天柱縣魚塘水庫(kù)汛限水位的選擇

【摘要】水庫(kù)在汛期，設(shè)置汛限水位，有利于減少水庫(kù)的移民投資，同時(shí)，也會(huì)降低水資源的利益率。本文結(jié)合天柱縣魚塘水庫(kù)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面，探討了其處于汛期時(shí)，汛限水位的選擇，以供參考。

【關(guān)鍵詞】天柱縣；魚塘水庫(kù)；汛限水位

1、引言

為了實(shí)現(xiàn)水庫(kù)興利效益與防洪目標(biāo)的最佳結(jié)合，需要研究水庫(kù)防洪風(fēng)險(xiǎn)，建立水庫(kù)防洪調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)模型，探討不同汛限水位方案存在的風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)評(píng)估，從而為汛限水位的選擇提供科學(xué)的依據(jù)。下面以天柱縣魚塘水庫(kù)為例，探討了水庫(kù)防洪調(diào)度過程中，汛期水位的選擇與決定。

2、汛期限制水位設(shè)置的作用

汛期限制水位是水庫(kù)在汛期允許興利蓄水的上限水位，也是水庫(kù)在汛期防洪運(yùn)用時(shí)的起調(diào)水位。汛期限制水位是協(xié)調(diào)防洪和興利關(guān)系的關(guān)鍵，對(duì)工程的防洪、灌溉、發(fā)電、引水、通航及水庫(kù)淹沒指標(biāo)等均有直接影響。汛期限制水位是防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位等的調(diào)洪計(jì)算的依據(jù)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水的供需矛盾日益加劇，人們水庫(kù)的防洪安全與供水保障提出了更高的要求。在確保水庫(kù)安全的前提下，科學(xué)地設(shè)計(jì)和運(yùn)行汛限水位，合理地利用水庫(kù)防洪與興利的重疊庫(kù)容，是提高洪水資源和水能資源的利用率，發(fā)揮水庫(kù)綜合利用效益，緩解我國(guó)水資源供需矛盾的有效手段之一。

主要作用表現(xiàn)如下：（1）可減少專用防洪庫(kù)容，降低設(shè)計(jì)投資；（2）可提高防洪標(biāo)準(zhǔn)；（3）可提高興利庫(kù)容蓄滿率和設(shè)計(jì)洪水保證率；（4）可增加洪水資源的利用量。

3、科學(xué)合理的蓄水方案

我國(guó)重點(diǎn)推出的蓄水方案主要有兩種：汛限水位靜態(tài)控制與動(dòng)態(tài)控制，提出汛期水位的控制應(yīng)當(dāng)具備合理性，重點(diǎn)考慮當(dāng)?shù)氐募竟?jié)演變規(guī)律，從而提高水庫(kù)所帶來(lái)的興利效益。

3.1 汛期水位靜態(tài)控制

汛期水位靜態(tài)控制的主要方法有兩種：

（1）固定汛限水位法

該方法較為傳統(tǒng)，主要是以針對(duì)水庫(kù)所在區(qū)域水文氣象條件、洪水爆發(fā)年份等信息的科學(xué)分析作為基礎(chǔ)，估測(cè)汛期的起止時(shí)間，從而在該時(shí)期實(shí)行汛限水位。該方法的實(shí)際操作簡(jiǎn)單，便于管理，但是忽略了汛期洪水沿時(shí)程的分布規(guī)律，這樣制定出來(lái)的汛期水位方案往往較為單一，如果汛末的水位未能及時(shí)抬高儲(chǔ)蓄洪水，就會(huì)造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。

