淮河流域東淠河水系水庫(kù)群間聯(lián)合防洪調(diào)度

王克祥

淮河流域東淠河水系水庫(kù)群間聯(lián)合防洪調(diào)度

王克祥

隨著佛子嶺水庫(kù)上游支流漫水河上大型水庫(kù)白蓮崖水庫(kù)的竣工驗(yàn)收，佛子嶺水庫(kù)、磨子潭水庫(kù)及白蓮崖水庫(kù)已基本具備聯(lián)合運(yùn)用條件，有必要對(duì)三水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度進(jìn)行研究。

一、基本情況

淠河是淮河南岸主要支流之一，發(fā)源于安徽省西南部大別山北麓，有東、西兩條主要源流，即東淠河和西淠河，已分別建有佛子嶺和響洪甸兩座大型水庫(kù)。東淠河佛子嶺水庫(kù)上游的東支流黃尾河上建有磨子潭水庫(kù)，西支流漫水河上建有白蓮崖水庫(kù)。東淠河出佛子嶺水庫(kù)后流經(jīng)霍山縣城北側(cè)至兩河口處與西淠河相匯。兩河口以下始稱淠河，向北流經(jīng)橫排頭、六安市至壽縣境內(nèi)的正陽(yáng)關(guān)西南注入淮河，全長(zhǎng)253km，流域面積6000km2。橫排頭處已建有淠河灌區(qū)的渠首樞紐工程，由佛子嶺（含磨子潭水庫(kù)、白蓮崖水庫(kù)）、響洪甸水庫(kù)及區(qū)間來(lái)水作為引水水源，設(shè)計(jì)引水流量300m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積660萬(wàn)畝。

佛子嶺、磨子潭、白蓮崖水庫(kù)均位于淠河?xùn)|源東淠河上，都是以防洪、灌溉供水為主，兼有發(fā)電、城鎮(zhèn)供水等效益的綜合利用大型工程。其中磨子潭水庫(kù)位于東淠河?xùn)|支黃尾河上，壩址以上控制流域面積570km2，水庫(kù)總庫(kù)容3.47億m3，建成于1958年；白蓮崖水庫(kù)位于東淠河西支漫水河上，壩址以上控制流域面積745km2，水庫(kù)總庫(kù)容4.60億m3，于2009年基本建成，2014年竣工驗(yàn)收；佛子嶺水庫(kù)位于黃尾河、漫水河交口處，壩址以上控制流域面積1840km2，水庫(kù)總庫(kù)容4.91億m3，建成于1954年。三座水庫(kù)均為大（2）型水庫(kù)。

佛子嶺、磨子潭水庫(kù)均為新中國(guó)成立初期建設(shè)的治淮重點(diǎn)骨干工程，受建庫(kù)條件限制、運(yùn)行年代久遠(yuǎn)等因素影響，水庫(kù)存在防洪標(biāo)準(zhǔn)不足、病險(xiǎn)嚴(yán)重等問(wèn)題，2002年和2003年，水利部淮河水利委員會(huì)先后批復(fù)了《佛子嶺水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)》《磨子潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)》，隨即起動(dòng)對(duì)兩座水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程建設(shè)。2007年，佛子嶺水庫(kù)加固工程完成并通過(guò)竣工驗(yàn)收，2013年磨子潭水庫(kù)加固工程通過(guò)竣工驗(yàn)收。白蓮崖水庫(kù)興建的主要目的是提高佛子嶺水庫(kù)的防洪能力，使其校核洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的5000年一遇。

佛子嶺水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位為125.56m，汛期限制水位122.56m，死水位108.76m，100年一遇設(shè)計(jì)洪水位125.97m，5000年一遇校核洪水位129.80m。大壩為鋼筋混凝土連拱壩，壩頂高程129.96m。泄洪設(shè)施主要有溢洪道、發(fā)電與泄洪鋼管。

磨子潭水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位為187.0m，汛期限制水位182.5m，死水位163.0m，100年一遇設(shè)計(jì)洪水位196.44m，5000年一遇校核洪水位203.39m。大壩為混凝土大頭壩，壩頂高程204.0m。泄洪設(shè)施主要有溢洪道、1座老泄洪洞、1座新泄洪洞及發(fā)電鋼管。

