長潭水庫防洪能力提升分析

金海華，陳偉東

（臺州市黃巖區(qū)長潭水庫管理局，浙江 臺州 318024）

1 問題的提出

大中型水庫是流域、區(qū)域防洪體系的重要骨干工程，在防洪減災中發(fā)揮著重要作用，但由于種種原因，浙江省部分大中型水庫防洪、調洪庫容不能正常使用，防洪能力無法充分發(fā)揮，成為流域、區(qū)域防洪的一大“短板”。而隨著浙江省經濟社會持續(xù)發(fā)展，城市化進程的快速推進，產業(yè)集聚現象更加明顯，發(fā)生同樣標準洪水時造成的損失不斷增大，經濟社會發(fā)展對大中型水庫防洪作用提出更高要求。因此，對現有大中型水庫防洪能力進行恢復提升是十分必要和迫切的[1]。長潭水庫是永寧江流域、溫黃平原灌區(qū)的大型水利骨干工程，對臺州市中心城區(qū)及其南片地區(qū)的防洪減災有著舉足輕重的作用。本文對長潭水庫防洪現狀進行多角度分析，并從工程措施和非工程措施兩大方面來分析防洪能力提升方案。

2 水庫概況

長潭水庫位于臺州巿永寧江上游，其壩址坐落在黃巖區(qū)北洋鎮(zhèn)長潭村，距黃巖城區(qū)中心約22 km，流域水系分布見圖1。長潭水庫是一座以防洪、灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電、淡水養(yǎng)殖等綜合效益的多年調節(jié)大（2）型水庫，其流域集雨面積441.3 km2，總庫容7.320億m3；設計正常蓄水位36.05 m，相應庫容4.570億m3[2]。水庫梅汛期限制水位35.05 m，相應庫容4.230億m3；臺汛期限制水位34.05 m，相應庫容3.895億m3。當前，長潭水庫作為臺州市最重要的飲用水源地，擔負著臺州南片3區(qū)2市300多萬居民生活及工業(yè)用水，2016年城鎮(zhèn)供水量高達2.330億m3。

圖1 長潭水庫流域DEM水系示意圖

3 長潭水庫防洪現狀

3.1 水工建筑物安全狀況

長潭水庫于1958年動工興建，1962年開始灌溉受益，1964年竣工。2002年初進行大壩安全鑒定，認定為三類壩后于2002年10月16日開始除險加固工程，2004年6月通過蓄水驗收，2005年3月通過浙江省水利廳組織的竣工驗收。2012年，浙江省水利廳組織專家進行大壩除險加固后的第一次安全鑒定，主要結論如下：根據SL 252 — 2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》和原設計成果確定長潭水庫為大（2）型水庫，工程等級為II等，主要建筑物級別為2級，其洪水標準為100 a設計、10000 a校核。經延長洪水系列后復核，100 a一遇設計洪水位39.44 m，最大下泄量1534 m3/s；10000 a一遇校核洪水位43.05 m，最大下泄量3001 m3/s，與原設計成果基本一致。經壩頂超高復核，壩頂高程滿足規(guī)范要求，水庫防洪安全性綜合評定為“A”級。另根據《水庫大壩安全鑒定辦法》、SL 258 —2000《水庫大壩安全評價導則》，長潭水庫大壩應為“一類壩”[3]。長潭水庫管理局每年對各水工建筑物監(jiān)測數據進行分析，且每2 a委托南京水利科學研究院對監(jiān)測數據分析1次，近5 a的監(jiān)測數據分析表明：大壩現階段安全穩(wěn)定，工程能按照設計要求正常運行。

3.2 庫區(qū)上下游情況

永寧江流域面積為889.8 km2，長潭水庫控制上游流域441.3 km2，上游為山區(qū)，下游則是丘陵平原地區(qū)。

長潭水庫上游高程38.05 m以下已完成移民，但存在部分擅自回遷人員；庫區(qū)土地征用線高程36.55 m，然而征地并不徹底，在高程36.05 ～ 36.55 m有21.87 hm2（328畝）土地仍在繼續(xù)耕種。高程36.55 m以下土地歸國家所有，由長潭水庫管理局代管，但并未辦理相關土地使用證，存在一定糾紛。2014年，臺州市政府開始實施長潭水庫庫區(qū)高程38.05 m以下土地租用方案，進行封山育林，以期能解決土地矛盾。根據要求，2017年對水庫管理和保護范圍重新進行劃定。

庫區(qū)內環(huán)庫公路路面高程大部分達到40.05 m以上，其中主道路只有少數公路路面高程低于38.05 m，如猢猻嶺隧洞至麻車頭段，路面高程僅為37.05 m左右。此外，鄉(xiāng)村道路高程有部分低于高程36.05 m，如遇較大洪水，庫水位超過37.05 m，村道受淹地段較多，將影響村民日常生活，會造成一定的社會影響。庫區(qū)內有諸多山塘、小水庫以及多座小水電設施。經過近幾年黃巖區(qū)實施的山塘水庫加固工程，其中富山、鳥山、英山、下水龜等水庫都已經完成除險加固，部分山塘也已經進行處理，還有少部分未經鑒定的山塘水庫未進行處理，但不會影響長潭水庫防洪安全。