（2）分期汛限水位法

該方法實(shí)施的基礎(chǔ)在于洪水的季節(jié)性特點(diǎn)，由于不同地區(qū)汛期不同，所制定的汛限水位也必然不同。該方法的實(shí)施途徑，主要包括常用的方法、模糊分析法、優(yōu)化設(shè)計(jì)法和動(dòng)態(tài)控制法。這些方法都需要結(jié)合水庫(kù)所在地區(qū)的實(shí)際環(huán)境特征，并進(jìn)行詳細(xì)的分析，結(jié)合河流分布實(shí)際特點(diǎn)，采取合理的蓄水方案。

3.2 汛期水位動(dòng)態(tài)控制

由于汛期水位的靜態(tài)控制往往會(huì)忽略當(dāng)?shù)氐慕涤辍⒑樗A(yù)報(bào)，因而難以從根本上開發(fā)水庫(kù)巨大的興利潛能，同時(shí)會(huì)在很大程度上，造成了水資源的浪費(fèi)。因此，許多水利學(xué)家依據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果、物理成因確定性以及隨機(jī)理論統(tǒng)計(jì)性等信息，將數(shù)學(xué)理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，提出了汛期水位的動(dòng)態(tài)控制法。

汛期水位的動(dòng)態(tài)控制，主要是依據(jù)先進(jìn)的科學(xué)方法與完善的水利措施，利用當(dāng)?shù)氐乃念A(yù)測(cè)信息，科學(xué)有效地管理汛期水庫(kù)的調(diào)度。同時(shí)，隨著水文遙測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展，定量降雨預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)水平得到了提升，這為提高汛限水位、增加庫(kù)容的安全運(yùn)行提供了保障，保證了理論信息的準(zhǔn)確性。

4、天柱縣魚塘水庫(kù)汛限水位控制實(shí)例分析

4.1 水庫(kù)概況

魚塘水庫(kù)位于天柱縣邦洞鎮(zhèn)境內(nèi)，所在河流鑒江河為長(zhǎng)江流域沅江水系清水江一級(jí)支流，壩址以上集水面積259 km2，主河道長(zhǎng)34.3km，主河道平均坡降6.1‰，地理位置為東經(jīng)106°4′15”，北緯26°58′30”。壩址位于邦洞鎮(zhèn)魚塘村，距邦洞鎮(zhèn)直線距離約11.7km，距天柱縣城直線距離約14.74km，有鄉(xiāng)村公路直達(dá)。本工程主要功能是灌溉。魚塘水庫(kù)為已成水庫(kù)，水庫(kù)的工程任務(wù)為灌溉和發(fā)電，設(shè)計(jì)灌溉面積10.5萬(wàn)畝，裝機(jī)規(guī)模為2×800kW。原設(shè)計(jì)：正常蓄水位475m，相應(yīng)庫(kù)容4520萬(wàn)m3，水庫(kù)總庫(kù)容5028萬(wàn)m3；考慮設(shè)置汛限水位后，正常蓄水位475m，相應(yīng)庫(kù)容4490萬(wàn)m3，水庫(kù)總庫(kù)容4490萬(wàn)m3。魚塘水庫(kù)工程由混凝土雙曲拱壩、壩后電站、渠首引水壩、灌溉渠系四大部分組成。其中總干渠一條，長(zhǎng)24.3km，干渠三條長(zhǎng)59.16km，支渠7條長(zhǎng)111.5km，渠系網(wǎng)絡(luò)了縣境內(nèi)的邦洞、蘭田、鳳城、白市等8個(gè)主要產(chǎn)糧鄉(xiāng)鎮(zhèn)。水庫(kù)建設(shè)經(jīng)歷了興建、緩建、續(xù)建三個(gè)階段，歷時(shí)二十余年，完成了大部分工程，目前還有銅鼓、石橋、血團(tuán)、石灰沖、社學(xué)、渡馬、白土7條支渠，3個(gè)提灌站，邦洞管理所辦公樓等工程項(xiàng)目未完成。而且由于庫(kù)區(qū)移民搬遷掃尾工作未完成，因此目前水庫(kù)水位只蓄至468m高程，影響魚塘水庫(kù)工程應(yīng)有效益的發(fā)揮。