白蓮崖水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位為208.0m，汛期限制水位205.0m，死水位180.0m，100年一遇設(shè)計(jì)洪水位209.24m，5000年一遇校核洪水位234.5m。大壩為混凝土大頭壩，壩頂高程234.6m。泄洪設(shè)施主要有泄洪中孔及泄洪隧洞。

二、防洪規(guī)劃要求

1975年河南大水造成兩座大型水庫(kù)失事后，佛子嶺、磨子潭兩庫(kù)防洪安全引起重視，加上自身先天條件不足，不能滿足設(shè)計(jì)條件下防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)多方案比較后推薦采用佛庫(kù)大壩加高3.2m、磨庫(kù)大壩加高3.2m并增建直徑8.5m泄洪洞、新建白蓮崖水庫(kù)的總體方案?？傮w規(guī)劃實(shí)施后，佛、磨兩庫(kù)的防洪限制水位將分別由當(dāng)時(shí)的117.56m、177.0m恢復(fù)到原規(guī)劃所確定的122.56m、182.5m，使水資源得到充分利用，并達(dá)到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)、校核防洪標(biāo)準(zhǔn)。

白蓮崖水庫(kù)下游有防洪要求的有佛子嶺水庫(kù)、霍山縣城、淠河、淠河灌區(qū)及淮河干流。未建白蓮崖水庫(kù)前，按佛子嶺水庫(kù)設(shè)計(jì)汛限水位122.56m、磨子潭水庫(kù)設(shè)計(jì)汛限水位182.5m進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，佛子嶺、磨子潭兩水庫(kù)能達(dá)到的防洪標(biāo)準(zhǔn)僅約合400年一遇，在佛、磨兩庫(kù)均降低汛限水位運(yùn)行情況下，僅達(dá)1000年一遇，一旦佛子嶺水庫(kù)再次漫壩很可能造成事故，將給霍山縣城、淠河下游、淠河灌區(qū)工程及六安市造成毀滅性災(zāi)害，并危及淮河干流堤防安全。因此，白蓮崖水庫(kù)的興建，主要為滿足佛庫(kù)防洪要求，使佛庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的5000年一遇，在正常運(yùn)用洪水情況下，對(duì)霍山縣城也有防洪作用，通過(guò)水庫(kù)群的聯(lián)合防洪調(diào)度，對(duì)淠河及淮河干流有一定的蓄洪錯(cuò)峰作用。

三、佛子嶺、磨子潭、白蓮崖三水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度研究

白蓮崖水庫(kù)控制流域面積745km2，占佛子嶺水庫(kù)控制面積1840km2的40.5%。磨子潭水庫(kù)控制流域面積570km2，占佛子嶺水庫(kù)以上控制面積的31%，由于其本身規(guī)模與調(diào)洪庫(kù)容均較小，不能為佛庫(kù)承擔(dān)蓄洪任務(wù)，僅起到滯洪錯(cuò)峰作用。所以，為佛子嶺水庫(kù)蓄洪任務(wù)全落到擬建的白蓮崖水庫(kù)，否則佛子嶺水庫(kù)達(dá)不到其設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。若白蓮崖水庫(kù)不蓄洪，僅以自然滯洪方式減小佛子嶺水庫(kù)入庫(kù)洪水，其泄洪規(guī)模較小，滯洪庫(kù)容要求大，則其大壩較高，但受其左壩頭地形較單薄影響，該方式不宜實(shí)施。白蓮崖水庫(kù)若設(shè)置較大的泄洪設(shè)施，可以在佛子嶺水庫(kù)洪水位不太高時(shí)，盡量增加白蓮崖水庫(kù)、佛子嶺兩水庫(kù)的泄洪量，能降低白蓮崖水庫(kù)的壩高，但受佛子嶺水庫(kù)控制又不能完全敞泄，故在該庫(kù)達(dá)到較高水位時(shí)控制泄流，以滿足佛子嶺水庫(kù)提高防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5000年一遇的要求。