長潭水庫下游干流為永寧江，主要城市為黃巖區(qū)，當前永寧江實際防洪標準僅10 a一遇。永寧江在黃巖城區(qū)通過西江閘與西江水系連通，其二期治理工程已竣工，特別是黃巖八一廠段疏浚拓寬工程的完成，使永寧江全線過流能力有所提高。永寧江末端永寧江排澇閘工程情況良好，設計最大過流能力1500 m3/s。西江水系自南向北貫穿黃巖城區(qū)，之前因城區(qū)排水系統(tǒng)阻塞嚴重，導致暴雨期間西江和永寧江的水位差較大，陷入永寧江無水可排而城區(qū)積水排不出的困境。經過黃巖區(qū)相關部門近幾年的努力，此現象得以緩解，黃巖城區(qū)的防洪排澇形式正逐年好轉。長潭水庫發(fā)電尾水渠道為江南渠道，渠道總體安全穩(wěn)定。長潭灌區(qū)節(jié)水續(xù)建配套項目二期、三期、四期的實施，極大地改善渠道運行環(huán)境，提高安全保障，不會影響汛期水庫發(fā)電下泄。

總體而言，經過各級政府和各部門多年努力，長潭水庫上游高程38.05 m以下土地通過租用方案，土地矛盾得以緩解，庫區(qū)道路、電力和通訊等線路高程有所抬高，水庫下游排澇問題通過各項治理工程得以改善。因此，長潭水庫防洪能力的制約因素有較大改善，但水庫“上不能蓄、下不能泄”的問題仍然存在。

3.3 水文監(jiān)測及洪水預報

長潭水庫庫區(qū)水雨情監(jiān)測采用南京水利自動化所開發(fā)的遙測系統(tǒng)以及浙江水文新技術開發(fā)經營公司研制的語潤3000平臺，每個站點均有這2套設備，采用不同通訊方式進行傳輸，互為備用，可確保及時、準確地掌握水庫流域內降雨情況。長潭水庫洪水預報調度系統(tǒng)由河海大學研發(fā)，多年運行情況表明，此系統(tǒng)的預報和調度演算精度能達到水庫防洪要求。此外，根據實際情況，采用簡化“新安江模型”對水庫洪水進行早期預測，多年實踐表明，此預報方式能滿足洪水前期會商需求，與河海大學預報調度系統(tǒng)相結合，可有效保證長潭水庫洪水預報調度工作。

4 防洪能力提升方案分析

4.1 工程措施

4.1.1 加強工程安全監(jiān)測

安全可靠的水利工程是水庫發(fā)揮防洪作用的基礎條件，而有效的工程監(jiān)測是保證水利設施安全運行的有力保障。長潭水庫工程安全監(jiān)測主要有：壩體表面變形監(jiān)測、溢洪道邊坡變形監(jiān)測、壩體滲流監(jiān)測、水文觀測以及視頻監(jiān)控。水庫自2004年除險加固完工以來，最高洪水位為37.44 m（2016年9月16日），未經歷過高水位的考驗。因此，對水庫自身安全而言，工程措施重點在于對水庫大壩工程的安全監(jiān)測工作，特別是洪水期的大壩監(jiān)測和巡查工作，以確保大壩安全穩(wěn)定。2004年，長潭水庫建成大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)，并于2015年委托浙江水利水電科學研究院對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)進行改造，目前系統(tǒng)運行正常，能夠滿足實時監(jiān)測需要。2017年，長潭水庫新增設1套基于北斗系統(tǒng)的大壩變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)，可實現24 h不間斷監(jiān)測。

根據臺州市統(tǒng)一安排，長潭水庫在2016年通過臺州智慧水務五化管理平臺建立運行管理平臺。平臺主要功能完備，電子臺賬完整，利用信息化設備開展巡查，并對不同的崗位設置不同的權限。此外，為加強長潭水庫運行管理，結合水庫創(chuàng)建標準化的契機，重新規(guī)范調整大壩、溢洪道、泄洪洞、發(fā)電洞等水工建筑物的日常巡查機制以及溢洪道泄洪閘門、發(fā)電洞閘門、泄洪洞閘門、溢洪道柴油發(fā)電機等設備的巡檢流程，以確保各項工程安全運行。

4.1.2 提高水庫上蓄空間

黃巖城區(qū)至寧溪段省道通車后，庫區(qū)主干公路高程均達到38.05 m以上，但以前沿庫公路仍繼續(xù)使用，因此這部分高程低于38.05 m的沿庫公路路基需要抬高，部分高程低于36.05 m的鄉(xiāng)村道路也應爭取抬高路基，同時改造電力以及通訊等基礎設施，在庫水位達到38.05 m時，不影響村民的日常生活。此外，相關政府部門應加快辦理由長潭水庫管理局管理的庫區(qū)高程36.55 m以下土地使用證，進一步落實高程38.05 m以下土地的租用方案，避免因水庫蓄水帶來民事糾紛。通過上述措施，可提高長潭水庫上蓄空間，即增加水庫有效防洪庫容，恢復其原有設計功能。長潭水庫“上不能蓄”的問題解決后，水庫防洪能力得以提升。

