已建壩正常蓄水位調(diào)整論證方法研究

張士辰 李凱 落全富 季文娟

摘要：

已建壩正常蓄水位調(diào)整是挖掘水庫興利能力的有效途徑，但目前缺乏明確可靠的論證方法。采用水文學(xué)、大壩安全、大壩風(fēng)險(xiǎn)及生態(tài)環(huán)境理論，研究已建壩正常蓄水位調(diào)整必要性的影響因素及特征，分析調(diào)整后水庫防洪安全、工程安全、庫區(qū)淹沒、庫岸結(jié)構(gòu)、庫區(qū)水環(huán)境所受影響特征，提出了正常蓄水位調(diào)整必要性論證的6個(gè)一級(jí)、14個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系，以及調(diào)整后影響論證的7個(gè)一級(jí)、23個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系及其分析方法，構(gòu)建調(diào)整方案風(fēng)險(xiǎn)效益分析方法，并應(yīng)用于杭州青山水庫正常蓄水位調(diào)整論證。結(jié)果表明：針對(duì)青山水庫將正常蓄水位提高2.0 m的推薦方案，提出的論證指標(biāo)體系和論證方法合理有效。

關(guān) 鍵 詞：

已建壩； 正常蓄水位； 必要性論證； 風(fēng)險(xiǎn)效益分析； 青山水庫

中圖法分類號(hào)： TV632

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.07.032

0 引 言

近年來，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各地對(duì)水資源需求增大趨勢(shì)逐步顯現(xiàn)［1］。進(jìn)一步挖掘已建壩蓄水潛力，對(duì)已建水庫實(shí)施提能增效受到廣泛關(guān)注。與大壩加高或水庫清淤等工程措施相比，通過調(diào)整正常蓄水位和汛限水位，因成本低、見效快，成為首選方案。特別對(duì)于中國北方水資源稟賦不足地區(qū)，提高汛末汛限水位與汛后正常蓄水位有機(jī)結(jié)合進(jìn)行補(bǔ)蓄，提高蓄水效益對(duì)于促進(jìn)非汛期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。但提高汛限水位直接影響水庫防洪調(diào)度，間接影響所在流域其他工程防洪調(diào)度。因此，提高正常蓄水位并使影響范圍僅限于該水庫而成為次優(yōu)選擇，以促進(jìn)解決非汛期水資源不足問題。

相比于水庫正常蓄水位而言，汛限水位的研究和實(shí)踐更加充分，相關(guān)研究主要集中在汛限水位動(dòng)態(tài)控制方案優(yōu)選方法、汛限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制方法及動(dòng)態(tài)汛限水位實(shí)現(xiàn)方式等方面［2-5］，實(shí)踐中普遍采取前、主、后分階段汛限水位。正常蓄水位論證方法主要針對(duì)新建壩和已建壩兩類。新建壩正常蓄水位論證分析理論方法較為成熟，首先根據(jù)保證自流灌溉必要的引水高程并考慮水庫泥沙淤積確定死水位，然后利用興利調(diào)節(jié)計(jì)算，求得興利庫容和正常蓄水位，再對(duì)不同正常蓄水位方案開展成本效益比選，最終確定正常蓄水位。其他相關(guān)研究集中在正常蓄水位方案多目標(biāo)優(yōu)選決策，如多維模糊優(yōu)選、灰色關(guān)聯(lián)決策、主成分分析法等，重點(diǎn)在于數(shù)學(xué)方法的研究［6-10］，以及僅限于工程安全與效益分析兩方面的對(duì)比分析案例研究［11-14］，就其理論技術(shù)和思想方法而言，未超越新建壩正常蓄水位設(shè)計(jì)理論技術(shù)體系。已建壩運(yùn)行期正常蓄水位調(diào)整論證方法研究成果較少，成果水平普遍不高，主要研究集中在具體工程正常蓄水位調(diào)整的必要性及調(diào)整后對(duì)防洪安全、大壩安全影響等方面［15-17］，論證方法研究滯后于實(shí)踐發(fā)展需要。

