莒縣仕陽水庫溢洪規(guī)律探析

解學相，王德明，趙寶慶

（1.莒縣仕陽水庫管理處，山東 莒縣 276599；2.日照清沐工程咨詢有限公司，山東 莒縣 276599）

莒縣仕陽水庫始建于1958年10月，1959年6月主體工程竣工。水庫控制流域面積281 km2，總庫容1.348 9億m3，興利庫容0.686 3億m3，調(diào)洪庫容6 889萬m3。該水庫是一座以防洪城鄉(xiāng)供水為主，結(jié)合灌溉發(fā)電和水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫。樞紐工程由主壩、副壩、溢洪閘、放水洞、水電站5部分組成。

1 研究緣由

仕陽水庫自從修建溢洪閘以來，1990—2018年遭遇共11次較大暴雨洪水，間歇性提閘泄水，由于興利水位偏低、片面強調(diào)大壩安全，開閘泄洪致使汛后蓄水不滿，影響綜合效益的發(fā)揮。目前，日照市為保證城市供水實施的河道水庫大聯(lián)通項目及淮委沭河管理模式要求都迫切需要日照水庫、仕陽水庫、青峰嶺水庫實行“三庫連通”，為此，仕陽水庫需進行“增效擴容”，因而通過數(shù)據(jù)分析對仕陽水庫的防洪安全運行及興利蓄水管理調(diào)度關(guān)系研究迫在眉睫。

2 水庫運行統(tǒng)計分析

根據(jù)水庫運行58年來運行水情數(shù)據(jù)，經(jīng)過對該數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計，計算得水庫年調(diào)節(jié)系數(shù)α=0.88、多年庫容系數(shù)β=0.60、查普列什柯夫曲線得p=75%時多年庫容系數(shù)β=0.75。

2.1 水庫汛前蓄水規(guī)律

建庫58年來，汛前6月1日的蓄水量，最高為2013年7 145萬m3、最低為1978年103萬m3；多年平均為2 686.4萬m3，多余多年平均蓄水量的年份有26次，均方差是1 668.81、變差系數(shù)是0.62，偏態(tài)系數(shù)是0.46。

2.2 水庫來水規(guī)律

仕陽水庫壩址以上流域處在山東東部，沂蒙山區(qū)東部，屬溫暖性大陸性氣候，暴雨分布地區(qū)不均，是主要山區(qū)暴雨區(qū)之一。暴雨洪水多發(fā)生在盛夏秋初，季節(jié)性較強。降水量年際變化大，實測系列中1962年年降水量最大為1 094 mm，1968年年降水量最小為402.2 mm，豐枯比為2.7。降水年內(nèi)分布不均勻，主要集中在汛期6～9月，汛期降水量占年降水量的83%。受流域內(nèi)局部地形條件的影響，次降水過程中雨量在空間的分布有一定差異。據(jù)統(tǒng)計分析，流域內(nèi)石畝子水庫以下地區(qū)的降水一般大于上游，其中桑園、石畝子雨量站附近一帶區(qū)域為主要暴雨中心，但當流域內(nèi)發(fā)生較大降雨時，面上分布尚均勻。據(jù)統(tǒng)計，各雨量站多年平均最大24 h、最大3日降水量分布較均勻，流域內(nèi)各雨量站多年平均年最大24 h降水量在34.4～267.4 mm之間，多年平均年最大3日降水量在35.6～296.5 mm之間。在降水的時間分布方面，根據(jù)多年實測雨量計算，仕陽水庫全流域多年平均最大24 h面雨量為103.4 mm，1997年實測年最大24 h面雨量為267.4 mm，為實測最大值。1968年實測年最小24 h面雨量34.4 mm，為實測最小值。造成本流域暴雨的主要天氣系統(tǒng)有氣旋，臺風，峰面，切變線。袁公河屬山溪雨源性河流，河道流量隨季節(jié)變化，洪水主要集中汛期7、8兩月，呈陡漲陡落型，較大洪水歷時一般在20～25 h左右，復峰洪水歷時超過30 h。建庫后入庫洪峰流量大于1 000 m3/s的洪水有10次，其中最大流量為2 010 m3/s，發(fā)生于1974年。仕陽水庫多年平均年最大24 h洪量為1 515×104m3/s。

