平陸縣大河廟水庫調(diào)度規(guī)程分析

張瑞潔

（運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 運(yùn)城 044000）

大河廟水庫位于黃河一級(jí)支流六里河上游，地處平陸縣圣人澗鎮(zhèn)。水庫始建于1971年11月，1977年10月竣工蓄水，是一座以防洪、供水及農(nóng)業(yè)灌溉為主要功能的?。?）型水庫。流域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，四季分明。全年受季風(fēng)活動(dòng)影響，一般每年10月至次年5月，盛行西北季風(fēng)。多年平均降水量為678.9 mm，大部分集中在6—9月。年最大降水量為1 017.8 mm（2003年），最小為379 mm（1997年）。年平均氣溫為12.5 ℃，最高氣溫為40 ℃，最低氣溫為-11 ℃，無霜期為240 d 左右。流域內(nèi)無水文測(cè)站，屬無資料地區(qū)。

大河廟水庫控制流域面積為43 km，均為變質(zhì)巖山區(qū)，森林覆蓋面積占流域面積的50%左右。水庫承擔(dān)下游農(nóng)田灌溉任務(wù)，同時(shí)攔蓄上游洪水，保護(hù)下游村莊、農(nóng)田、人口、公路交通干線和企業(yè)的防洪安全。樞紐工程由大壩（包括溢流段和非溢流段）、2 個(gè)泄洪排砂洞、2 個(gè)灌溉洞組成。洪水下泄主要按溢流堰及泄洪排砂洞同時(shí)泄洪的調(diào)度運(yùn)用方式進(jìn)行。水庫設(shè)計(jì)洪水位（930.96 m）的泄流量為486.4 m/s，校核水位（933.15 m）的泄流量為795.77 m/s。

1 調(diào)度條件與依據(jù)

1.1 水庫安全運(yùn)用條件

1.1.1 水庫各水工建筑物安全運(yùn)用條件

一是一般原則。水工建筑物應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的條件安全運(yùn)行。特殊情況下需要超限運(yùn)用時(shí)，應(yīng)經(jīng)原設(shè)計(jì)單位及相關(guān)部門論證同意；做好各項(xiàng)水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)，對(duì)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨時(shí)掌握運(yùn)行狀況；水工建筑物的維修、養(yǎng)護(hù)應(yīng)堅(jiān)持“經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，隨時(shí)維修，養(yǎng)重于修，修重于搶”的原則，盡量使各種隱患消除在養(yǎng)護(hù)階段。

二是安全運(yùn)行要求。運(yùn)行期間，應(yīng)對(duì)大壩的穩(wěn)定性（裂縫）、滲流、變形（位移）等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)壩址區(qū)兩岸壩肩區(qū)滲漏與穩(wěn)定情況、道路交通情況、觀測(cè)設(shè)備等有關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行檢查或跟蹤監(jiān)測(cè)，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大壩工作性態(tài)，確保大壩安全運(yùn)行；泄水設(shè)施運(yùn)行過程中，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)過流建筑物的水力學(xué)特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)泄水設(shè)施運(yùn)行的工作狀態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)處理，并上報(bào)有關(guān)部門；汛前應(yīng)對(duì)泄水建筑物進(jìn)行安全檢查，保證汛期安全運(yùn)行。汛后可根據(jù)需要，對(duì)消能區(qū)內(nèi)的沖刷程度及下游河道的排水情況進(jìn)行安全檢查。

1.1.2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全運(yùn)用條件

大河廟水庫泄洪排砂洞與灌溉洞均有2 處，采用壓力鋼管輸水。一是一般原則。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備按設(shè)計(jì)規(guī)定的條件安全運(yùn)行，滿足工程施工及逐步發(fā)揮綜合效益的要求；做好金屬結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)，對(duì)安全狀況做出評(píng)價(jià)，隨時(shí)掌握運(yùn)行狀況。二是安全運(yùn)行要求。運(yùn)行期間要求金屬結(jié)構(gòu)無變形、裂紋、銹蝕、氣蝕、油漆剝落等現(xiàn)象；閘閥框架及面板無變形，無歪扭，啟閉靈活；閘閥機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤滑油充足，螺栓無松動(dòng)。

1.1.3 水庫調(diào)度過程中的工程安全監(jiān)測(cè)與巡視檢查

大河廟水庫結(jié)合大壩具體情況，設(shè)置安全監(jiān)測(cè)內(nèi)容，包括大壩上下游水位觀測(cè)、大壩位移觀測(cè)和大壩滲流觀測(cè)。監(jiān)測(cè)要求如下：監(jiān)測(cè)人員要嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范和規(guī)定的程序認(rèn)真觀測(cè)；對(duì)于每次的觀測(cè)情況，要做好詳細(xì)記錄和資料整編，并及時(shí)整理存檔，每年的觀測(cè)資料要裝訂成冊(cè)。