4.2 魚塘水庫(kù)汛限水位設(shè)置分析

4.2.1 汛限時(shí)段的選擇

點(diǎn)繪天柱氣象站1959-2012年歷年逐月最大洪峰流量，如下圖1所示。

根據(jù)上圖可知：天柱氣象站暴雨主要集中在5～8月份。

統(tǒng)計(jì)六洞橋水文站1965-1985年（缺1967年資料）歷年逐月最大洪峰流量出現(xiàn)時(shí)間，成果見下表1。

由上表可知：六洞橋水文站5～7月最大洪峰流量發(fā)生幾率達(dá)到80%，綜合最大日洪峰流量發(fā)生幾率、洪水量級(jí)等因素，本次擬定汛期限制水位的時(shí)段為5～7月。

4.2.2 初擬汛限水位

考慮到天柱縣境內(nèi)移民搬遷及耕地征占與魚塘水庫(kù)重建前相協(xié)調(diào)，本次考慮在主汛期5～7月設(shè)置汛限水位468m、469m、470m等三個(gè)方案。

4.2.3 汛限時(shí)段和非汛限時(shí)段設(shè)計(jì)洪水

魚塘水庫(kù)汛限時(shí)段和非汛限時(shí)段設(shè)計(jì)洪水均采用貴州省“雨洪法”計(jì)算成果，汛限時(shí)段P=5%和P=20%洪峰流量分別為584m3/s和319m3/s，非汛限時(shí)段P=5%和P=20%洪峰流量分別為338m3/s和168m3/s。

4.2.4 回水計(jì)算

魚塘水庫(kù)壩址設(shè)置不同汛限水位468m、469m和470m，分汛期和非汛期分別自壩址斷面逐個(gè)向上推算，P=5%和P=20%非汛限時(shí)段起調(diào)水位均為正常蓄水位475m，汛限時(shí)段起調(diào)水位分別為468m、469m和470m，水面線高程取汛限和非汛限時(shí)段的外包線，汛限水位468m、469m和470m方案P=5%尖滅點(diǎn)高程分別為475m、475.01m和476.78m。天柱縣境內(nèi)房屋淹沒主要在476～477m高程，耕地淹沒主要在475～476m高程，根據(jù)《大中型水利水電工程建設(shè)征地移民安置條例》，房屋淹沒洪水標(biāo)準(zhǔn)按P=5%，耕地淹沒洪水標(biāo)準(zhǔn)按P=20%。汛限水位468m和469m方案均能滿足房屋和耕地搬遷的要求，而汛限470m不能滿足要求。

4.2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

經(jīng)計(jì)算，魚塘水庫(kù)汛限水位468m、469m和470m凈投資分別為4658.1萬(wàn)元、4859.89萬(wàn)元和6395.31萬(wàn)元，供水量分別為3848萬(wàn)m3、4369萬(wàn)m3和4989萬(wàn)m3，單位投資分別為1.21元/m3、1.11元/m3和1.28元/m3；因此，汛限469m方案單方投資最小。因此，綜合移民要求和經(jīng)濟(jì)性，本次推薦汛限469m方案。

5、結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)防洪調(diào)度中，水庫(kù)汛限水位的選擇是實(shí)際問題，必須根據(jù)水庫(kù)實(shí)際條件，才能夠制定出合理的水庫(kù)汛限水位選擇與控制方案，通過必要的理論計(jì)算，確定水庫(kù)防洪調(diào)度的符合程度，從而完善水庫(kù)的實(shí)際防洪防汛效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]肇磊.基于水庫(kù)分期汛限水位的研究設(shè)計(jì)分析[J].黑龍江水利科技，2014（11）：79-80

作者簡(jiǎn)介：樊述全（1979-）男，漢族，研究生，四川省達(dá)州市人，工程師，主要從事：水文水利計(jì)算，水資源規(guī)劃管理。