青山水庫樞紐工程水資源供需平衡分析及其洪水調(diào)節(jié)計算研究

張利君

(綏中縣西甸子水利服務(wù)站， 遼寧 綏中 125200)

青山水庫樞紐工程水資源供需平衡分析及其洪水調(diào)節(jié)計算研究

張利君

(綏中縣西甸子水利服務(wù)站， 遼寧 綏中 125200)

本文針對六股河流域的青山水庫樞紐工程歷年洪水洪量等實際情況，對2020年水資源供需平衡進行預(yù)測，通過采用典型年法對地區(qū)洪水進行調(diào)節(jié)，分析了不同頻率下的洪水洪量調(diào)節(jié)效果，并對青山水庫的水位、洪量、洪峰情況提出了合理性分析，指導(dǎo)六股河流域地區(qū)及其洪水多發(fā)區(qū)防洪樞紐工程設(shè)計和施工。

樞紐工程； 水資源； 供需平衡； 洪水調(diào)節(jié)

洪水問題不僅關(guān)系到地區(qū)經(jīng)濟和社會穩(wěn)定，還關(guān)系到水資源的合理利用、減少水土流失和污染浪費，并逐漸成為制約地區(qū)發(fā)展的不穩(wěn)定因素之一[1-2]。因此，積極深入研究水資源供需平衡，分析和計算洪水調(diào)節(jié)調(diào)配管理，合理利用洪水洪量極為必要。

目前，針對水資源供需平衡及其供水調(diào)節(jié)的研究主要包括：公臣[3]基于臨沂市浚河三和水庫工程進行推演演算，對頻率P=1%、P=2%情況下進行洪水調(diào)節(jié)，為三和水庫的洪水調(diào)整提供了借鑒；韓吉旭[4]分析了李金水庫的洪水洪峰變化規(guī)律，通過流量計計算了洪水洪量值，并確定了調(diào)節(jié)結(jié)果，為除險加固工程建設(shè)提供理論支撐和數(shù)據(jù)支持；胡應(yīng)權(quán)[5]介紹了烏江梯級思林、沙沱電站具有大區(qū)間日調(diào)節(jié)水庫的特征，分析出開展調(diào)度工作的原因，闡述了洪水調(diào)度的制約因素，強調(diào)洪量預(yù)報法在快速決策中的作用，并進行了應(yīng)用分析及實例驗證；蔣濤[6]計算了不同方案下的頭屯河水庫除險加固設(shè)計成果，確定了洪水調(diào)整成果，得出了設(shè)計水位與校核水位等。此外， 雷武奎、程富、劉森[7]、李浩[8]、羅駿燕[9]、秦守田等[10]也對該問題進行了研究，并取得了一定的研究成果。

但是，以往的研究中在水資源供需平衡以及洪水調(diào)節(jié)方面仍存在較多值得商榷的地方，因此，針對六股河流域青山水庫樞紐工程進行水資源供需平衡分析及其洪水調(diào)節(jié)分析，展開水資源的合理利用，對地區(qū)水環(huán)境的調(diào)配和管理具有重要意義。

1 流域水資源概況

1.1 流域概況

六股河干流多年平均徑流量為33470.7萬m3，工農(nóng)業(yè)回歸水456.7萬m3，可利用水量33927.4萬m3，設(shè)計水平年需水量為9229.0萬m3，多年平均供水量為16976.8萬m3(平山水源工程多年平均從六股河流域取水2610.2萬m3)，多年平均缺水357.4萬m3，多年平均蒸發(fā)滲漏損失為2631.2萬m3。

六股河流域多年平均徑流量為54346.4萬m3，回歸水量為563.8萬m3，多年平均可利用水量54910.2萬m3，設(shè)計水平年地表水總需水量為13092.0萬m3，多年平均供水量為19596.7萬m3(其中：平山水源工程多年平均從六股河流域取水2610.2萬m3)，大中型水庫蒸發(fā)滲漏損失為3301.2萬m3，流域內(nèi)缺水529.9萬m3，多年平均入海水量為34219.5萬m3，2020年設(shè)計水平年六股河流域地表水資源開發(fā)利用程度為42.13%。

1.2 水資源供需平衡分析成果

青山水庫建成后，六股河流域設(shè)計水平年2020年水資源供需平衡分析成果見表1。

表1 2020年六股河流域水資源供需平衡成果表 單位： 萬m3

2 地區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《遼寧省葫蘆島市六股河流域規(guī)劃報告》，青山水庫建成后將綏中縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)由30年一遇提高到50年一遇，青山水庫以下兩岸農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高到20年一遇[11]。根據(jù)六股河流域地區(qū)防洪要求、堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)及安全泄量，青山水庫控制運用條件為：

a.綏中縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，安全泄量為8700m3/s。

b.青山水庫以下六股河兩岸農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，安全泄量為5020m3/s。

3 地區(qū)洪水調(diào)節(jié)計算

3.1 洪水調(diào)節(jié)流量成果計算

六股河流域設(shè)計洪水地區(qū)組成采用典型年法，洪水典型的選擇考慮了以下兩種情況：?暴雨中心在青山水庫以上，有1977年、1998年2個典型年；?暴雨中心在青山水庫以下區(qū)間，有1964年7月、1964年8月、1969年、1975年4個典型年。采用上述6個典型洪水成果，按水庫控制運用條件及青山水庫防洪調(diào)度運用方式，對不同正常蓄水位方案進行地區(qū)洪水調(diào)節(jié)計算[12]。經(jīng)計算：頻率P=5%時，水庫水位86.68m，相應(yīng)庫容3.56億m3；頻率P=2%時，水庫防洪高水位為87.92m，相應(yīng)庫容3.94億m3。六股河綏中站控制斷面的組合流量見表2。

