潘家口水庫汛限水位動態(tài)控制影響分析

聞立蕓，仇新征

（海河水利委員會引灤工程管理局，河北 遷西 064309）

1 基本情況

1.1 流域概況

灤河發(fā)源于河北省豐寧縣巴顏圖古爾山麓，經(jīng)河北省沽源縣、內(nèi)蒙古自治區(qū)正藍(lán)旗、多倫縣和河北省承德、唐山兩市，于樂亭縣入渤海，全長888km。流域東界遼河，西接潮白河、薊運(yùn)河，北起內(nèi)蒙古高原，南臨渤海，總面積44 750 km2。

灤河流域地處副熱帶大陸季風(fēng)區(qū)，降雨分布受地形影響，自東南向西北遞減，多年平均年降雨量在400～700 mm。暴雨中心多集中在灤河流域中游潵河、柳河和潘家口一帶。據(jù)暴雨資料分析，本流域內(nèi)暴雨多發(fā)生在每年的7—8月，降水量占全年的60%左右。近70年來，實(shí)測最大的1962年暴雨中心在潵河石廟子，3 d點(diǎn)雨量為504 mm。

1.2 工程情況

潘家口水庫位于河北省唐山市與承德市交界處的灤河干流上，是開發(fā)灤河水利資源、調(diào)節(jié)徑流、除害興利的重要控制性工程。潘家口水利樞紐是整個引灤工程的龍頭，控制灤河流域面積33 700 km2，為全流域面積的75%，控制全流域水量的1/2以上，總庫容29.3億m3。在設(shè)計(jì)保證率75%的年份，水庫可調(diào)節(jié)水量為19.5億m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫。

潘家口水庫正常蓄水位222 m，最高蓄水位224.7 m，汛限水位216 m，發(fā)電死水位180 m，最低供水位160 m。水庫大壩為混凝土低寬縫重力壩，按1 000年一遇洪水設(shè)計(jì)、5 000年一遇洪水校核，設(shè)計(jì)洪水位224.76 m，校核洪水位227.17 m，保壩洪水位230.31 m，壩頂高程230.50 m，壩頂長1 039 m，最大壩高107.50 m。大壩有18孔溢洪道；設(shè)有4個泄流底孔，底孔除參與泄洪外，還可以在低水位時為下游供水或在特殊情況下放空水庫。1994年改造了1號底孔修建自備電站，現(xiàn)為3個泄流底孔。

2 水庫大壩本身安全影響分析

潘家口水庫主汛期實(shí)施預(yù)報(bào)調(diào)度，汛限水位可在216～218 m之間動態(tài)運(yùn)行。汛期，沒有洪水時潘家口水庫維持較高運(yùn)行水位218 m。當(dāng)灤河遭遇洪水時，根據(jù)洪水預(yù)報(bào)，在洪水入庫前提前預(yù)泄，并在漲水初期加大流量預(yù)泄，可以在1 d內(nèi)將庫水位從主汛期最高控制水位218 m降至原汛限水位216 m，保證50年一遇及以上的洪水調(diào)洪水位不超過原設(shè)計(jì)洪水位。

當(dāng)采用預(yù)報(bào)洪水過程線進(jìn)行預(yù)報(bào)調(diào)度，由于50年一遇以上大洪水預(yù)報(bào)洪水洪峰和洪量均小于設(shè)計(jì)洪水，所有各頻率洪水調(diào)算壩前最高水位均低于原設(shè)計(jì)成果。因此，50年一遇及以上洪水主汛期間實(shí)施汛限水位動態(tài)控制對大壩安全沒有影響。

對于中、小洪水，潘家口水庫根據(jù)下游防洪要求，結(jié)合潘灤區(qū)間洪水過程，適當(dāng)控制下泄流量，滿足下游各防護(hù)對象的防洪要求，庫水位在預(yù)報(bào)調(diào)度過程中不必將水庫降至216 m，中、小洪水調(diào)洪水位較低，壩前最高水位為218 m。因此，中、小洪水主汛期汛限水位動態(tài)控制對大壩安全沒有影響。