1.佛子嶺水庫(kù)下游霍山縣城防洪要求

佛子嶺水庫(kù)下游17km為霍山縣城，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，該河道安全泄量為3750 m3/s，即佛子嶺水庫(kù)以上發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，其下泄流量與區(qū)間洪水組合后不超過(guò)3750m3/s?；羯娇h城防洪的控制泄量任務(wù)全部由佛子嶺水庫(kù)承擔(dān)。

2.聯(lián)合防洪調(diào)度方式研究

考慮佛子嶺等水庫(kù)的調(diào)洪庫(kù)容、泄洪規(guī)模及地區(qū)洪水組合，對(duì)水庫(kù)群間聯(lián)合防洪調(diào)度運(yùn)行方式進(jìn)行了以下研究：

（1）磨子潭、白蓮崖兩庫(kù)共同承擔(dān)為佛庫(kù)蓄洪的任務(wù)并保自身的安全；

（2）磨子潭水庫(kù)承擔(dān)為佛庫(kù)蓄洪的全部任務(wù)，白蓮崖水庫(kù)只保自身安全；

（3）白蓮崖庫(kù)承擔(dān)為佛庫(kù)蓄洪的全部任務(wù)，磨子潭水庫(kù)只保自身安全。

通過(guò)對(duì)各方案間的研究比較，運(yùn)行方式（1）存在磨子潭、白蓮崖兩庫(kù)蓄洪庫(kù)容分配及水位、泄量控制相互協(xié)調(diào)等問(wèn)題，調(diào)度運(yùn)行復(fù)雜，而佛子嶺水庫(kù)要求上游水庫(kù)蓄洪的時(shí)間不長(zhǎng)，故實(shí)際操作運(yùn)行將更為困難。同時(shí)，磨子潭水庫(kù)將需進(jìn)一步加高大壩，加固工程難度較大，而白蓮崖水庫(kù)因其壩高主要決定于暴雨中心在其庫(kù)區(qū)時(shí)的洪水過(guò)程，磨子潭水庫(kù)分擔(dān)蓄洪任務(wù)并不能減小白蓮崖水庫(kù)規(guī)模，因此該方式不宜采用。方式（2）因磨子潭水庫(kù)控制面積僅占佛子嶺水庫(kù)以上來(lái)水的31%，即使將其上游洪水全部攔蓄，尚不能滿足佛子嶺水庫(kù)防洪要求，且白蓮崖水庫(kù)仍需興建且壩高降低幅度有限，而磨子潭水庫(kù)需大幅加高大壩，加固難度更大，顯然不合理。方式（3）從工程實(shí)際情況出發(fā)，磨子潭水庫(kù)實(shí)施以提高自身防洪能力為目的的加固工程，僅需適當(dāng)增大泄量，加固工程難度不大，經(jīng)濟(jì)可行；白蓮崖水庫(kù)為新建水庫(kù)，其興建的主要任務(wù)即為佛子嶺水庫(kù)蓄洪、錯(cuò)峰，制定合理的調(diào)度方式后，既可達(dá)到為佛子嶺庫(kù)蓄洪的目的，又可使白蓮崖水庫(kù)自身規(guī)?？刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都較好。由于白蓮崖庫(kù)單獨(dú)承擔(dān)了為佛庫(kù)蓄洪的任務(wù)，水庫(kù)群防洪調(diào)度運(yùn)行簡(jiǎn)單、可行，可操作性強(qiáng)，增加了水庫(kù)防洪運(yùn)行的安全度。

表1 佛、磨、白三水庫(kù)聯(lián)合調(diào)洪成果表

通過(guò)以上分析比較，采用方式（3）進(jìn)行佛、磨、白三水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度。