由于已建壩和新建壩屬于大壩生命周期的兩個(gè)不同階段，越來越多工程經(jīng)驗(yàn)表明，大壩運(yùn)行期安全理論不能簡(jiǎn)單采用大壩設(shè)計(jì)理論替代，已建壩和新建壩正常蓄水位論證思路區(qū)別明顯，體現(xiàn)為：① 新建壩主要針對(duì)灌溉、供水、生態(tài)等興利水資源需求量確定正常蓄水位，是大壩設(shè)計(jì)重要特征水位指標(biāo)依據(jù)之一，據(jù)此進(jìn)行大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建設(shè)是一個(gè)從無到有的過程，其中，大壩安全、庫區(qū)管理、水資源配置等都隨著新建壩正常蓄水位概念確立而經(jīng)歷從無到有的過程；② 已建壩正常蓄水位調(diào)整是水庫運(yùn)行多年后對(duì)特征水位和運(yùn)行方式尋求變化的一種過程，是一個(gè)從有到變的過程，在正常蓄水位發(fā)生變化之前，大壩安全、庫區(qū)管理、水資源配置等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都與原正常蓄水位配套運(yùn)行。當(dāng)已建壩正常蓄水位調(diào)整時(shí)，可能影響水資源供給、防洪安全、大壩安全、庫區(qū)淹沒、庫岸安全、庫區(qū)水環(huán)境等，影響范圍廣、對(duì)象復(fù)雜、涉及專業(yè)多，采用新建壩正常蓄水位設(shè)計(jì)理論無法適應(yīng)已建壩正常蓄水位調(diào)整論證需要。對(duì)于充分利用水庫歷史蓄水荷載數(shù)據(jù)，論證并預(yù)測(cè)未來安全影響，比選并提高方案效益，目前則鮮見深入研究。

本文針對(duì)已建壩正常蓄水位調(diào)整論證方法研究不充分的問題，采用系統(tǒng)集成方法學(xué)的研究手段，基于水庫工程設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、水利工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)及生態(tài)環(huán)境等理論，提出已建壩正常蓄水位調(diào)整必要性論證的6個(gè)一級(jí)、14個(gè)二級(jí)指標(biāo)及其分析方法，調(diào)整后影響論證的7個(gè)一級(jí)、23個(gè)二級(jí)指標(biāo)及其分析方法，構(gòu)建調(diào)整方案的風(fēng)險(xiǎn)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及風(fēng)險(xiǎn)效益分析方法，成果應(yīng)用于杭州青山水庫，有利于充分發(fā)揮水庫效益的理論研究與實(shí)踐。

1 正常蓄水位調(diào)整論證分析技術(shù)

1.1 論證框架體系

已建壩正常蓄水位調(diào)整論證對(duì)象包括上游、庫區(qū)、大壩、下游整個(gè)系統(tǒng)。決策理論認(rèn)為必要性和可行性論證是項(xiàng)目實(shí)施的兩個(gè)基本環(huán)節(jié)：必要性分析是指現(xiàn)狀正常蓄水位對(duì)應(yīng)的水庫調(diào)蓄能力能否滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)保及公眾對(duì)水庫水資源的要求；可行性分析是指正常蓄水位調(diào)整對(duì)大壩及周邊產(chǎn)生的影響是否有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及被公眾所接受。進(jìn)一步可分為調(diào)整后的影響分析和評(píng)估這種影響可否被接受兩個(gè)過程，后者即為效益風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比分析。故已建壩正常蓄水位調(diào)整論證分為必要性、調(diào)整后影響和效益風(fēng)險(xiǎn)分析（見圖1）。

1.2 必要性分析方法

對(duì)水庫水資源需求主要考慮水資源量、環(huán)境生態(tài)、公眾意見和政策制度，分解提出上游、庫區(qū)、下游的需求，區(qū)域調(diào)水、公眾關(guān)注、政策制度共6個(gè)一級(jí)、14個(gè)二級(jí)論證指標(biāo)及論證方法（見表1）。

水庫水資源需求對(duì)正常蓄水位調(diào)整的必要性論證十分關(guān)鍵，是影響正常蓄水位調(diào)整是否可實(shí)施的前提條件。將上游來水與水庫水資源需水量對(duì)比分析，確定當(dāng)前水庫水資源供給能力能否滿足上游需求，主要包括某時(shí)段水資源總量供需比較和某時(shí)段時(shí)程水資源量供需比較兩大類。水庫水資源需求量基于上游需求、下游需求、區(qū)域調(diào)水3個(gè)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分析，上游需求和下游需求是指灌溉供水、生活供水、生產(chǎn)供水、環(huán)境用水，區(qū)域調(diào)水是指為改善區(qū)域水資源條件而通過遠(yuǎn)距離隧洞等調(diào)水設(shè)施引入的客水，水資源需求量可分為現(xiàn)狀、近期、遠(yuǎn)期3類水平年進(jìn)行分析。

環(huán)境生態(tài)需求對(duì)正常蓄水位調(diào)整的必要性論證主要基于對(duì)庫區(qū)和上下游環(huán)境用水指標(biāo)進(jìn)行分析。庫區(qū)需求是指庫區(qū)水體環(huán)境容量、水面區(qū)域景觀、水域岸線景觀；環(huán)境用水需求是指污染事故中的應(yīng)急環(huán)境用水，主要為下游河道提供生態(tài)基流和處理上下游突發(fā)性環(huán)境惡化類事故。水環(huán)境容量評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)水環(huán)境容量指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析。

