陡河水庫防洪與供水調(diào)度的規(guī)范化管理

摘 要：水庫的調(diào)度工作，必須嚴格執(zhí)行調(diào)度程序，保證工程管理規(guī)范化和標準化，確保水利樞紐安全，充分發(fā)揮水庫工程的綜合效益。

關鍵詞：防洪調(diào)度;供水調(diào)度;規(guī)范化管理

中圖分類號：S27 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130022

為了對陡河水庫進行科學管理，使陡河水庫工程的調(diào)度管理標準化、規(guī)范化，確保水利樞紐安全，充分發(fā)揮水庫工程和水資源的綜合效益，更好地促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，陡河水庫于2013年6月制定了《陡河水庫調(diào)度規(guī)程》用于指導水庫調(diào)度的規(guī)范化管理。

1 工程概況

陡河水庫位于唐山市東北15km處的陡河上游，是一座以防洪為主兼顧生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)供水的大（二）型水利樞紐。目前陡河水庫防洪標準為千年一遇設計，萬年一遇洪水校核，總庫容5.152億m3，其中調(diào)洪庫容4.414億m3，興利庫容0.684億m3，控制流域面積530km2。水庫樞紐工程包括攔河壩、溢洪道、輸水洞3座水工建筑物。攔河壩為均質土壩，壩頂高程44.0m（大沽高程，下同），大壩全長7364m。其中主壩長1700m，最大壩高25m;副壩長5664m，最大壩高13.5m。溢洪道為鋼筋混凝土開敞式溢流堰，堰頂高程34.0m，堰頂寬24m，分2孔，每孔設1扇12m×7m的升臥式平板鋼閘門，最大泄洪能力1190m3·s-1。輸水洞直徑3.6m，進口設2扇平板鋼閘門，最大泄量150m3·s-1。水庫樞紐最大泄洪能力為1340m3·s-1。

隨著唐山市國民經(jīng)濟和社會快速發(fā)展，特別是引灤入唐輸水工程的興建以及近年環(huán)城水系建設，陡河水庫已成為具有防洪、供水、生態(tài)等多種功能的綜合性水利樞紐。在承擔防洪功能的同時，作為市區(qū)唯一地表飲用水水源地基礎上，還承擔著為陡河發(fā)電廠、三友化工、曹妃甸工業(yè)區(qū)、豐南農(nóng)業(yè)灌溉、城市居民生活和環(huán)城水系等供水的任務。年均供工業(yè)循環(huán)水約8億m3，工業(yè)消耗水0.4億m3，生活用水0.5億m3，農(nóng)業(yè)灌溉用水0.8億m3，年均調(diào)引灤河水約1.85億m3。

2 防洪調(diào)度

陡河水庫調(diào)度堅持“安全第一、統(tǒng)籌兼顧”的原則，在保證水庫工程安全、服從防洪總體安排的前提下，協(xié)調(diào)防洪、興利等任務及社會經(jīng)濟各用水部門的關系，充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。

調(diào)度權限：標準內(nèi)洪水嚴格執(zhí)行由唐山市水利局按照由河北省水利廳下達的“河北省大中型水庫汛期調(diào)度運用計劃”進行調(diào)度;遇有特殊情況，由河北省水利廳進行協(xié)調(diào);采取非常措施時，統(tǒng)一由河北省水利廳下達命令。調(diào)度方式：庫水位在300a一遇洪水位39.6m以下，當水庫至唐山市區(qū)區(qū)間來水小于400m3·s-1時，只用輸水洞泄洪;當區(qū)間來水大于400m3·s-1時，水庫閉閘錯峰以保唐山市和京山鐵路的安全;當庫水位超過39.6m時，輸水洞、溢洪道閘門全開泄洪以保大壩安全。調(diào)度程序：當流域平均降雨量超過50mm時，及時作出洪水預報，預報1次入庫洪水總量和最高庫水位;當流域平均降雨量超過100mm時，預報入庫洪峰流量及峰現(xiàn)時間、入庫流量過程、次洪水總量、庫水位變化情況。預報結果及時上報陡河水庫防汛指揮部。當庫水位達到34.0m時，上報唐山市水利局，并通知灤州市、豐潤區(qū)、開平區(qū)防汛辦公室，并及時預報水位上漲情況。水庫泄洪時，需報請市水利局批準，當預泄洪量超過下游河道行洪能力600m3·s-1時，提前上報唐山市水利局，由其負責組織唐山市市區(qū)河道監(jiān)管中心、開平區(qū)、路南區(qū)、路北區(qū)和豐南區(qū)做好抗洪準備工作。當庫水位超過39.6m時，因輸水洞和溢洪道閘門全開泄洪，需提前上報唐山市水利局做好唐山市、豐南區(qū)沿河兩岸群眾避險轉移工作，泄洪前利用電視、廣播、高音警報鳴號等手段報警。當陡河流域出現(xiàn)強降雨，流域平均降雨量達200mm時，及時向陡河水庫防汛指揮部報告，同時加強值班，及時報告水位、流量的實測情況和洪水走勢。當庫水位超過20a一遇洪水位36m時，啟動《陡河水庫防洪搶險應急預案》。