2.3 年降雨來水規(guī)律

據(jù)統(tǒng)計，建庫59年以來，年降水量大于等于設計降水量的年份有18次，多年平均年降水量為 752.52 mm，最多為 1 098 mm（2003年），最少為393 mm（2014年）；多年平均年來水量為6 789.11萬m3，大于多年平均年來水量的年份有22次，最高為1962年21 880萬m3，最少為2014年589.09萬m3，年降水的均方差為179.41、變差系數(shù)為0.24、偏態(tài)系數(shù)為-0.07；年來水的均方差為4 278.31、變差系數(shù)為0.63、偏態(tài)系數(shù)為1.17。

2.4 汛期降雨來水規(guī)律

多年平均汛期降水量553.6 m；大于多年平均汛期降水量的年份有29次，最多為1960年914 mm、最少為1968年236.5 mm；多年平均汛期來水5 766.99萬m3，大于多年平均來水量的年份有22次，最多為1962年159 600萬m3，最少為2014年564.7萬m3；降雨來水的均方差分別是149.06和3 660.49、變差系數(shù)是0.27和0.63，偏態(tài)系數(shù)是0.18和0.83。

3 水庫溢洪規(guī)律分析

3.1 有灌溉用水溢洪閘棄水規(guī)律

水庫的溢洪次數(shù)與流量，既與當年汛期降雨來水有關(guān)，更與當年汛前蓄水有關(guān)。水庫運行以來，水庫功能前50年以防洪、灌溉為主，其他為輔，現(xiàn)在隨著城市發(fā)展，水庫的功能改變?yōu)榉篮?、城市供水為主，灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖為輔。近幾年，水庫灌區(qū)灌溉幾率很小，幾乎沒有多少灌溉面積。只有庫區(qū)提灌，而且提灌面積有所加大。整個灌溉用水量都在水庫來水中予以扣除。水庫運行以來累計溢洪19次，最大溢洪流量409 m3/s，全部運行時間平均溢洪流量41.94 m3/s，溢洪年份平均溢洪流量123.62 m3/s，累計棄水47 448萬m3，運行年份平均年溢洪棄水水量832.23萬m3，其均方差分別是1 914.41、變差系數(shù)分別是2.30，偏態(tài)系數(shù)是3.14。其中汛期溢洪棄水41 879.04萬m3、均方差是1 580.84、變差系數(shù)是2.19、偏態(tài)系數(shù)是2.66；運行年份平均溢洪水量722.05萬m3、溢洪年份平均溢洪水量2 204.16萬m3。多年平均溢洪的幾率3年一次數(shù)理統(tǒng)計是33.33%，而實際運行以來算數(shù)平均也是3年一次溢洪，溢洪水量達5 673.00萬m3的概率是20年一遇。多年平均來水與溢洪的關(guān)聯(lián)系數(shù)是0.786 5，多年平均汛期來水與溢洪的關(guān)聯(lián)系數(shù)是0.786 8，多年平均汛期7~8月來水與溢洪的關(guān)聯(lián)系數(shù)是0.774 3。

3.2 無灌溉用水的溢洪規(guī)律

不考慮灌區(qū)灌溉以后，水庫蓄水只是城市供水和生態(tài)用水，總用水量減少，溢洪的可能性加大。2015年以來，仕嶠灌區(qū)幾乎沒有多少灌溉面積，灌溉用水量只占全部用水量的50%以下。近3年來灌溉用水每年不超2萬m3，占全部用水量（灌溉、生態(tài)、城市供水）的2%以下，灌溉用水可以不計，溢洪次數(shù)是1次。

3.3 汛前蓄水量溢洪規(guī)律

運行年份汛前水庫蓄水多，本年度降雨多而早，則溢洪幾率加大，其相關(guān)系數(shù)是0.772 5。

3.4 溢洪規(guī)律小結(jié)

通過上述計算分析，水庫運行58年以來，累計溢洪19次，平均3.05年一次，溢洪的總概率是33.33%，平均溢洪流量是41.94 m3/s，運行年份平均溢洪洪水量是722.05萬m3。有關(guān)指標大小變化與計算周期長短符合實際規(guī)律。

4 運行管理建議

經(jīng)過上述計算分析，水庫運行以來多年平均溢洪的概率是33.33%，受年前降雨影響汛前水位偏高時，水庫溢洪的概率是50%。受當年汛期降雨來水偏多時、水庫溢洪的概率是70%。當年降水大于900 mm或汛前水位高于152.50 m時，遇到降雨溢洪的幾率陡增。因此，目前水庫工程運行狀況下，水庫多年調(diào)節(jié)系數(shù)為0.65，增效擴容十分必要，可以有效減少溢洪概率。為此，作為管理單位，首要任務必須及時掌握水庫當前的水情、當年降雨資料、水庫目前可能的供水量，以便做好綜合調(diào)度，使水庫發(fā)揮最大綜合效益。