江埡水庫(kù)防洪作用分析

佘玉良，葉澤綱

（湖南省水文水資源勘測(cè)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410008）

江埡水庫(kù)是澧水流域上具有重要防洪作用的大型水庫(kù)，1999 年建成并承擔(dān)防洪削峰任務(wù)。為了掌握江埡水庫(kù)的有關(guān)情況，本文旨在對(duì)水庫(kù)的防洪作用進(jìn)行分析，以供今后防洪調(diào)度工作參考。

1 基本情況

1.1 澧水流域

澧水是湖南省的四大河流之一，流域面積為18 496 km2，河長(zhǎng)388 km，多年平均徑流量為131.2 億m3，最大1 日洪量為16.2 億m3。澧水干流無(wú)控制性水庫(kù)，在支流上建有大型水庫(kù)2 座（江埡和王家廠水庫(kù)），總庫(kù)容為20.46 億m3，大型水庫(kù)控制面積為4 195 km2，占澧水流域的22.68%，防洪庫(kù)容為8.71 億m3，占最大1 日洪量的53.8%。

澧水流域位于湖南省的主要暴雨區(qū)，具有典型的山區(qū)洪水特點(diǎn)，曾于1935 年出現(xiàn)流域性特大洪水，當(dāng)時(shí)三江口洪峰流量高達(dá)30 300 m3/s，澧水干流、婁水、渫水的來(lái)水大致各占1/3。1950 年以來(lái)，澧水發(fā)生流量大于12 000 m3/s 的洪水有15 次，最大為1969 年的22 200 m3/s。1998 年7 月，澧水流域出現(xiàn)建國(guó)以來(lái)第二大洪水，三江口洪峰流量達(dá)19 000 m3/s，江埡入庫(kù)洪峰流量為3 800 m3/s，造成沿岸縣城被淹，下游尾閭澧南垸等堤垸潰決，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十億元。

1.2 江埡水庫(kù)

江埡水庫(kù)位于澧水的第一大支流婁水上。婁水跨湘鄂兩省，多年平均降水量為1 650 mm。壩址位于婁水中游，在湖南省慈利縣江埡鎮(zhèn)上游約5 km 的峽谷中，距婁水河口63.3 km，水庫(kù)集水面積為3 711 km2，占婁水流域面積（5 048 km2）的73.5%，占澧水流域面積（18 496 km2）的20.1%。壩址多年平均流量為132 m3/s，多年平均年徑流量為41.6 億m3。江埡水庫(kù)正常蓄水位為236 m，總庫(kù)容為17.41 億m3，汛限水位為210.6 m，防洪庫(kù)容為7.4 億m3，死水位為188 m，設(shè)計(jì)洪峰流量為12 200 m3/s，設(shè)計(jì)洪水位為236.37 m，校核洪水位為240.40 m，庫(kù)容系數(shù)為0.28，屬年調(diào)節(jié)水庫(kù)，是以防洪為主，兼顧發(fā)電、灌溉、供水、航運(yùn)等綜合利用的水利工程。

江埡水庫(kù)流域位置示意圖見圖1。

圖1 江埡水庫(kù)流域位置示意圖

2 水庫(kù)防洪與調(diào)度

2.1 洪水調(diào)度方式

江埡水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇洪水，當(dāng)來(lái)水不超過(guò)50 年一遇的洪峰流量8 470 m3/s 時(shí)，在下泄流量不超過(guò)1 700 m3/s，可控制下游三江口站的流量不超過(guò)12 000 m3/s，水庫(kù)調(diào)度方式按防洪高水位236 m 控制：庫(kù)水位在防洪高水位236 m 以下時(shí)，水庫(kù)以確保下游安全為重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度；當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)236 m 時(shí)，水庫(kù)盡量開啟泄洪設(shè)備泄洪，最大泄洪量將達(dá)5 400 m3/s，直至洪峰流量過(guò)后，在退水過(guò)程中才視下游水情逐步騰空水庫(kù)或關(guān)閉泄洪閘門蓄水。

2.2 防洪運(yùn)用方案

防洪運(yùn)用方案采取錯(cuò)峰補(bǔ)償調(diào)度方式，具體為以下三個(gè)要點(diǎn)：

1） 在三江口洪水處于漲水期，入庫(kù)流量小于1 700 m3/s 時(shí)，江埡水庫(kù)不攔洪，來(lái)多少泄多少；當(dāng)入庫(kù)流量大于或等于1 700 m3/s 時(shí)，且水情預(yù)報(bào)8 h 后三江口流量小于12 000 m3/s 時(shí)，江埡水庫(kù)按1 700 m3/s 流量控制下泄；當(dāng)水情預(yù)報(bào)8 h 后三江口流量達(dá)12 000 m3/s時(shí)，江埡水庫(kù)立即關(guān)閘錯(cuò)峰，發(fā)電流量為420 m3/s 時(shí)照常下泄。