巡視檢查內(nèi)容涉及4 個(gè)方面。一是大壩。壩體檢查中，注意有無裂縫、滲漏、剝蝕、沖刷、磨損、氣蝕及脫堿等現(xiàn)象；伸縮縫止水有無損壞，填充物有無流失；反濾排水設(shè)備的滲水有無驟增驟減及渾濁現(xiàn)象；壩肩岸坡及壩趾有無集中滲漏等。二是溢流壩。巡視檢查中，注意溢流堰、邊墻、底板等部位的混凝土或砌石有無裂縫、磨損、沖刷氣蝕等破壞現(xiàn)象。三是沖沙洞。巡視檢查中，注意閘門、啟閉機(jī)有無變形、裂紋、銹蝕、氣蝕、油漆剝落、磨損、振動(dòng)以及焊縫開裂、鉚釘或螺栓松動(dòng)等現(xiàn)象，閘門啟閉是否靈活，有無振動(dòng)。四是放水涵洞。巡視檢查中，注意閥門、鋼管有無變形、裂紋、銹蝕、氣蝕、油漆剝落、磨損、振動(dòng)以及焊縫開裂、鉚釘或螺栓松動(dòng)等現(xiàn)象，止水設(shè)備是否完好，閥門啟閉是否靈活，有無振動(dòng)。

從巡視檢查類型來看，大壩巡視檢查分為日常巡查、定期觀測(cè)、年度詳查、定期檢查和特種檢查五種類型。

1.2 水庫運(yùn)用參數(shù)及主要指標(biāo)

水庫的運(yùn)用參數(shù)及主要指標(biāo)是指導(dǎo)水庫運(yùn)用調(diào)度的依據(jù)，未經(jīng)批準(zhǔn)不得任意改變。大河廟水庫的工程技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 大河廟水庫的工程技術(shù)指標(biāo)

水庫調(diào)度運(yùn)用的基本資料包括3 個(gè)方面。一是泥沙資料。大河廟水庫無泥砂觀測(cè)資料，由于流域植被較好，洪水含砂量較低，水庫向下游排砂的效果不明顯，用水庫實(shí)測(cè)淤積量推算水庫的平均年來砂量，自1977年10月蓄水至2004年，水庫實(shí)測(cè)淤積量為16.7 萬m。二是庫容、水面面積與水位資料。水位與庫容、水面面積成正相關(guān)，隨著水位的不斷增加，庫容和水面面積不斷擴(kuò)大。三是洪水與調(diào)洪演算成果。本次洪水計(jì)算成果采用《山西省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》的計(jì)算結(jié)果，如表2 所示。大河廟水庫調(diào)洪計(jì)算結(jié)果如表3 所示。

表2 大河廟水庫洪水計(jì)算成果

表3 大河廟水庫調(diào)洪計(jì)算結(jié)果

1.3 水文氣象情報(bào)預(yù)報(bào)的方式與要求

大河廟水庫水文氣象情報(bào)預(yù)報(bào)分為短期預(yù)報(bào)和中長期預(yù)報(bào)。一是短期預(yù)報(bào)。短期預(yù)報(bào)應(yīng)做洪水預(yù)報(bào)和退水預(yù)報(bào)。洪水及退水預(yù)報(bào)包括暴雨區(qū)間、強(qiáng)度、洪峰流量、洪峰到達(dá)時(shí)間及洪峰消退時(shí)間，其間要進(jìn)行合理調(diào)洪，演算出庫流量，預(yù)測(cè)水庫水位、下游河道水位等。在汛期，建立專用有線電話和電腦網(wǎng)絡(luò)報(bào)汛體系。大河廟水庫執(zhí)行24 h 值班制度，大河廟灌區(qū)管理站根據(jù)實(shí)測(cè)雨量過程做出短期預(yù)報(bào)，并把結(jié)果上報(bào)給平陸縣防汛抗旱指揮部，作為防洪調(diào)度依據(jù)。二是中長期預(yù)報(bào)。中長期預(yù)報(bào)運(yùn)用長系列歷史資料，采用周波分析法進(jìn)行推算，以氣象部門的天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)作為參照，對(duì)汛期、枯水期分別預(yù)報(bào)，并根據(jù)天氣預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，預(yù)報(bào)入庫流量誤差不超過20%。

2 防洪調(diào)度

2.1 防洪調(diào)度任務(wù)與原則

2.1.1 水庫防洪調(diào)度的任務(wù)

大河廟水庫防洪調(diào)度的主要任務(wù)是：調(diào)蓄洪水，以保證樞紐工程安全度汛，保障下游3 個(gè)村莊、1 500 人、80 hm耕地的防洪安全，保障東沿河公路、平曹公路（平陸縣城至曹川鎮(zhèn)）兩條交通干線和關(guān)窯煤礦等企業(yè)的防洪安全。

