響洪甸水庫(kù)動(dòng)態(tài)汛限水位研究

劉 志， 張習(xí)明

(1.安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局,安徽 六安 237005; 2.安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局紅石嘴管理處,安徽 金寨 237300)

響洪甸水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)大(1)型水庫(kù)。水庫(kù)自建成后，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電及生態(tài)等方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著響洪甸水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)施竣工，增建了溢洪道與新泄洪洞，大大提高了對(duì)洪水的調(diào)控制能力；同時(shí)對(duì)水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，水文測(cè)報(bào)與洪水調(diào)度水平也相應(yīng)提高。隨著水庫(kù)下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出，對(duì)洪水資源化的要求愈加迫切，如何協(xié)調(diào)水庫(kù)防洪與供水的矛盾，在確保水庫(kù)上下游防洪安全的前提下發(fā)揮供水、發(fā)電等綜合利用效益，是急需研究解決的現(xiàn)實(shí)問題。

1 研究與運(yùn)行的基本原則

1.1 總體思路

按照水庫(kù)原防洪標(biāo)準(zhǔn)不變、不改變水庫(kù)原功能與任務(wù)、不增加水庫(kù)上游淹沒損失、不影響下游河道防洪安全的原則，并確保風(fēng)險(xiǎn)可控前提下，結(jié)合庫(kù)區(qū)暴雨洪水的季節(jié)性變化規(guī)律，利用氣象、水文預(yù)報(bào)等信息對(duì)水庫(kù)汛期進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，協(xié)調(diào)水庫(kù)防洪調(diào)度和水資源綜合利用間關(guān)系，以充分發(fā)揮水庫(kù)工程的綜合利用效益。

1.2 基本原則

基本原則是：①確保水庫(kù)大壩及下游河道、抽水蓄能電站及淠河灌區(qū)渠首樞紐橫排頭樞紐防洪安全。②在淮河干流發(fā)生大洪水時(shí)，繼續(xù)承擔(dān)為淮干蓄納5億洪水任務(wù)。③水庫(kù)防洪安全、下游河道防洪安全及庫(kù)區(qū)淹沒不受影響，風(fēng)險(xiǎn)最小。④維持水庫(kù)主要功能不變，即水庫(kù)主要承擔(dān)防洪、下游淠河灌區(qū)灌溉用水任務(wù)及發(fā)電，城鎮(zhèn)及生態(tài)用水任務(wù)不變。⑤水庫(kù)汛期調(diào)度原則基本不變

1.3 邊界條件

邊界條件為：①防洪標(biāo)準(zhǔn)保持不變，水庫(kù)大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年1遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000年1遇；為淮干蓄洪水位132.63m，水庫(kù)設(shè)計(jì)水位140.98m及校核洪水位143.37m保持不變。②不增加上游庫(kù)區(qū)淹沒影響處理范圍，即20年1遇洪水位不超過水庫(kù)原設(shè)計(jì)的移民和土地淹沒賠償線高程132.7m。③水庫(kù)發(fā)生300年1遇以下標(biāo)準(zhǔn)洪水，水庫(kù)下泄量不加大，確保下游河道、抽水蓄能電站及淠河灌區(qū)橫排頭渠首樞紐工程防洪安全。

1.4 調(diào)度方式

響洪甸水庫(kù)入庫(kù)洪水具有季節(jié)變化規(guī)律，按《大中型水電站水庫(kù)調(diào)度規(guī)范》和《綜合利用水庫(kù)調(diào)度通則》的要求，應(yīng)實(shí)行分期防洪調(diào)度。為保持汛期防洪調(diào)度一致原則，后汛期防洪調(diào)度方式同主汛期類似。

2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算分析

水利部《關(guān)于安徽省響洪甸水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的批復(fù)》(水總[2008、587號(hào))明確同意水庫(kù)除險(xiǎn)加固后正常蓄水位仍采用128m，主汛期(06-15日～08-20日)限制水位125 m，后汛期(08-21～09-15日)限制水位采用128m。

(1)水庫(kù)現(xiàn)有汛期及控制水位。根據(jù)響洪甸水庫(kù)汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃，汛期06-15日～09-15日汛限水位為125m，其余時(shí)段為非汛期庫(kù)水位控制為128m。

(2) 現(xiàn)有汛期劃分研究。安徽省位于我國(guó)冷暖氣流交換帶，暴雨主要由6～07月的梅雨和08～09月的臺(tái)風(fēng)雨形成。響洪甸水庫(kù)位于大別山區(qū)，該區(qū)暴雨一般集中在6～09月，占全年暴雨量的77%，平均暴雨初日為5-16日，終日為8-29日。

響洪甸水庫(kù)現(xiàn)行汛期起訖時(shí)間06-15日～09-15日，通過實(shí)測(cè)暴雨資料及建庫(kù)實(shí)測(cè)洪水資料分析，其中06-15日～07-31日為流域暴雨發(fā)生頻繁、量大面廣的江淮梅雨季節(jié)，其間出現(xiàn)的洪水次數(shù)頻繁且洪峰量級(jí)較大，對(duì)水庫(kù)防洪安全威脅甚大；07-31日～08-20日主要受臺(tái)風(fēng)影響較多，但其發(fā)生暴雨的機(jī)率和量級(jí)均小于梅雨期；08-21日以后則基本上沒有太大的、有威脅水庫(kù)安全的暴雨發(fā)生。

研究認(rèn)為將響洪甸水庫(kù)分為主汛期(06-15日～08-20日)和后汛期(08-21～09-15日)是合適的，也符合水利部水總[2008]587號(hào)批復(fù)精神。

