三里莊水庫防洪興利調(diào)度方案設(shè)計(jì)

王海霞，張俊玲，趙承強(qiáng)

（1.濰坊市水利局，山東 濰坊 261061；2.青州市彌河管理局，山東 青州 262500；3.諸城市水利水產(chǎn)局，山東 諸城 262200）

三里莊水庫位于諸城市南外環(huán)路以南，控制流域面積240 km2。水庫工程等別為Ⅲ等，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)2 000年一遇，水庫死水位64.08 m，興利水位70.26 m，設(shè)計(jì)洪水位71.89 m，校核洪水位74.26 m，總庫容6 912萬m3，興利庫容2 334萬m3。三里莊水庫是一座兼具防洪及城市供水等功能的綜合利用中型水庫，水庫調(diào)度基本任務(wù)為：保障水庫防洪安全的前提下，保障水庫能夠按計(jì)劃供水，達(dá)到設(shè)計(jì)保證率，防止發(fā)生供水深度破壞，以期達(dá)到國民經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，同時(shí)提高水庫管理水平。

1 防洪調(diào)度設(shè)計(jì)

三里莊水庫防洪調(diào)度主要是以天氣預(yù)報(bào)和流域雨量站實(shí)測雨量預(yù)估洪水，以庫水位為判斷條件，根據(jù)確定的防洪調(diào)度圖進(jìn)行調(diào)度。水庫防洪調(diào)度圖橫坐標(biāo)選用最大24 h凈雨，并在調(diào)度圖下方繪制了P+Pa與最大24 h凈雨的關(guān)系曲線。防洪調(diào)度圖主要包括3個(gè)區(qū)域，分別為不泄水區(qū)、控制泄洪區(qū)和敞泄區(qū)。

1.1 不泄水區(qū)邊界線計(jì)算

三里莊水庫不泄水區(qū)計(jì)算按照來水全部蓄存，最高水位不超過汛中限制水位的原則，用水量平衡的方法，求不同雨前庫水位所對應(yīng)的凈雨，即得邊界線坐標(biāo)值，不泄水區(qū)計(jì)算的最高壅水位取汛中限制水位70.10 m。計(jì)算公式如下：

式中：VS為汛中限制水位所對應(yīng)的庫容，104m3；V0為雨前水位的相應(yīng)庫容，104m3；F 為流域面積，為240 km2。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 三里莊水庫不泄水區(qū)邊界線計(jì)算成果

1.2 控制泄洪區(qū)邊界線計(jì)算

控制泄洪區(qū)計(jì)算的最高壅水位取允許壅高水位71.37 m。邊界線下端點(diǎn)H0取死水位64.08 m，經(jīng)試算，R24取282.0 mm。邊界線上端點(diǎn)H0取71.37 mm，R24根據(jù) Qm～R24相關(guān)關(guān)系確定為83.19 mm。控制泄洪區(qū)其他中間點(diǎn)根據(jù)試算求得。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 三里莊水庫控制泄洪區(qū)邊界線計(jì)算成果

1.3 敞泄區(qū)邊界線計(jì)算

洪水敞泄區(qū)計(jì)算的最高壅水位取允許最高水位73.21 m。邊界線下端點(diǎn)H0取死水位64.08 m，經(jīng)試算，R24取540.0 mm。邊界線上端點(diǎn)H0取 73.21 m，R24根據(jù) Qm～R24相關(guān)關(guān)系確定為205.26 mm。敞泄區(qū)其他中間點(diǎn)根據(jù)試算求得。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 三里莊水庫敞泄區(qū)邊界線計(jì)算成果

1.4 調(diào)度圖的應(yīng)用

根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制汛期調(diào)度圖，如圖1示。

圖1 三里莊水庫防洪調(diào)度圖

1）中小洪水調(diào)度方案：三里莊水庫中小洪水調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃為：雨前水位低于汛中限制水位70.10 m，根據(jù)調(diào)度圖判斷雨后庫水位仍低于70.10 m時(shí)，閘門不開啟；雨前水位介于70.10～71.37 m時(shí)，日凈雨不超過208.5 mm，根據(jù)調(diào)度圖預(yù)計(jì)雨后最高水位不超過71.37 m，5孔閘門緩慢開啟3.30 m，控制下泄流量最大不超過700 m3/s。

2）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)較大洪水調(diào)度方案：雨前水位介于70.10～71.37 m時(shí)，如日凈雨超過208.5 mm，根據(jù)調(diào)度圖預(yù)估水位將超過71.37 m，5孔閘門緩慢開啟3.30 m，控制下泄流量最大不超過700 m3/s。當(dāng)水位超過71.37 m時(shí)，日凈雨不超過456.20 mm時(shí)，預(yù)計(jì)最高庫水位將低于最高運(yùn)行水位73.21 m，水庫5孔閘門全開敞泄。此時(shí)應(yīng)做好影響范圍內(nèi)村莊群眾轉(zhuǎn)移安置的準(zhǔn)備工作，確保群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 興利調(diào)度

三里莊水庫調(diào)節(jié)方式為多年調(diào)節(jié)，興利供水調(diào)度圖根據(jù)1989年以來的歷年來水資料及需水量資料繪制而成。限制供水線的繪制方法為：選擇年來水量稍大于或者小于供水量的年份，從供水期末庫空（死水位）開始，順時(shí)序調(diào)節(jié)計(jì)算，求得各月水庫蓄水曲線，取得下包線，即為所求限制供水線。防破壞線繪制方法為：選出幾個(gè)來水量稍大于用水量的年份作為代表年，起始庫容從年末蓄滿多年庫容到年初仍回到多年庫容為止，按照逆時(shí)序求得水庫的蓄水過程，將各個(gè)代表年的逐月蓄水量繪制于同一張圖上，求得各個(gè)蓄水曲線的外包線，所得即為水庫供水防破壞線。興利調(diào)度圖成果如圖2所示。

圖2 三里莊水庫興利調(diào)度圖

Ⅰ區(qū)域：為調(diào)洪區(qū)，防洪限制水位70.10 m以上到允許最高水位之間為調(diào)洪區(qū)，當(dāng)水庫超過防汛限制水位時(shí)，應(yīng)按照防汛要求放水。

Ⅱ區(qū)域：為加大供水區(qū)，當(dāng)水庫蓄水量超過①線時(shí)，水庫供水可以加大，多余的水量可以蓄存于水庫，但是汛期水位不得高于防汛限制水位70.10 m。

Ⅲ區(qū)域：為正常供水期，當(dāng)水庫蓄水量位于①線和②線之間時(shí)，水庫可以按照供水計(jì)劃正常供水。

Ⅳ區(qū)域：為限制供水區(qū)，當(dāng)遇到特枯年份，水庫蓄水量低于②線時(shí)，應(yīng)及時(shí)有計(jì)劃地減少供水，使缺水造成的損失降到最低。降低供水量可以采用原供水量的70%～80%的辦法完成，防止造成供水深度破壞。

3 結(jié)語

三里莊水庫為諸城市的重要水庫，防洪任務(wù)異常艱巨，同時(shí)水庫還擔(dān)負(fù)著城區(qū)生活供水任務(wù)，用水部門對供水保障率要求較高。本次三里莊水庫調(diào)度規(guī)程設(shè)計(jì)過程中在經(jīng)過上級主管部門同意的前提下，充分考慮水庫興利任務(wù)的重要性，適當(dāng)?shù)亟档退畮齑髩畏篮闃?biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，有利于提高城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活供水保障率，對于防止供水發(fā)生深度破壞具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。