2.1 洪水調(diào)度實例

2.1.1 2012年汛期降雨過程

2012年陡河水庫站全年累計降雨823.6mm，其中汛期6—9月降雨量為608.7mm，占全年降雨量的74%。較2011年整個汛期517.3mm高出17.67%，2012年汛期自產(chǎn)水6437萬m3，是2011年自產(chǎn)水1500萬m3的4.3倍多，也是近年平均自產(chǎn)水的4.6倍多。2012年汛期累計棄水2600多萬m3，是近些年以來棄水最多的一年。按降雨級別（流域平均降雨量）分析，2012年汛期水庫以上流域遭遇5次大雨，1次暴雨，2次大暴雨，大雨以上級別降雨量483.68mm，占全部汛期降雨量的79.35%，而且2次大暴雨間隔時間僅為7d，中間還夾有1次流域平均32.45mm的大雨，前期影響雨量大于60mm的連續(xù)天數(shù)達到17d。這對產(chǎn)流匯流影響非常大，也是2012年汛期自產(chǎn)水量大的直接原因。

2.1.2 2012年洪水過程

對應3次大范圍強降雨，陡河水庫也出現(xiàn)了3次漲水過程。第1次降雨過程發(fā)生在7月21日23∶00—7月22日08∶00，流域平均降雨量114.66mm，最大入庫流量為203m3·s-1，庫水位由31.50m上漲到31.68m，2d累計上漲了0.18m，次洪水總量300萬m3;第2次降雨過程發(fā)生在7月28日15∶00—7月29日03∶00，流域平均降雨量128.46mm，最大入庫洪峰236m3·s-1，庫水位由32.14m上漲到32.71m，庫水位2d上漲0.57m，次洪水總量1200萬m3;第3次降雨過程發(fā)生在8月1日9∶00—19∶00，流域平均降雨量72.84mm，由于受前兩場降雨影響，土壤含水率基本飽和，入庫洪峰達336m3·s-1，庫水位由32.81m上漲到33.45m，庫水位2d上漲了0.64m，次洪水總量3000萬m3。

2.1.3 2012年洪水調(diào)度運用情況

第1次降雨過程：7月21日大暴雨、7月25日大雨，7月28日大暴雨之后預計來水為1200萬m3，7月28日18∶00庫水位32.14m，經(jīng)陡河水庫防辦會商后報請市防辦批準自7月29日8∶10開閘放水，輸水洞泄水流量25m3·s-1，1h后加大到35m3·s-1，7月31日0∶00閉閘完成預泄500萬m3的目標，這是陡河水庫建庫以來，首次泄洪。第2次降雨過程：7月31日上午河北省政府啟動重大氣象災害三級應急響應，唐山氣象臺31日11∶00發(fā)布暴雨黃色預警信號，8月1日陡河流域普降暴雨，流域平均降雨量72.84mm，受前期幾次降雨影響，土壤含水率已達到飽合，水庫水位上漲迅速，8月1日13∶07庫水位達到32.81m，8月2日16∶30庫水位達到33.45m，距汛限水位僅0.55m。水庫周邊魚池受淹，村民紛紛來訪。為確保庫區(qū)穩(wěn)定，經(jīng)過會商并報請市防辦批準開閘放水，流量為35m3·s-1;8月3日上午唐山氣象臺發(fā)布暴雨大風黃色預警，臺風“維達”入境，8月3—4日唐山市有暴雨局部大暴雨。申請自8月3日8∶00始按當時庫水位情況下最大泄量70m3·s-1泄洪。8月4日早上臺風“維達”移出唐山市，只影響到唐山市東南沿海，未對陡河流域造成威脅。8月4日6∶30泄洪流量減為5m3·s-1。保持水庫來水與棄水基本平衡，庫水位在33.00m左右，使水庫確保防洪安全的前提下，也充分地利用了雨洪資源。泄洪期間先后變更下泄流量11次，泄水總量2170萬m3，在放水期間庫區(qū)又有降雨發(fā)生，來水約176萬m3，整個降雨過程洪水總量實測值約為3000萬m3，與預報結果基本一致。如果不及時預泄棄水，水庫最高洪水位可達33.99m，庫區(qū)內(nèi)養(yǎng)魚池會被全部淹沒。

