蒼南縣橋墩水庫防洪調(diào)度方案應(yīng)用研究

蒼南縣橋墩水庫防洪調(diào)度方案應(yīng)用研究

夏瑩

(浙江省蒼南縣水利局，浙江 蒼南325800)

【摘要】在防御歷次暴雨洪水過程中，橋墩水庫與該流域的吳家園等中小型水庫和朱家站等水閘充分發(fā)揮了調(diào)蓄排澇作用，或提前預(yù)泄、或調(diào)洪錯峰、或有力削峰，大大減輕了洪水對下游特別是蒼南縣城的威脅，有效保護了人民群眾生命安全和國家財產(chǎn)安全。橋墩水庫等水利骨干工程在調(diào)控洪水中發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。

【關(guān)鍵詞】橋墩水庫；防洪調(diào)度；方案

中圖分類號：TV697.1+1

Study of applying flood control scheduling plan in Qiaodun Reservoir

of Cangnan County

XIA Ying

(ZhejiangCangnanCountyWaterConservancyBureau,Cangnan325800,China)

Abstract:Medium and small reservoirs such as Qiaodun Reservoir and Wujiayuan Reservoir, Zhujiazhan and other gates in the region fully play storage regulation and drainage roles in withstanding previous heavy rain floods. Water can be drained in advance, or flood can be regulation for staggering peak, or peak can be forcibly weakened, thereby greatly reducing the threat of flood on downstream part especially Cangnan County. Life safety and national finance safety of the mass can be effectively protected. Qiaodun Reservoir and other water conservancy backbone projects play important role in flood control, thereby producing huge economic and social benefits.

Key words: Qiaodun Reservoir; flood control scheduling; plan

1水庫基本情況

1.1工程地理位置及流域、水系概況

橋墩水庫工程位于鰲江流域南港的最大支流——橫陽支江上游，壩址位于蒼南縣橋墩鎮(zhèn)仙堂村的大玉沙，距縣城靈溪鎮(zhèn)12km、距橋墩鎮(zhèn)及104國道2km。水庫集雨面積138km2，河長2.8km。河流橋墩鎮(zhèn)以上為山區(qū)，坡陡流急，林木稀少，雨水缺乏調(diào)節(jié)，每逢暴雨，洪水暴漲暴落；橋墩鎮(zhèn)以下為平原水網(wǎng)地區(qū)，河道狹隘迂曲，坡度平緩，易受洪澇災(zāi)害。橫陽支江是鰲江的最大支流，為省級河道。集雨面積357.5km2，主流全長60.5km。自西南向東北流經(jīng)莒溪、橋墩水庫、靈溪流石、鳳浦至朱家站水閘匯入鰲江出海。

1.2工程任務(wù)

橋墩水庫是一座以防洪、灌溉、供水為主，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的中型水庫。水庫正常蓄水位52.19m，正常庫容5489萬m3，灌溉水位23.19m，相應(yīng)庫容277萬m3；發(fā)電水位27.19m，相應(yīng)庫容645萬m3；設(shè)計洪水位61.08m， 相應(yīng)庫容7775萬m3；校核洪水位62.13m，總庫容為8133萬m3。臺汛期汛限水位47.69m，相應(yīng)庫容4025萬m3；梅汛期汛限水位52.19m，防洪高水位61.05m，相應(yīng)庫容7765萬m3。橋墩水庫主要灌溉江南、南港平原1.87萬hm2農(nóng)田，水庫直接保護下游橋墩鎮(zhèn)及沿江兩岸40萬人口，保護下游南港平原的0.64萬hm2土地及104國道、甬臺溫高速公路的防洪安全。

2防洪調(diào)度

2.1水庫下游情況

橋墩水庫下游有橋墩鎮(zhèn)、靈溪鎮(zhèn)、藻溪鎮(zhèn)、麻步鎮(zhèn)、肖江鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，工業(yè)發(fā)達，橫陽支江靈溪鎮(zhèn)上游布置有水文站，觀測橫陽支江水位。根據(jù)《橋墩水庫保安加固工程初步設(shè)計報告》(2007年)，南水頭以下橫陽支江的過流能力為670m3/s。但根據(jù)近幾年實際運行情況以及《浙江省鰲江流域防洪規(guī)劃修編報告》中橋墩水庫防洪調(diào)度方案調(diào)整前后橫陽支江靈溪斷面洪水計算結(jié)果來看，南水頭以下橫陽支江靈溪斷面的泄流能力可達到800m3/s。20年一遇洪水位7.79m，低于堤頂高程(8.60m)0.81m，較原河道過流能力670m3/s要大130m3/s。