因此，主汛期采用預(yù)報(bào)調(diào)度法實(shí)行汛限水位動態(tài)控制對水庫本身的防洪安全沒有影響。

3 對庫區(qū)上游淹沒影響分析

水庫庫區(qū)清河塘以下的庫區(qū)段由水位226.7 m確定淹沒范圍，清河塘以上的灤河干流及支流瀑河則按設(shè)計(jì)泥沙淤積20年、以1962年洪水（相當(dāng)于50年一遇）的回水影響范圍作為移民遷建范圍。主汛期汛限水位在216～218 m之間動態(tài)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生1962年型洪水（相當(dāng)于50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)）時，采用洪水預(yù)報(bào)調(diào)度法能在大流量（大于8 350 m3/s）入庫前將庫水位從218 m降至216 m，壩前最高水位與原設(shè)計(jì)相同即為222.16 m，采用原設(shè)計(jì)泥沙淤積20年庫區(qū)斷面進(jìn)行回水計(jì)算，庫區(qū)回水水面線與現(xiàn)狀運(yùn)行方式相同。

4 對下游防洪影響分析

4.1 現(xiàn)狀運(yùn)行方式對下游防洪影響

潘家口水庫汛期現(xiàn)狀運(yùn)行方式是壩前各級控制水位與原設(shè)計(jì)限制下泄流量相結(jié)合的調(diào)度方法，沒有考慮下游防洪小埝和防洪大堤防洪要求，只考慮了京山鐵路大橋（50年一遇洪水控泄10 000 m3/s）和電站廠房及蓄能機(jī)組下池（500年一遇洪水控泄28 000 m3/s）兩級防洪要求。

因此，水庫汛期現(xiàn)狀運(yùn)行方式對50年一遇以下洪水水庫不承擔(dān)下游防洪任務(wù)，按入庫洪水下泄，下游防洪工程防洪壓力較大。

4.2 主汛期預(yù)報(bào)調(diào)度對下游防洪影響

潘家口水庫主汛期采用三水源新安江模型洪水預(yù)報(bào)方案進(jìn)行預(yù)報(bào)調(diào)度，汛限水位在216～218 m之間動態(tài)運(yùn)行。潘家口水庫主汛期預(yù)報(bào)調(diào)度分為3個階段，即預(yù)泄階段、滯洪階段和退水階段，其中預(yù)泄階段是關(guān)鍵。在預(yù)泄階段，水庫根據(jù)下游防洪要求，結(jié)合潘灤區(qū)間洪水，設(shè)定了700、2 200、3 400和6 800 m3/s 4級預(yù)泄流量，根據(jù)預(yù)報(bào)6 h后的預(yù)報(bào)流量和壩前水位情況，逐級加大預(yù)泄流量，滿足下游各級防護(hù)對象的防洪要求。

洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中尋找到的降雨量等有關(guān)信息自動計(jì)算出潘家口水庫入庫洪水預(yù)報(bào)結(jié)果，隨著降雨過程的延續(xù)，不斷進(jìn)行滾動預(yù)報(bào)，直至降雨結(jié)束。主汛期采用預(yù)報(bào)調(diào)度對汛限水位進(jìn)行動態(tài)控制，潘家口出庫流量與潘灤區(qū)間洪水組合，灤縣站洪水過程可以滿足下游各防護(hù)對象的防洪要求，提高了下游防洪大堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)；從防洪影響比較可以看出，主汛期對中、小洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)調(diào)度，灤縣站各頻率洪水洪峰均比原運(yùn)行方式更小，可以起到削峰滯洪作用，削峰比例16%～26%，減輕下游防洪負(fù)擔(dān)。

對于大洪水，水庫在預(yù)泄階段，根據(jù)預(yù)報(bào)入庫流量、下游防洪要求和壩前水位情況，逐步加大預(yù)泄流量，各級預(yù)泄流量維持一定的時間，給下游地區(qū)留出必要的防洪準(zhǔn)備時間，在大流量入庫前庫水位降至216 m，水庫開始按原設(shè)計(jì)運(yùn)行方式運(yùn)行，因此大洪水情況下對下游河道防洪影響不大。

根據(jù)上述分析，主汛期采用預(yù)報(bào)調(diào)度法實(shí)行汛限水位動態(tài)控制對水庫本身的防洪安全沒有影響；上游庫區(qū)回水水面線與現(xiàn)狀運(yùn)行方式相同；如洪水預(yù)報(bào)精度符合要求，可使中、小洪水情況下的下游防洪安全性有所提高，而對大洪水情況下的下游河道防洪影響不大。