因污染事故應(yīng)急環(huán)境用水量值和時(shí)間隨機(jī)性強(qiáng)，宜結(jié)合歷史極端應(yīng)急供水情況獨(dú)立分析。

1.3 技術(shù)指標(biāo)與分析方法

水庫正常蓄水位調(diào)整后主要影響非汛期特征水位（汛期庫水位主要受汛限水位影響較大），使非汛期蓄水狀態(tài)發(fā)生變化，水庫水資源量、防洪安全、工程安全、庫區(qū)淹沒、庫區(qū)環(huán)境、水庫管理等受到不同程度影響，主要凝練為7類一級(jí)指標(biāo)、23類二級(jí)指標(biāo)（見表2）。

1.3.1 水庫水資源供水保證率和蓄滿率影響

水庫供水保證率是評(píng)價(jià)水庫供水能力的重要指標(biāo)，通常采用典型年法或時(shí)歷年法計(jì)算，如時(shí)歷年法一般用于長(zhǎng)系列水文年份（不少于15 a），是指供水對(duì)象需水量在長(zhǎng)系列計(jì)算周期內(nèi)能夠得到滿足的年數(shù)占整個(gè)長(zhǎng)系列總年數(shù)的比率。水庫蓄滿率是在滿足供水對(duì)象需水量條件下，在整個(gè)計(jì)算時(shí)間系列內(nèi)水庫可以蓄至正常蓄水位的比率，是水庫供水保證率的增量指標(biāo)。水庫蓄滿率可通過時(shí)間系列水庫水量供需平衡計(jì)算得到，即以每年非汛期為計(jì)算時(shí)段，首先確定非汛期內(nèi)水庫水資源是否滿足供水對(duì)象需求，然后逐年進(jìn)行非汛期水庫水量平衡計(jì)算，得到蓄至正常蓄水位及以上水位的年數(shù)與整個(gè)時(shí)間系列總年數(shù)的比率，即為水庫蓄滿率。

1.3.2 防洪安全影響

正常蓄水位調(diào)整不涉及汛期調(diào)度，對(duì)汛期（第二階段，見圖2）防洪安全無直接影響；非汛期由于上游來水少而基本不存在防洪安全問題，進(jìn)入汛期時(shí)和結(jié)束汛期時(shí)與非汛期存在過渡問題，汛末向非汛期過渡（第二階段向第三階段過渡）往往是向庫內(nèi)增加蓄水的過程，不存在防洪安全問題（可能存在水量不足的問題）；非汛期向汛期過渡（第一階段向第二階段過渡）存在將庫水位降低至汛限水位的可能過程。一旦庫水位未能在一定時(shí)間內(nèi)順利降至汛限水位，恰逢遭遇上游洪水，將影響水庫防洪安全問題。故正常蓄水位提高的防洪安全性影響主要存在于汛前非汛期向汛期過渡階段。

1.3.3 大壩安全影響

由于正常蓄水位調(diào)整后作用于大壩的長(zhǎng)期水荷載作用范圍發(fā)生變化，而水庫大壩在調(diào)整后能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行又是整個(gè)調(diào)整后影響分析的關(guān)鍵，故有必要對(duì)工程安全性進(jìn)行評(píng)估。按照SL258-2017《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》有關(guān)要求，結(jié)合正常蓄水位調(diào)整后對(duì)工程結(jié)構(gòu)的可能影響，應(yīng)當(dāng)開展大壩超高安全性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、滲流安全性、抗震安全性、金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)。根據(jù)近期安全鑒定、工程設(shè)計(jì)、專題研究等資料，重點(diǎn)利用水庫歷史運(yùn)行信息和大壩安全狀態(tài)，綜合分析正常蓄水位調(diào)整對(duì)工程安全的影響。調(diào)整后大壩安全分析方法主要包括以下3種：

（1） 理論計(jì)算分析。應(yīng)當(dāng)采用SL258-2017《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定的計(jì)算分析方法，開展大壩超高、結(jié)構(gòu)、滲流、抗震、金屬結(jié)構(gòu)安全復(fù)核。當(dāng)正常蓄水位為設(shè)計(jì)工況時(shí)，如壩頂超高復(fù)核時(shí)“正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高”工況［18］，大壩抗震安全復(fù)核時(shí)“正常蓄水位+地震工況”［19］，閘門抗震安全復(fù)核時(shí)“地震荷載和正常蓄水位時(shí)的靜水壓力組合作為設(shè)計(jì)條件”［20］等。由于正常蓄水位調(diào)整可能改變?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算中部分參數(shù)取值，如影響風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D、風(fēng)壅水面高度e等，并影響超高復(fù)核結(jié)果，建議對(duì)這類情況應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)制性復(fù)核計(jì)算。

