991年7月11日的次高水位69.76m的考驗(yàn)。通過對大壩防滲監(jiān)測和分析,工作狀況正常。各種強(qiáng)度暴雨下形成的洪水,調(diào)洪演算成果如下:

水庫洪水分為三個等次即:面雨量100mm以下的為小洪水,100～200mm之間的為中等洪水,大于200mm的為大洪水?，F(xiàn)從水庫歷史上出現(xiàn)的大、中洪水中各選取3場進(jìn)行調(diào)洪演算,按擬定的控制運(yùn)用計(jì)劃調(diào)算結(jié)果為:

中等洪水,67.0m起調(diào),按400m3/s～800m3/s泄洪,調(diào)度末庫水位分別為67.44m、67.33m、67.61m,均在68.00m以下。

大洪水,67.0m起調(diào),按400m3/s～800m3/s泄洪,調(diào)度末庫水位分別為67.91m、68.62m、67.51m,均低于歷史上出現(xiàn)的最高水位。

從調(diào)算的結(jié)果可以看出,滿足防洪安全要求。發(fā)生洪水時,隨著技術(shù)發(fā)展,短期天氣預(yù)報(bào)精度逐步提高,汛期可適時根據(jù)天氣情況進(jìn)行洪水預(yù)報(bào),提前從兩閘結(jié)合發(fā)電棄水預(yù)泄,將庫水位降至汛限水位下限。從兩閘結(jié)合發(fā)電預(yù)泄,既增加了調(diào)洪庫容,又有利于錯峰調(diào)節(jié),減輕下游杭埠河的防洪壓力。

非汛期水位控制:水庫流域非汛期雖然不受梅雨、臺風(fēng)影響,但50mm以上的降雨年年都有。從降雨資料看,歷時3～5天,面雨量50mm以上的有23場(73～91年),斗笠崗溢洪道泄洪26次。如果庫水位以68.30m控制,當(dāng)庫水位在68.00m左右時,一場50mm以上的降雨勢必造成庫水位超68.30m,需要從溢洪道泄洪。如控制在67.50～68.30m范圍內(nèi),可根據(jù)庫水位和天氣情況適時開啟梅嶺、牛角沖閘發(fā)電棄水,這樣可避免開啟溢洪道泄洪,充分利用水資源。

2.4 水資源利用的需要

防洪調(diào)度需要我們堅(jiān)持以人為本的科學(xué)發(fā)展觀,強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展和人水和諧的治水理念,實(shí)現(xiàn)從控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變。

我們要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),一要科學(xué)確定蓄水時間,合理利用洪水資源,拓展水庫興利庫容,科學(xué)解決防洪安全和興利的矛盾。二要加強(qiáng)汛限水位動態(tài)管理,實(shí)施汛限水位動態(tài)控制,充分利用洪水資源,提高水庫水資源配置能力。三要建立實(shí)時調(diào)度模式,優(yōu)化配置水資源,盡量減少棄水。

2.5 控制水位下的效益

(1)社會效益:龍河口水庫自建成蓄水運(yùn)行以來,在防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等方面取得了顯著效益。灌區(qū)的用水需求從單方面滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水發(fā)展到需同時兼顧居民生活、工業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境等多方面用水,水庫年均供水量約6.3億m3。截止2011年,水庫共攔蓄大小洪水148次,防洪減災(zāi)效益約140億元。

按擬定的控制運(yùn)用計(jì)劃,既可保證工程運(yùn)行安全又能保障農(nóng)業(yè)灌溉用水。汛期還可利用65.50～67.00m之間的7500萬m3水,以及非汛期67.50～68.30m之間的約4000萬m3水。從梅嶺、牛角沖兩閘小流量放出,可最大限度地保持渠道清水常流,改善杭埠河流域舒廬、杭北干渠兩岸生態(tài)環(huán)境、居民的生活以及工業(yè)取水都起到非常積極的作用。

(2)經(jīng)濟(jì)效益。舒廬、杭北兩干渠流經(jīng)舒城、廬江、六安(金安區(qū))等地為流經(jīng)地的工業(yè)發(fā)展提供了充足的水源。每年為三縣一區(qū)的工業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。同時梅嶺、牛角沖兩電站年均發(fā)電總量約為1200～1500萬KW,年均創(chuàng)收約350萬元。

3 結(jié)語

(1)通過分析防洪、興利調(diào)節(jié)成果、水庫大壩安全水庫汛限水位調(diào)整后水庫防洪運(yùn)用調(diào)度方式:當(dāng)主汛期汛限水位為65.5～67.0m,庫水位67.00～67.50m時,溢洪道下泄流量400～800m3/s;庫水位67.50～71.17m時,溢洪道下泄流量不超過1200m3/s;庫水位71.17～72.23m時,溢洪道下泄流量不超過1500m3/s;庫水位超過72.23m,正常溢洪道全開,不控制;庫水位72.64m,非常溢洪道破壩泄洪。非汛期:水位控制在67.50～68.30m,庫水位高于67.50m,控制下泄流量80.0m3/s,庫水位高于68.30m時比照汛期控制運(yùn)用辦法。

(2)通過分析提高汛限水位增加了汛期水庫蓄水量,實(shí)現(xiàn)洪水資源化的同時,兼顧對下游河道的生態(tài)需水和自然生態(tài)環(huán)境的影響,增加了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,體現(xiàn)了人與自然的和諧。