2.1.2 水庫防洪調(diào)度的原則

調(diào)度方案的制定必須遵循水庫設(shè)計(jì)方案的原則；從防洪與灌溉來看，必須堅(jiān)持優(yōu)先滿足防洪的原則；嚴(yán)格執(zhí)行縣鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）防汛抗旱指揮部的調(diào)度指令。

一是水庫防洪調(diào)度的時(shí)段。大河廟水庫以防洪、供水及灌溉為主，為年調(diào)節(jié)水庫，根據(jù)水文氣象特性，汛期為6—9月。二是水庫防洪限制水位。針對(duì)大河廟水庫所處流域暴雨洪水在汛期的特點(diǎn)，進(jìn)入汛期后，保證水庫水位不高于汛限水位（923.88 m），6—9月實(shí)行庫水位動(dòng)態(tài)控制，10月庫水位可以蓄到928.65 m（溢流堰頂）。

2.2 防洪調(diào)度方式

2.2.1 水庫防洪調(diào)度方式

大河廟水庫應(yīng)根據(jù)工程現(xiàn)狀和調(diào)度運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，研究確定防洪調(diào)度指標(biāo)。

一是防洪運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)。大河廟水庫按=3.3%標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水位為930.96 m，設(shè)計(jì)洪峰流量為588.8 m/s，設(shè)計(jì)下泄量為294.13 m/s；按=0.5%標(biāo)準(zhǔn)校核，校核洪水位為933.15 m，校核洪峰流量為928 m/s，校核下泄量為789.47 m/s。大河廟水庫的汛限水位按923.88 m 控制，汛期主要由大壩溢流堰和泄洪排砂洞同時(shí)泄洪，溢流堰頂高程為928.65 m。

二是調(diào)度權(quán)限與執(zhí)行程序。根據(jù)壩前特征水位及建筑物泄流量，采取相應(yīng)的調(diào)度方案。

當(dāng)汛期發(fā)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)=3.3%以內(nèi)的洪水時(shí)，若庫水位超過汛限水位（923.88 m），未達(dá)溢流堰頂，入庫流量小于12.6 m/s，則利用泄洪排砂洞閘閥調(diào)節(jié)，洪水隨來隨走；若庫水位超出汛限水位（923.88 m），未達(dá)設(shè)計(jì)洪水位（930.96 m），入庫流量大于12.6 m/s 卻未達(dá)到588.8 m/s，則大河廟灌區(qū)管理站將2 個(gè)泄洪沖砂洞工作閘閥全開泄洪，將水位降至汛限水位（923.88 m）。

當(dāng)汛期發(fā)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)=3.3%以上卻未達(dá)到校核標(biāo)準(zhǔn)=0.5%的洪水時(shí)，大河廟灌區(qū)管理站將2 個(gè)泄洪沖砂洞工作閘閥全開泄洪，并通過大壩的14 孔開敞式溢流堰進(jìn)行泄水，將庫水全力排泄，同時(shí)上報(bào)圣人澗鎮(zhèn)政府，由鎮(zhèn)政府協(xié)同水行政主管部門制定搶險(xiǎn)方案和措施，并向下游影響范圍內(nèi)的所有工礦、村莊和道路管理部門發(fā)出警示。

當(dāng)汛期發(fā)生達(dá)到校核標(biāo)準(zhǔn)=0.5%的洪水，而且水位不再上升時(shí)，庫水全力排泄。大河廟灌區(qū)管理站的管理人員持續(xù)觀察庫前水位變化情況及溢流堰下泄情況，圣人澗鎮(zhèn)政府立即上報(bào)平陸縣防汛抗旱指揮部，由平陸縣防汛抗旱指揮部發(fā)布險(xiǎn)情報(bào)告，組織搶險(xiǎn)指揮人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，備足防汛物資，做好搶險(xiǎn)準(zhǔn)備。通知下游群眾做好轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)備工作，并保持聯(lián)系。

當(dāng)汛期發(fā)生達(dá)到校核標(biāo)準(zhǔn)=0.5%的洪水，而且水位有持續(xù)上升的趨勢(shì)，即超過校核洪水位（933.15 m）時(shí)，平陸縣防汛抗旱指揮部發(fā)布警報(bào)，搶險(xiǎn)隊(duì)伍將準(zhǔn)備的搶險(xiǎn)物資運(yùn)送到壩上，進(jìn)行防汛搶險(xiǎn)，加高大壩非溢流段，密切監(jiān)測(cè)水位變化，最大限度保證大壩安全。同時(shí)，及時(shí)通知下游村莊的危險(xiǎn)區(qū)群眾，按提前制定的轉(zhuǎn)移方案，在村干部的指揮下有組織、有秩序地對(duì)受威脅區(qū)域人員及財(cái)產(chǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移安置，并在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置標(biāo)志，嚴(yán)禁人員入內(nèi)，確保群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2.2 應(yīng)對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的基層防御方案