3.聯(lián)合防洪調(diào)度原則

采用對(duì)工程規(guī)模起控制作用的非常規(guī)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)5000年一遇洪水。三水庫(kù)均從設(shè)計(jì)汛限水位起調(diào)，佛子嶺水庫(kù)汛限水位122.56m，磨子潭水庫(kù)汛限水位182.5m，白蓮崖水庫(kù)汛限水位205m。磨子潭水庫(kù)泄洪設(shè)施不控制；佛子嶺水庫(kù)開(kāi)始按下游霍山縣城防洪要求的河道安全泄量控制下泄，當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)防洪高水位時(shí)不再控制；白蓮崖水庫(kù)在佛子嶺水庫(kù)達(dá)較高水位時(shí)控制下泄為其蓄洪，若關(guān)閘時(shí)間過(guò)早，則會(huì)增加白蓮崖水庫(kù)的壩高，而佛子嶺水庫(kù)的調(diào)洪庫(kù)容及泄洪設(shè)施未能充分利用；若白蓮崖水庫(kù)關(guān)閘時(shí)間過(guò)遲，雖能降低白蓮崖水庫(kù)的壩高，但佛子嶺水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿足5000年一遇的要求，所以，佛子嶺水庫(kù)要求白蓮崖水庫(kù)關(guān)閘蓄洪的時(shí)間（水位）需通過(guò)試算確定。按白蓮崖水庫(kù)泄洪設(shè)施規(guī)模和各種洪水組合情況反復(fù)試算，選定方案佛子嶺水庫(kù)要求白蓮崖水庫(kù)關(guān)閘蓄洪的時(shí)間（水位）的下包值為129m，即上游佛子嶺水庫(kù)水位高于129m時(shí)白庫(kù)關(guān)閉3孔泄洪中孔，泄洪隧洞仍正常泄洪。

佛子嶺水庫(kù)以上洪水組成分為暴雨中心在磨子潭水庫(kù)、白蓮崖水庫(kù)、佛～磨～白小區(qū)間三種情況，由于事先無(wú)法預(yù)知暴雨中心發(fā)生在何位置，佛子嶺水庫(kù)要求白蓮崖水庫(kù)控制運(yùn)用方式必須一樣。即按佛子嶺水庫(kù)防洪要求，在該庫(kù)達(dá)到某一水位（選定方案試算佛庫(kù)要求白庫(kù)關(guān)閘蓄洪水位為129m）時(shí)白庫(kù)必須控泄，待佛子嶺水庫(kù)水位回落后白蓮崖水庫(kù)繼續(xù)泄洪，佛子嶺水庫(kù)需滿足水位不超過(guò)129.8m（最高允許靜水位）的要求。三庫(kù)聯(lián)合調(diào)洪成果見(jiàn)表1。

四、結(jié)論

通過(guò)佛子嶺水庫(kù)以上水庫(kù)群間的聯(lián)合防洪調(diào)度，采用白蓮崖水庫(kù)承擔(dān)為佛子嶺水庫(kù)蓄洪任務(wù)，可充分利用白蓮崖水庫(kù)調(diào)洪庫(kù)容大及泄洪規(guī)模大特點(diǎn)，從調(diào)算成果可以看出，對(duì)應(yīng)不同各庫(kù)設(shè)計(jì)汛限水位組合方案，佛子嶺水庫(kù)5000年一遇最高庫(kù)水位為129.68m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位129.80m。磨子潭水庫(kù)5000年一遇最高庫(kù)水位為203.39m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位203.93m。白蓮崖水庫(kù)5000年一遇最高庫(kù)水位為233.91m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位234.5m。

由于佛子嶺水庫(kù)以上洪水暴雨中心可變，當(dāng)暴雨中心在磨子潭庫(kù)區(qū)或佛～磨～白小區(qū)間時(shí)，白蓮崖水庫(kù)洪水位較低，有一定的蓄洪能力。隨著水情測(cè)報(bào)、預(yù)報(bào)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)暴雨中心在白蓮崖水庫(kù)或佛～磨～白小區(qū)間時(shí)，磨子潭水庫(kù)亦可適當(dāng)調(diào)節(jié)控制，水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度運(yùn)行將更靈活、安全，將會(huì)產(chǎn)生更多社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益■

（作者單位：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院230088）

（專欄編輯：張婷）