橫陽支江水庫—朱家站水閘段全長28km,于2013年4月開始全面整治，期間將經(jīng)歷幾個汛期，根據(jù)《橫陽支江堤防加固工程初步設(shè)計報告》，橫陽支江施工導流采用圍堰結(jié)構(gòu)，圍堰頂高程為3.62m(正常水位3.12m+安全超高0.5m)。根據(jù)《浙江省鰲江流域防洪規(guī)劃修編報告》，橫陽支江靈溪—朱家站水閘5年一遇水位在7.35～4.71m，流量在585～811m3/s，計算橋墩水庫—南水頭區(qū)間5年一遇最大洪峰流量為567m3/s，說明在汛期通過橋墩水庫的限泄，橫陽支江水位滿足施工要求。橫陽支江除險加固工程的度汛安全立足于原河道行洪，有利于橋墩水庫放水預(yù)警，做到安全、有序轉(zhuǎn)移。

2.2洪水

2.2.1暴雨成果

此次暴雨成果采用浙江省水利水電勘測設(shè)計院《初設(shè)報告》(2006年10月)的暴雨成果，同時參考《浙江省蒼南縣橋墩水庫保安工程蓄水驗收設(shè)計工作報告》(2010年1月)(以下簡稱《蓄水驗收報告》)中對于暴雨復(fù)核的成果，根據(jù)系列延長至2013年后的暴雨計算成果，各臺汛期頻率較初設(shè)階段略大，但相對差較小，各頻率相對差在5%以內(nèi)，梅汛期與《初設(shè)報告》中成果一致，最終《蓄水驗收報告》采用《初設(shè)報告》的暴雨成果，因此本文暴雨成果仍舊應(yīng)用《初設(shè)報告》的成果，具體見表1。

表1　不同頻率暴雨成果　單位：mm

2.2.2產(chǎn)流計算

采用匯滿產(chǎn)流原理的簡易扣損法。土壤最大含水量為100mm，土壤前期含水量75mm，初損25mm，最大24h后損1mm/h，其他后損0.5mm/h。

2.2.3匯流計算

由于橋墩水庫集雨面積138km2，另外橋墩水庫下游—靈溪區(qū)間包括焦坑溪、平水溪以及觀美片區(qū)總集雨面積60.5km2，均大于50km2，因此本文采用浙江省瞬時單位線計算設(shè)計洪水。推流計算采用的參數(shù)如下：

a.橋墩水庫。集雨面積138km2，主流長度28.2km，坡降1.4%，臨界雨強40mm/h。

b.橋墩—靈溪區(qū)間。集雨面積60.5km2，主流長度14.5km，坡降2.5%，臨界雨強40mm/h。

2.2.4洪水成果

根據(jù)以上參數(shù)，橋墩水庫不同頻率的水庫洪水成果見表2。

表2　不同頻率洪水成果

2.3水庫洪水調(diào)度任務(wù)及原則

橋墩水庫洪水調(diào)度的任務(wù)是根據(jù)確定的設(shè)計洪水、校核洪水和下游防護對象的標準，按照設(shè)計的調(diào)洪原則，在保證大壩安全的前提下，攔蓄洪水和按照規(guī)定控制下泄流量，盡量減輕和避免下游洪水災(zāi)害。根據(jù)水庫現(xiàn)狀及《浙江省鰲江流域防洪規(guī)劃修編報告》中橋墩水庫優(yōu)化后的調(diào)度方案，防洪調(diào)度原則如下：

a.在保證水庫大壩本身安全條件下，按照下游城鎮(zhèn)防洪要求進行調(diào)蓄。

b.采用簡單明了的高度模式，區(qū)別條件，簡明易行。

c.水庫調(diào)度應(yīng)考慮下游區(qū)間洪水，并調(diào)節(jié)閘門，盡量錯開區(qū)間洪峰。任何時候水庫的下泄流量都不能大于水庫的來水洪峰。