(3)主汛期調(diào)洪成果。主汛期動(dòng)態(tài)汛限水位研究，按現(xiàn)行調(diào)度方式06-15日水庫(kù)水位理論上要從128m降到125m，08-21日后要從125m上升到128m，調(diào)度線為矩形，比較極端。從淮河干流實(shí)際發(fā)生的大洪水年份分析，淮河正陽(yáng)關(guān)以上最大洪峰均出現(xiàn)在06-15日～07-31日間，因此7月以后可以考慮不為淮干留5×108m3蓄洪庫(kù)容考慮調(diào)度方案。研究擬定06-15日～07-31日汛限水位按125m，08-01日～20日考慮可不為淮干留5×108m3蓄洪、汛限水位則可抬高。實(shí)際調(diào)度中，需根據(jù)下游洪水遭遇及錯(cuò)峰要求來確定蓄洪時(shí)間，但各種調(diào)度運(yùn)行的特征水位均在此范圍內(nèi)。2種方式調(diào)洪運(yùn)行成果如表1所列。

表1 響洪甸水庫(kù)調(diào)洪采用成果表(主汛期)

在主汛期06-15日～07-31日，必須考慮為淮干蓄洪的條件下，水庫(kù)5000年1遇最高洪水位為143.37m，接近于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位143.4m，故在此期間水庫(kù)汛限水位維持125m。

在主汛期08-01日～08月20日，不考慮為淮干蓄洪條件下，當(dāng)汛限水位為125m水庫(kù)5000年1遇校核洪水位為141.45m，與最高洪水位143.37m相差近2m，同時(shí)20年洪水位也只有128.55m，低于水庫(kù)原設(shè)計(jì)的移民和土地淹沒賠償高程132.7m。故可抬高汛限水位，通過試算將汛限水位125m抬高至128.5m，水庫(kù)5000年1遇校核洪水位為143.27m，接近于大壩壩所能承擔(dān)最高靜水位143.4 m；20年1遇洪水位為131.53m低于水庫(kù)原設(shè)計(jì)的移民和土地淹沒賠償高程132.7m，不會(huì)增加庫(kù)區(qū)淹沒損失；同時(shí)300年1遇洪水以下不增加下游河道防洪安全。

研究結(jié)論：主汛期06-15日～07-31日水庫(kù)汛限水位維持125m；08-01日～08-20日期間汛限水位可以抬高至128.5m以下，在水庫(kù)正常蓄水位水未抬高前提下，應(yīng)控制在不超過128m。

(4)后汛期調(diào)洪成果。根據(jù)上述選定的調(diào)洪原則，對(duì)后汛期擬定的不同汛限水位方案進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，后汛期調(diào)洪成果如表2所列。

表2 響洪甸水庫(kù)調(diào)洪采用成果表(后汛期)

后汛期汛限水位抬高到128m、129 m、130 m時(shí)，其5000年1遇洪水最高庫(kù)水位為135.29m、136.07m、136.84m，20年1遇水位130.34 m、131.94m、132.33m。均低于水庫(kù)設(shè)計(jì)值143.37m和132.7m。

當(dāng)后汛期汛限水位抬高到131m時(shí)，其5000年1遇洪水最高庫(kù)水位為137.64m低于水庫(kù)校核洪水位143.37m，但其20年1遇洪水位已達(dá)132.92m大于水庫(kù)原設(shè)計(jì)的移民和土地淹沒賠償高程132.7m，則會(huì)增加庫(kù)區(qū)淹沒損失。

研究認(rèn)為響洪甸后汛期抬高蓄水位至130m不影響水庫(kù)安全、不抬高庫(kù)區(qū)淹沒水位、不增加水庫(kù)上下游防洪負(fù)擔(dān)。水庫(kù)在后汛期08-20日～09-15日期間，可將水庫(kù)防洪限制水位逐步提高到130m，可增加水庫(kù)汛后蓄水量，提高發(fā)電、灌溉、供水等綜合效益。在水庫(kù)正常蓄水位水未抬高前提下，應(yīng)控制在不超過128m。

從后汛期調(diào)算結(jié)果分析，響洪甸水庫(kù)正常蓄水位具備向上調(diào)整空間與潛力，建議有關(guān)方面可以繼續(xù)開展此方面研究。

3 風(fēng)險(xiǎn)與效益分析

3.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

本次響洪甸水庫(kù)動(dòng)態(tài)汛限水位研究的前提為：保證現(xiàn)有工程原防洪標(biāo)準(zhǔn)不變，不增加上游淹沒損失及不影響下游河道防洪安全。本次響洪甸水庫(kù)推薦的汛限動(dòng)態(tài)水位控制無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 效益分析

若響洪甸水庫(kù)后汛期08-20日～09-15日汛限水位由現(xiàn)狀的125m抬高至128m，水庫(kù)棄水量為2.62×108m3較現(xiàn)狀棄水2.76×108m3減少棄水多年平均值為1400×104m3。后汛期抬高汛限水位后多年平均發(fā)電量年均增發(fā)電量88×104kW·h。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過研究，可將水庫(kù)現(xiàn)有汛期劃分為主汛期與后汛期，水庫(kù)汛限水位實(shí)行動(dòng)態(tài)控制是可行的，近期響洪甸水庫(kù)主汛期06-15日～07-31日承擔(dān)為淮干蓄洪任務(wù)，汛限水位采用125m，08-01日～08-20日，不需為淮干蓄洪，汛限水位按不超過128m控制，08-21日～09-15日汛限水位采用128m。