2.2 洪水調(diào)度幾點經(jīng)驗

2.2.1 熟悉水庫的調(diào)度運用規(guī)程

目前河北省汛期水庫的調(diào)度權限是按照分級管理和屬地管理相結合的原則。河北省水利廳直接管理的3座水庫崗南、黃壁莊、桃林口由河北省水利廳直接調(diào)度，其余大中庫由所在市水利局負責汛期調(diào)度，當發(fā)生超標準洪水需要啟用非常措施或特殊事件時由河北省水利廳統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度。河北省大中型水庫汛期調(diào)度運用計劃每年汛前由河北省水利廳統(tǒng)一審查批準后下發(fā)各市執(zhí)行。調(diào)度運用計劃明確了水庫主汛期的汛限水位、不同標準洪水的控制泄量和水庫最高水位。汛期根據(jù)預報降雨情況，科學調(diào)度洪水。

2.2.2 要熟悉工程運行情況

水庫建筑物的特性指標，運行狀況工作人員要熟記。水庫調(diào)度人員必須精通工程運行，多到水庫工程現(xiàn)場查看，工程存在的問題、薄弱環(huán)節(jié)熟記于心，增加感性認識，必須保障水工建筑物安全、泄洪設施啟閉靈活、備用電源可靠運行等。掌握河道的防洪標準，過流能力，以及險工、險段位置等。

2.2.3 重點關注大的降雨過程

河北省汛期降雨主要受以下幾個氣象因素影響：在浙江以北地區(qū)登陸的臺風;副熱帶高壓的北抬西伸位置和強弱（N300°附近，隨季節(jié)變化上下100°左右擺動）;極地南下的冷空槽（N600°附近的冷空氣隨西風帶南下切變）;西南季風帶的強弱（由印度洋、孟加拉灣附近向東北方向輸送的暖濕氣流，從每日的氣象云圖上可以明顯看出，2012年7月21日的強降雨就是由西南季風帶來的）。“63.8”、“96.8”大水都是這4個因素共同作用的結果。掌握了降雨總量，就掌握了來水量的最大值。水庫關注的是水量，根據(jù)來水量判斷需要多少防洪庫容。

2.2.4 準確的水文預報

對洪水進行準確的預報，是進行水庫科學調(diào)度的前提。水文預報和洪水調(diào)度專家需要掌握：徑流形成原理、水文水力計算、水文預報等水文專業(yè)知識;要熟悉水庫上游匯流區(qū)域情況;要清楚水庫上游主要的控制性水文站點、控制的區(qū)域面積以及在整個水庫流域的位置，要時刻關注這些水文站的水位、流量情況，以便提前對上游暴雨做出研判，能對某個區(qū)域降雨后將會產(chǎn)生多大量級洪水做出大致的判斷;要了解歷史洪水情況，歷次流域暴雨洪水預報的考評結果，及時修正暴雨徑流相關關系。洪峰及徑流總量與降雨強度、降雨分布以及匯流區(qū)域的下墊面條件有密切關系?？偨涤炅繘Q定洪量外包線的最大值。通過準確的洪水預報得出一次洪水過程的洪水總量、洪峰、洪峰到達的時間。

2.2.5 必須了解水庫上游限制高程和下游河道的過流能力和保護對象

水庫下游防洪標準一般按3級考慮。Ⅰ級：考慮下游沿河兩岸的排澇要求。標準一般定為3～5a一遇，主要依照主槽的過水能力來確定。Ⅱ級：保護河道堤防安全（即保護農(nóng)田）標準一般是10～50a一遇，依照河道的設計流量來確定。Ⅲ級：保證城鎮(zhèn)及交通線的安全。標準為50～100a一遇，按照泄洪后不影響保護對象的安全來確定。同時水庫上游征地高程、移民高程的限制也是水庫調(diào)度必須考慮的因素，水庫調(diào)度力爭做到下游河道不決口，上游不淹地。