2）在三江口洪水處于退水期，當(dāng)三江口流量小于12 000 m3/s，且有下降趨勢(shì)，則江埡水庫(kù)按1 700 m3/s 流量控制，以空出一部分庫(kù)容來(lái)迎接下一個(gè)洪峰。

3）當(dāng)江埡水庫(kù)防洪庫(kù)容蓄滿后，按入庫(kù)流量等量泄水。

2.3 超蓄調(diào)洪

歷史上，湖南省洪水災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，曾經(jīng)多次發(fā)生大的洪水災(zāi)害，在防洪調(diào)度時(shí)基本上考慮水庫(kù)下游河道安全、利用超蓄庫(kù)容來(lái)限制下泄流量，比如，柘溪、五強(qiáng)溪、鳳灘等大型水庫(kù)于1996 年、1998 年曾經(jīng)兩次利用超蓄庫(kù)容攔洪，發(fā)揮了重要的防洪減災(zāi)作用，但同時(shí)給水庫(kù)的安全運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重威脅，庫(kù)區(qū)回水淹沒損失加重。因此，如何利用水庫(kù)超蓄能力，做到蓄洪泄洪兼顧、上游下游兼顧，變害為利，科學(xué)合理、恰到好處地調(diào)度好大洪水，是值得認(rèn)真研究的。從湖南省的洪水災(zāi)害特點(diǎn)、防洪需要和流域防洪體系來(lái)看，客觀要求大型水庫(kù)利用超蓄庫(kù)容調(diào)度大洪水。江埡水庫(kù)根據(jù)目前大型水庫(kù)被迫超蓄的現(xiàn)實(shí)情況，積極行動(dòng)，開展了超蓄調(diào)洪方案的分析和論證，確定在風(fēng)險(xiǎn)可控的情況下，將水庫(kù)的超蓄洪水調(diào)度為風(fēng)險(xiǎn)與利益兼顧的科學(xué)合理調(diào)度。

具體方案為：在不改變正常蓄水位、大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和庫(kù)區(qū)移民范圍的前提下，水庫(kù)超蓄防洪高水位從設(shè)計(jì)的防洪高水位236 m 提高到239 m，增加超蓄庫(kù)容1.15 億m3，在原設(shè)計(jì)安全泄量1 700 m3/s 不變的前提下，水庫(kù)的防洪能力由50 年一遇提高到100 年一遇。經(jīng)有關(guān)設(shè)計(jì)單位的分析計(jì)算，大壩的穩(wěn)定和應(yīng)力均滿足規(guī)范所規(guī)定的特殊荷載組合的安全要求，壩體不需要加固。主動(dòng)超蓄的主要工程的壩頂高程由242 m 加高到245 m，溢流堰頂部高程不變，4 扇表孔弧門加高3 m，即由14 m×12 m 改為14 m×15 m，閘門頂部高程由正常蓄水位236 m 提高到239 m，僅增加投資2 000 萬(wàn)元，總庫(kù)容為19.1 億m3，防洪庫(kù)容仍為7.4 億m3。

3 防洪作用分析

3.1 分析方法

從上可知，江埡水庫(kù)的設(shè)計(jì)調(diào)度方式，是按防洪高水位236 m 為判斷標(biāo)準(zhǔn)的。庫(kù)水位在236 m 以下時(shí)，按下游三江口12 000 m3/s 的行洪能力錯(cuò)峰補(bǔ)償調(diào)度，庫(kù)水位236 m 以上時(shí)，按保壩調(diào)度。為分析論證水庫(kù)本身可開發(fā)的防洪能力，在遵循超蓄調(diào)度方案的基礎(chǔ)上，按三個(gè)階梯層級(jí)進(jìn)行防洪調(diào)度計(jì)算和防洪作用分析，具體分析方案設(shè)計(jì)為：①當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位在防洪高水位236 m 以下時(shí)，在暫不考慮三江口的錯(cuò)峰問(wèn)題時(shí)，水庫(kù)最大按1 700 m3/s 的安全泄流量泄洪；②當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位高于236 m 但低于239 m 的水庫(kù)超蓄防洪高水位時(shí)，水庫(kù)最大泄流量仍按1 700 m3/s 泄洪；③當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位高于239 m 但低于242 m（即在校核水位上加1.6 m）時(shí)，大壩安全受到威脅，庫(kù)區(qū)淹沒損失加大，水庫(kù)最大下泄流量可按2 000 m3/s 泄洪，若不考慮三江口補(bǔ)償調(diào)度問(wèn)題，下游河道最大泄流量可達(dá)2 400 m3/s；④當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位達(dá)到或超過(guò)242 m 時(shí)，大壩安全系數(shù)到達(dá)危險(xiǎn)值，水庫(kù)必須按保壩要求調(diào)度，來(lái)多少泄多少。這樣的調(diào)度方式，既包括了原來(lái)的設(shè)計(jì)調(diào)度方案，又考慮了一般超蓄調(diào)度和特殊超蓄調(diào)度方式，能最大限度地分析水庫(kù)的防洪能力。