4.1.3 提升下游行洪能力

提升長潭水庫下游行洪能力的主要工程措施有：①對長潭水庫溢洪道至巖頭閘站等過流能力較差的永寧江干流地段進行整治清理；②加快實施永寧江強排工程和黃巖北排工程；③改造永寧江大閘；④加強江南渠道的維護和監(jiān)測工程。通過以上工程措施來增強長潭水庫下游河道的行洪能力，以此解決長潭水庫“下不能泄”問題，保證水庫能按設計標準運行，提升水庫現有防洪能力。

4.2 非工程措施

4.2.1 降低汛期運行水位

2016年14號超強臺風“莫蘭蒂”與17號超強臺風“鲇魚”期間，長潭水庫2次開閘泄洪，泄洪時間共計7 d，總泄洪量達7039萬m3，其主要原因是前期庫水位處在高水位運行狀態(tài)。針對此種情況，最為有效的方法是在臺汛期通過發(fā)電下泄降低水庫運行水位，將庫水位控制在31.00 ～ 32.00 m，這樣可抵御一次400 mm的臺風降雨過程，保證水庫最高水位不超過36.55 m。此方案在水庫既有狀態(tài)下可顯著提升防洪能力，但犧牲了城鎮(zhèn)供水和生態(tài)用水的保障系數，對于日益增長的供水需求將是新的挑戰(zhàn)。

4.2.2 適當承擔風險，向上蓄高洪水位

長潭水庫對臺州市供水量日益增大，除保障城鎮(zhèn)日供水量約77萬m3外，近些年水庫還增加環(huán)境用水供給任務。2014年的生態(tài)用水量多達2.000億多立方米，2015年與2016年的生態(tài)用水量亦為1.000億m3左右，迫使水庫在汛期保持高水位運行（33.00 ～ 34.00 m）以保障城鎮(zhèn)供水和生態(tài)用水。此種運行方案，顯然增加防洪風險，加大泄洪的機率。因此，城鎮(zhèn)和生態(tài)環(huán)境日益增長的供水需求與水庫防洪能力的弱化成為當前長潭水庫調度的主要矛盾。

將洪水資源化管理，平衡防洪能力與城鎮(zhèn)保障供水以及生態(tài)用水之間的關系，保證科學調度的可行性是目前需要迫切考慮的問題。而此問題的核心就是解除水庫上下游的制約因素，使得水庫運行恢復到設計標準，充分發(fā)揮水庫的多年調節(jié)功能。基于水庫當前切實情況，在確保水庫大壩安全的前提下，結合洪水資源化的理念[4]，可以考慮承擔可控的防洪風險（需進一步洪水風險評估），在洪水期間適當向上蓄高水位[5]。例如選擇庫水位蓄高至38.00 m，來減少期間下泄水量，在洪水期間也提升防洪能力。由此帶來的上游淹沒和人員轉移損失，在前期的防洪風險分析中加以計算，并在防汛經費中列出相應的賠償費用，或可引入洪水保險補償機制。

4.2.3 提升預報調度水平

受制于長潭水庫流域的地形因素，使得流域內洪水的預見期短，所以更為精準、先進的洪水預報技術也是當前提升水庫防洪能力所需要的。要實現更為有效的預報調度，可從以下幾方面入手：①完善水文標準化建設，提高水雨情實時、準確的監(jiān)測能力；②研制更高精度的水文預報模型以適應庫區(qū)人類活動造成的影響；③延長洪水預見期，如采用陸氣耦合模型，在庫區(qū)內采用雷達測雨技術提高中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力（尤其是雷暴雨），以及借助氣象監(jiān)測大氣數據來提高大尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力，以此來延長洪水的預見期，為洪水調度贏得時間。

浙江省目前采用梅汛期與臺汛期2個汛限水位來調控汛期水庫運行。為進一步實現科學調度管理，可依據已有資料，開展長潭水庫汛限水位動態(tài)細化控制研究工作，探索水庫洪水風險管理模式，使得水庫能承擔適度風險，從而達到洪水資源化的目的。同時，在條件允許的情況下，可以進一步研究水庫河網聯合調度操作以優(yōu)化水庫調度。

5 結 語

本文從水工建筑物、上下游環(huán)境、水文監(jiān)測及洪水預報等多角度深入分析長潭水庫的防洪現狀，并從工程措施和非工程措施2大方面多個層次剖析水庫防洪能力提升方案。長潭水庫防洪能力提升后，有利于緩解臺州市中心城區(qū)及南片縣市既有水資源供需矛盾，進一步發(fā)揮區(qū)域防洪的骨干工程作用。本文提出的水庫防洪能力提升方案，對于其他水庫提升防洪能力有一定的借鑒意義。