3 供水調(diào)度

陡河水庫的興利調(diào)度原則為：優(yōu)先保證唐山市城市居民生活用水;其次保證陡河發(fā)電廠生產(chǎn)要求最低庫水位30.0m和工業(yè)生產(chǎn)用水;兼顧豐南灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水和市區(qū)環(huán)境用水。

陡河水庫的滲漏損失水量與水庫的運用水位關系密切，隨著庫水位的升高，蒸發(fā)、滲漏損失量加大。因此，在調(diào)引灤河水入庫時，庫水位控制在33.0m以下運行為最理想庫水位。調(diào)水時間大約為每年3月上旬、汛前各調(diào)水1次，秋季根據(jù)汛期來水情況安排調(diào)水時間。在調(diào)水過程中，盡量避開冬季12月—次年2月冰凍期。

3.1 水質異常事件處理

2016年以來，庫區(qū)部分水域水草生長異常茂盛，為保障水質并防止水草枯死后對水質造成二次污染，水庫精心組織、周密謀劃，從6月份開始，加班加點，突擊清理，出動船只720余次，清理170萬m2水域，圓滿完成水草打撈清運任務，有效減緩了水體富營養(yǎng)化進程。

2017年6月，受調(diào)水水質影響，大量營養(yǎng)物質進入陡河水庫，加之受陡河發(fā)電廠溫排水導致水體增溫的復合影響，陡河水庫庫區(qū)內(nèi)藍綠藻指標異常變化。陡河水庫供水水質監(jiān)測中心立即加大了水質監(jiān)測力度，增加監(jiān)測頻次和密度;增加監(jiān)測斷面和深度;增加流動監(jiān)測范圍;運用科技手段，科學預測水質變化趨勢。同時與水調(diào)科密切配合，結合下游用水情況，優(yōu)化供水調(diào)度預案。通過先放出庫存水，后調(diào)入新水;先調(diào)新水，后放出庫存水;調(diào)放結合等方式降低庫區(qū)水溫，增加水體流動性，稀釋營養(yǎng)物質濃度，避免了藍綠藻水華的發(fā)生，保證了庫區(qū)供水水質安全。

2020年7月份以來，唐山市自來水公司向陡河水庫反映在原水中導致水體異味的2-甲基異莰醇、土臭素等致嗅物質超標，嚴重影響居民用水感官，投訴電話增多，水處理成本增加。為此，陡河水庫在防汛壓力較大的情況下，果斷調(diào)整優(yōu)化調(diào)度方式，增加庫存水量，降低致嗅物質濃度，有效遏止了水質事件發(fā)生。

3.2 主要經(jīng)驗做法

嚴格執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002），在無法改變上游水源的前提下，加強監(jiān)測，依據(jù)監(jiān)測結果提前制定預防措施;雖然2-甲基異莰醇、土臭素等致嗅物質不在《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）范圍內(nèi)，但關乎國計民生，就積極應對，在唐山市水利局運管處的大力支持下，利用調(diào)度措施科學治理，效果明顯。

充分考慮水質和水量變化，科學制定調(diào)度預案，密切與用水戶溝通，及時了解用水需求，確保及時、足量供水。

進一步加強水庫庫區(qū)及上游的水質監(jiān)測工作，充分利用各種技術手段，及時掌握庫區(qū)水質變化情況，分析變化趨勢，完善和演練水污染應急預案，確保庫區(qū)水質達標。

繼續(xù)加強庫區(qū)執(zhí)法巡查，及時發(fā)現(xiàn)和制止各種影響水質和破壞水體生態(tài)平衡的違法行為，實現(xiàn)庫區(qū)水事秩序良好。

參考文獻

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[2]李俊義.陡河水庫調(diào)度工作手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

[3]唐山市陡河水庫事務中心.陡河水庫調(diào)度規(guī)程[R].

（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-10-24

作者簡介：崔立軍（1979-），男，高級工程師。研究方向：水庫管理及相關研究工作。