具體分析計(jì)算方法為：選擇該水庫(kù)100 年一遇設(shè)計(jì)洪水作為典型洪水，從不同的起調(diào)水位著手調(diào)洪分析計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行放大或縮小，按調(diào)洪的最高水位到防洪高水位236 m、超蓄防洪高水位239 m 和242 m 三種調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，分析不同起調(diào)水位、不同調(diào)度方式下水庫(kù)的防洪作用。

3.2 分析成果

根據(jù)前述的分析方法，分析計(jì)算全部采用計(jì)算機(jī)完成，分析成果見表1，該表充分展示了江埡水庫(kù)在不同起調(diào)水位和不同防洪標(biāo)準(zhǔn)下的防洪能力。

表1 江埡水庫(kù)防洪能力分析成果

1）若按210 m 水位起調(diào)，江埡水庫(kù)按防洪高水位236 m 設(shè)防，可抵御9 480 m3/s 洪峰流量、12 億m3洪量的洪水，防洪標(biāo)準(zhǔn)為96 年一遇；若按超蓄防洪高水位239 m 設(shè)防，可抵御10 300 m3/s 洪峰流量、13.1 億m3洪量的洪水，防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到166 年一遇；若按高水位242 m 設(shè)防，可抵御11 400 m3/s 洪峰流量、14.5 億m3洪量的洪水，防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到323 年一遇。隨著起調(diào)水位的提高，防洪能力逐步降低，起調(diào)水位每提高2 m，降低防洪標(biāo)準(zhǔn)約20～30 年。

2）起調(diào)水位不同，水庫(kù)的蓄泄關(guān)系發(fā)生變化，210 m起調(diào)時(shí)，65%的洪水蓄于庫(kù)中，35%的洪水泄出；220 m起調(diào)時(shí)，60%的洪水蓄于庫(kù)中，40%的洪水泄出；230 m起調(diào)時(shí)，只有約45%的洪水留于庫(kù)中，55%的洪水必須泄掉。可見，江埡水庫(kù)是一座以蓄為主、蓄泄兼顧的防洪水庫(kù)，起調(diào)水位抬高，單位庫(kù)容發(fā)揮的防洪作用變小，調(diào)洪能力降低。

3）特殊情況下，若江埡水庫(kù)不開泄洪閘門，只留發(fā)電流量出庫(kù)，210 m 起調(diào)，經(jīng)分析計(jì)算，按236 m 防洪高水位防洪，可抵御20 年一遇的洪水（洪峰流量為6 890 m3/s）；若按239 m 防洪高水位防洪，可抵御30 年一遇的洪水（洪峰流量為7 750 m3/s）。

4）對(duì)于江埡水庫(kù)，目前已進(jìn)行大壩加高，建議按防洪超蓄高水位239 m 設(shè)防，在210 m 起調(diào)水位下，可抵御10 300 m3/s 的洪峰。但由于婁水流域面積小，發(fā)生這樣大的洪水機(jī)會(huì)不多，而且距澧水下游石門還有110 km，水庫(kù)的集水面積只占澧水流域面積的20.1%，對(duì)緩解澧水流域的防洪壓力，有點(diǎn)力不從心。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，江埡水庫(kù)是一座以蓄為主的防洪水庫(kù)，洪水來(lái)臨時(shí)主要考慮下游地區(qū)的防洪要求蓄洪錯(cuò)峰，其防洪作用主要在攔洪和削峰上。若江埡水庫(kù)按超蓄防洪高水位239 m 設(shè)防，可抵御1935 年婁水流域的特大洪水（洪峰流量為10 100 m3/s），特大洪水僅下泄1 700m3/s，減少三江口的流量8 300 m3/s，防洪效益巨大。

以上分析了江埡水庫(kù)對(duì)典型洪水過(guò)程情況下的防洪能力，但實(shí)際發(fā)生的洪水過(guò)程是千變?nèi)f化的，組合情況極其復(fù)雜，因此，在進(jìn)行實(shí)時(shí)洪水調(diào)度時(shí)，江埡水庫(kù)要控制三江口不超過(guò)流量12 000 m3/s 的洪水，必須隨時(shí)掌握澧水干流、渫水的來(lái)水及到三江口的組合情況，搞好實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度，開發(fā)上下游聯(lián)合預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)。