表2 六股河綏中站洪水組合流量成果表

3.2 樞紐洪水調(diào)節(jié)成果

采用地區(qū)洪水調(diào)節(jié)計算確定的水庫調(diào)度運行規(guī)則，分別進行各正常蓄水位方案的水庫樞紐洪水調(diào)節(jié)計算。不同正常蓄水位方案洪水條件計算成果見表3。

表3 水庫樞紐洪水調(diào)節(jié)計算成果表

通過表3可知：在正常蓄水位為85.7m時，分別就頻率為20%、10%、5%、2%、1%、0.2%和0.02%對青山水庫樞紐洪水進行調(diào)節(jié)，隨著頻率的逐漸減小，最大洪峰值逐漸增大的同時最大泄量也在逐漸增大，與此相應(yīng)的最大水位也在逐漸增大，三者之間成正相關(guān)關(guān)系。但是，最大洪峰、最大泄量和最高水位沒有統(tǒng)一的本構(gòu)關(guān)系。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，計算出不同頻率下的最大庫容量。

圖1 青山水庫(P=5%)洪水調(diào)節(jié)過程線

圖2 青山水庫(P=2%)洪水調(diào)節(jié)過程線

圖3 青山水庫(P=0.2%)洪水調(diào)節(jié)過程線

圖4 青山水庫(P=0.02%)洪水調(diào)節(jié)過程線

根據(jù)近些年洪量實際情況，繪制了P=5%、P=2%、P=0.2%、P=0.02%的水庫洪水調(diào)節(jié)過程示意圖，如圖1～圖4所示。根據(jù)青山水庫樞紐洪水調(diào)節(jié)計算成果，水庫500年一遇設(shè)計洪水位為91.80m，相應(yīng)庫容5.24億m3；水庫5000年一遇校核水位為95.40m，相應(yīng)庫容6.61億m3。洪水設(shè)計水位校核變化為3.93%，庫容變化為26.1%，可見頻率對洪水調(diào)節(jié)成果至關(guān)重要。

4 結(jié) 語

洪水發(fā)生頻率高、破壞性大，不僅嚴(yán)重威脅人民的生命財產(chǎn)安全，而且極易造成水土流失、水資源污染等惡劣問題，極大地影響地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。本文針對六股河流域的青山水庫樞紐工程歷年洪水洪量等實際情況，預(yù)測了六股河流域設(shè)計水平年2020年水資源供需平衡分析成果，為該流域的洪水設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐；此外，通過采用典型年法對地區(qū)洪水進行調(diào)節(jié)，對不同頻率20%、10%、5%、2%、1%、0.2%和0.02%作用下的洪水洪量進行調(diào)節(jié)，對青山水庫的水位、洪量、洪峰情況進行了合理性調(diào)整，為六股河流域地區(qū)的洪水調(diào)節(jié)提供借鑒，同時研究成果可為洪水多發(fā)區(qū)洪水設(shè)計和措施調(diào)整提供指導(dǎo)。

[1] 曹婷婷.某工程洪水調(diào)節(jié)和防洪特征水位選擇[J].河南水利與南水北調(diào),2016(6):13-14.

[2] 陳秀煌.病險水庫除險加固設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算存在問題的探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2012(13):132-134.

[3] 公臣.臨沂市浚河三和水庫工程洪水調(diào)節(jié)計算[J].治淮,2014(6):12-13.

[4] 韓吉旭.李金水庫除險加固洪水調(diào)節(jié)計算與分析[J].地下水,2016(1):129-130.

[5] 胡應(yīng)權(quán).洪量預(yù)報在典型串聯(lián)日調(diào)節(jié)水庫洪水調(diào)度決策中的應(yīng)用[J].水利水電快報,2015(4):32-33+37.

[6] 蔣濤.頭屯河水庫洪水調(diào)節(jié)復(fù)核分析[J].廣東水利水電，2015(5)：12-14.

[7] 雷武奎,程富,劉森.Excel VBA在施工洪水調(diào)節(jié)計算中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2011(5):72-73.

[8] 李浩.莫家溝水庫除險加固的必要性和洪水調(diào)節(jié)計算[J].中國科技信息,2011(14):39-40.

[9] 羅駿燕.不規(guī)則溢洪道水庫洪水調(diào)節(jié)實例分析[J].黑龍江水利科技，2013(7)：47-49.

[10] 秦守田,臧永順，洪文彬，等.行近流速水頭對低水頭水庫洪水調(diào)節(jié)成果影響分析[J].東北水利水電,2013(1):51-52+72.

[11] 董婷婷.遼寧省市際以上界河信息調(diào)查與成果分析[J].中國水能及電氣化,2016(5):30-32.

[12] 徐飛.沈陽地區(qū)水資源短缺原因分析及對策研究[J].水資源開發(fā)與管理，2015(1)：24-26.

Research on the supply and demand balance of water resources in Qingshan Reservoir Project and its flood control calculation

ZHANG Lijun

(SuizhongCountyXidianziWaterServiceStation,Suizhong125200,China)

In the paper, the supply and demand balance of water resources in 2020 is predicted aiming at the practical conditions of water flood in Qingshan Reservoir Project of Liugu River Basin, etc. Regional flood is regulated through the typical year method. Flood regulation effects under different frequencies are analyzed. Water level, flood quantity and peak condition of Qingshan Reservoir are rationally analyzed for guiding smooth implementation of flood control project design and measures in Liugu River Basin and its flood prone areas.

control project; water resources; supply and demand balance; flood regulation

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.07.007

TV213

A

2096-0131(2017)07- 0022- 04