一是汛期前的準(zhǔn)備工作。汛前，圣人澗鎮(zhèn)政府召開防汛會(huì)議，并落實(shí)水庫防汛搶險(xiǎn)組織、防汛物資儲(chǔ)備、度汛措施等防汛預(yù)案。二是在主汛期到來之前，騰出應(yīng)有的防洪庫容，將庫水位降至防洪限制水位（923.88 m）。在降低水位時(shí)，應(yīng)盡可能結(jié)合灌溉進(jìn)行用水，減少棄水。三是主汛期水庫的運(yùn)用，應(yīng)根據(jù)批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計(jì)劃進(jìn)行。同時(shí)，根據(jù)洪水的大小和類型，結(jié)合上下游對(duì)防洪的要求，分析暴雨、洪水的規(guī)律，加強(qiáng)調(diào)洪演算，提出調(diào)度計(jì)劃的執(zhí)行意見，機(jī)動(dòng)掌握，靈活運(yùn)用。四是如遇特大暴雨洪水或工程發(fā)生重大險(xiǎn)情，危及大壩安全，通信中斷，必須采取果斷措施，通過各種途徑，迅速通知圣人澗鎮(zhèn)政府組織下游群眾安全轉(zhuǎn)移，同時(shí)采取已批準(zhǔn)的非常措施，確保大壩和下游設(shè)施防洪安全。

3 供水調(diào)度

3.1 供水調(diào)度任務(wù)與原則

3.1.1 供水調(diào)度任務(wù)

大河廟水庫以除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)的供水任務(wù)為基礎(chǔ)，其供水調(diào)度的主要任務(wù)是：保障平陸縣三門鎮(zhèn)及圣人澗鎮(zhèn)2 萬人口飲用水及大河廟灌區(qū)1 400 hm農(nóng)田灌溉需求。

3.1.2 供水調(diào)度原則

一是豐水年和豐水期的興利運(yùn)用，及時(shí)加大用水，減少棄水，提高水資源的利用率。二是枯水年和枯水期的興利運(yùn)用，應(yīng)以綜合效益最大化的原則進(jìn)行調(diào)度，一保人蓄吃水，二保農(nóng)田灌溉。

3.2 供水調(diào)度方式

3.2.1 供水執(zhí)行權(quán)限

在供水調(diào)度中，要結(jié)合氣象預(yù)報(bào)，按照供水期的總需水量及各月份配水比例執(zhí)行調(diào)度。

3.2.2 供水量和取水水位

一是供水量。依據(jù)大河廟水庫供水目標(biāo)，農(nóng)業(yè)灌溉用水保證率按50%和75%兩種情況考慮，設(shè)計(jì)最大引水流量為1.75 m/s。一般來說，灌溉供水時(shí)間是每年3—7月和11—12月，8—10月基本不需要供水。根據(jù)水庫管理單位統(tǒng)計(jì)，人畜飲水年供水量為8 萬m，按平均分配供水原則進(jìn)行調(diào)節(jié)；設(shè)計(jì)保證率為50%的平水年，灌溉面積為1 400 hm，供水總量約為613.63 萬m；設(shè)計(jì)保證率為75%的中等干旱年，灌溉面積為1 067 hm，供水總量約為536.24 萬m。

二是供水的取水水位。供水期開始時(shí)，根據(jù)水庫蓄水量和逐月預(yù)計(jì)來水量，逐月推算水庫的月末蓄水量。供水期的最低水位一般不低于死水位（905 m），主汛期最高水位不高于防洪限制水位（923.88 m）。在執(zhí)行供水計(jì)劃時(shí)，應(yīng)按長計(jì)劃、短安排的精神，隨時(shí)掌握具體情況，加強(qiáng)用水計(jì)劃管理。水庫運(yùn)行中，最低運(yùn)行水位不得低于死水位，當(dāng)遭遇枯水年而庫水位低于死水位時(shí)，應(yīng)調(diào)整用水計(jì)劃。

3.2.3 特殊供水需求的供水調(diào)度

遇到干旱等特殊供水需求時(shí)，大河廟水庫服從平陸縣防汛抗旱指揮部調(diào)度，嚴(yán)格執(zhí)行平陸縣抗旱規(guī)劃和供水調(diào)度方案的調(diào)度要求。

4 結(jié)語

大河廟水庫承擔(dān)著防洪、灌溉、供水任務(wù)，屬綜合利用水庫。調(diào)度原則是在確保大壩安全的前提下，用防洪庫容來優(yōu)先滿足下游防洪需求，并充分發(fā)揮興利（人畜吃水、灌溉用水）及生態(tài)效益。