d.重視氣象雨情預(yù)報在防洪調(diào)度中的運用，采取主支的預(yù)泄并結(jié)合滿足下游河道的安全泄量控制下泄。

2.4防洪調(diào)度方案

根據(jù)工程實際運行情況、下游防洪現(xiàn)狀，現(xiàn)水庫的具體防洪調(diào)度方案如下：

橋墩水庫臺汛限制水位47.69m，梅汛限制水位52.19m；臺汛起調(diào)水位47.69m，梅汛起調(diào)水位52.19。

當區(qū)間流量大于各庫水位對應(yīng)的靈溪斷面限制流量時，關(guān)閉閘門不泄水。

當水位大于47.69m而小于53.41m(5年一遇水位)時，控制泄洪洞及溢洪道閘門開度，使靈溪斷面流量不大于500m3/s(或河道水位不大于6.81m)。

當水位大于53.41m而小于57.35m(20年一遇水位)時，控制泄洪洞及溢洪道閘門開度，使靈溪斷面流量不大于800m3/s(或河道水位不大于7.79m)。

當水位大于57.35m而小于61.05m(防洪高水位)時，控制泄洪洞及溢洪道閘門開度，使靈溪斷面流量不大于855m3/s(或河道水位不大于8.90m)。

當水位大于61.05m時，增大泄洪洞及溢洪道閘門開度直至全開，保證大壩安全。

當水位大于60.11m時，非常溢洪道自由溢流，由于非常溢洪道啟用標準低(不到50年一遇)，非常溢洪道啟用時，需控制泄洪洞及溢洪道閘門開度，控制下泄流量直至庫水位達到防洪高水位。

根據(jù)以上調(diào)洪原則，水庫臺汛期調(diào)洪成果見表3。

表3　水庫臺汛期調(diào)洪成果

3洪水調(diào)度運用分析

近十年來，橋墩水庫先后經(jīng)歷了2005年“海棠”、2006年“桑美”、2007年“圣帕”、2009年“莫拉克”等超強臺風?，F(xiàn)就9號臺風“圣帕”影響期間橋墩水庫洪水運行調(diào)度進行分析。9號臺風“圣帕”自2007年8月17日上午開始影響蒼南縣，該臺風帶來的暴雨強度集中，局部短歷時雨量大。橋墩水庫庫區(qū)內(nèi)6個雨量遙測站的數(shù)據(jù)顯示，9號臺風平均過程降雨量489mm，其中均山站達568mm。最大24h降雨量達345mm (18日11時—19日11時)。最大1h降雨量64mm(8月19日10時)，最大3h降雨量137mm(8月19日6—9時)，最大7h降雨量175mm(8月18日8時—19日3時)，流域內(nèi)各站降雨量見表4。

表4　橋墩水庫流域9號臺風“圣帕”降雨量統(tǒng)計　單位:mm

3.1洪峰流量大，洪水位高

由于臺風“圣帕”帶來的特大暴雨，蒼南境內(nèi)出現(xiàn)大范圍特大洪水，洪峰來勢兇猛，形成典型雙峰型洪水，各水庫和河道水位猛漲。橋墩水庫水位從17日23時的46.91m開始上漲，特別在18日22時—19日10時，在12h內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)兩次洪峰，洪峰來勢兇猛。水位從47.78m開始暴漲，至19日3時水位漲至正常蓄水位54.00m，攔蓄洪水1502萬m3，其中最大時段入庫洪峰流量達1470m3/s，接近10年一遇設(shè)計洪峰流量。19日7時水位為54.8m，9時水位超過正常溢洪道高程56.97m 并開始溢水。11時最高水位達58.26m，超過正常溢洪道高程1.29m，水庫水位達到高水位，水庫共攔蓄洪水2750萬m3。至20日8時臺風“圣帕”帶來的洪水總量為6370萬m3，溢洪道泄水歷時10h,泄洪約300萬m3;閘門泄水歷時40h,泄洪約3880萬m3。

3.2運行調(diào)度

9號臺風“圣帕”來臨之前，橋墩水庫在17日14時便開始預(yù)先排泄，使水庫水位從48.78m降到46.91m，低于2007年汛限控制水位以下，共預(yù)泄水量660萬m3，騰出防洪庫容2460萬m3。根據(jù)氣象預(yù)報和調(diào)度命令，18日17時水庫開閘2孔2m，以220m3/s流量放水，水位基本維持在47.00m左右。

由于區(qū)間支流洪水逐漸加大，鰲江潮位開始上漲，且受鰲江潮位頂托的影響，下游橫陽支江靈溪段水位上漲，18日22時水位達6.74m，超過警戒水位1.24m，橋墩、靈溪等城鎮(zhèn)街道積水深。為減輕南港流域下游城鎮(zhèn)農(nóng)田受淹和橫陽支江河道堤防行洪安全，22時后，水庫泄洪洞閘門關(guān)閉，開始攔洪錯峰。19日3時水庫又開閘以220m3/s流量放水泄洪。

19日8時根據(jù)水文遙測系統(tǒng)掌握的上游降雨信息資料，對入庫洪峰進行預(yù)測預(yù)報，水庫開始加大泄量，開閘2孔3m以330m3/s流量放水。隨著第二次洪峰即將到來，10時根據(jù)上級防汛部門要求，開閘2孔3.5m加大泄量以380m3/s流量放水，控制水庫水位不超過歷史最高水位58.56m。

因溢洪道溢流，14時橫陽支江觀美柳洋段水位達11.20m，超過分洪堰頂0.7m。橫陽支江靈溪段水位達8.58m，接近堤防頂高程。根據(jù)水庫上游降雨量有所減少的有利條件，運用橋墩水庫骨干工程作用，決定由水庫繼續(xù)攔洪滯洪，先由下游河道排水。水庫減少閘門開度以2孔1.7m(190m3/s流量)放水，同時控制水庫水位不超過歷史最高水位。隨著下游平原積水下降并趨緩解，才開閘以約280m3/s的流量泄洪。

3.3防洪作用

第9號臺風“圣帕”給蒼南縣造成嚴重洪澇災(zāi)害，主要江河、山塘水庫均超警戒水位，下游平原受淹，20多萬群眾受困。橋墩水庫在此次臺風中充分發(fā)揮了水庫的防洪作用。

a.攔蓄洪水。在整個降雨過程中上游來水總量約6370萬m3，水庫通過預(yù)先排泄，騰出防洪庫容，共攔蓄洪水2750萬m3，其中滯洪庫容388萬m3，攔蓄洪水占總來水量的43%。

b.削減洪峰。19日0時，庫區(qū)內(nèi)時段洪峰流量達1470m3/s，水庫全部攔截水量，沒有下泄流量。19日9時，庫區(qū)內(nèi)時段洪峰流量達1420m3/s，水庫下泄流量為480m3/s，使暴雨所形成的洪峰削減了66%。

c.調(diào)洪錯峰。為減輕南港流域下游城鎮(zhèn)農(nóng)田受淹和橫陽支江河道堤防行洪安全，19日22時后，水庫泄洪洞閘門關(guān)閉，開始攔洪錯峰，避開了下游洪峰，使下游洪水安全歸槽排泄。

4問題與建議

a.水庫50年一遇防洪高水位為61.05m，非常溢洪堰頂高程60.11m，說明非常溢洪道在50年一遇洪水情況下就已啟用，而非100年一遇洪水位啟用。建議下階段考慮非常溢洪道的加高工程以使非常溢洪道達到設(shè)計功能，或基于現(xiàn)狀，通過正常溢洪道和泄洪洞的閘門控制，維護下游防洪對象的防洪安全。

b.水庫近幾年來，經(jīng)常性出現(xiàn)未有臺風情況下庫水位超出臺汛限制水位的情況，建議通過專題論證調(diào)整水庫的臺汛期限制水位和起調(diào)水位。

5結(jié)語

橋墩水庫作為蒼南縣的骨干水利工程，在歷年的防汛抗臺中，科學防洪調(diào)度，充分發(fā)揮調(diào)蓄洪水、提前預(yù)泄、調(diào)洪錯峰、有力削峰的防洪功能，確保了下游河道行洪安全，使南港流域洪水始終處于可控狀態(tài)，大大減輕了洪水對下游特別是蒼南縣城的威脅，使下游縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的災(zāi)情得到有效控制，有效保護了人民群眾生命安全和國家財產(chǎn)安全，為防汛減災(zāi)起到了重要安全保障作用，防洪效益和社會效益十分明顯。

參考文獻

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