（2） 觀測(cè)資料分析。利用觀測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估正常蓄水位調(diào)整后大壩安全性態(tài)。以滲流監(jiān)測(cè)為例，利用歷史庫水位作用下大壩不同滲流壓力和滲流量測(cè)值與庫水位相關(guān)性，推測(cè)正常蓄水位提高后的滲流特征及由此確定的浸潤線及結(jié)構(gòu)安全性，或利用高于原正常蓄水位的同一庫水位條件下各測(cè)點(diǎn)滲流壓力或滲流量數(shù)值變化趨勢(shì)情況，來判斷工程在正常蓄水位提高后的安全性態(tài)。這種分析是以正常蓄水位調(diào)整后上部進(jìn)入長(zhǎng)期浸泡狀態(tài)壩體運(yùn)行環(huán)境與調(diào)整前正常蓄水位以下部分大壩運(yùn)行環(huán)境假定相同為前提，采用這種歷史信息推演結(jié)論具有參考價(jià)值。

（3） 運(yùn)行歷史分析。水庫在正常蓄水位調(diào)整前的汛期，遭遇上游洪水時(shí)庫水位達(dá)到或超過提高后的正常蓄水位是常見工況，此時(shí)庫水位作用下大壩安全性態(tài)可以通過安全檢查予以定性判斷。利用歷史運(yùn)行水位下大壩安全性態(tài)安全檢查定性評(píng)價(jià)信息，以及這樣的歷史水位作用時(shí)間，統(tǒng)計(jì)歷年水庫在達(dá)到或超過提高后的正常蓄水位天數(shù)及相應(yīng)安全性態(tài)，可以綜合判斷該庫水位條件下大壩安全性態(tài)。

1.3.4 庫區(qū)影響

庫區(qū)影響包括庫區(qū)淹沒影響、庫區(qū)岸線擋水結(jié)構(gòu)物安全影響、庫區(qū)環(huán)境影響。針對(duì)庫區(qū)周邊天然結(jié)構(gòu)和人工結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)考慮正常蓄水位提高后由于外部作用條件發(fā)生變化而可能帶來的安全隱患。此外，對(duì)于上游城市向庫區(qū)排洪渠道，應(yīng)當(dāng)考慮正常蓄水位提高（應(yīng)計(jì)入回水壅高）后庫尾倒灌排洪渠道對(duì)城市安全下泄洪水的影響和倒灌水流對(duì)渠道邊坡安全性影響。

1.4 效益與風(fēng)險(xiǎn)分析方法

將1.3節(jié)中提出的7類影響因素按照正面效益和負(fù)面風(fēng)險(xiǎn)劃分為兩類，其中，水資源供給量（水資源效益）為正面效益，防洪安全、大壩安全、庫區(qū)淹沒、庫區(qū)岸線擋水結(jié)構(gòu)物安全、水庫管理為負(fù)面風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于庫區(qū)環(huán)境，由于環(huán)境與水庫蓄水量并無簡(jiǎn)單的直接聯(lián)系，故需對(duì)具體水庫進(jìn)行單獨(dú)分析論證?；谒畮煺Ｐ钏徽{(diào)整影響分析，構(gòu)建調(diào)整正常蓄水位的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見圖3）。

水庫正常蓄水位調(diào)整涉及到的各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)及效益指標(biāo)估算可采用上述方法進(jìn)行，正常蓄水位調(diào)整方案決策分析可以采用基于模糊綜合評(píng)價(jià)法［21］或基于最大熵原理［22］或基于前景理論［23］等風(fēng)險(xiǎn)效益決策分析模型，或參考水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模式［24］，也可以采用便于考慮認(rèn)知傾向的人為經(jīng)驗(yàn)綜合判斷方法進(jìn)行決策分析。正常蓄水位調(diào)整方案權(quán)衡的過程包括水庫管理者的大壩安全風(fēng)險(xiǎn)管理理念，總體上要以滿足安全要求為前提，當(dāng)安全與效益難以權(quán)衡時(shí)，應(yīng)偏于安全的考慮問題。

2 案例分析

2.1 青山水庫概況

浙江省杭州市青山水庫建于1964年，總庫容2.13億m3，以防洪為主，兼有灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等功能。設(shè)計(jì)（P=1％）、校核（P=0.01％）洪水位分別為32.42 m和35.17 m，正常蓄水位和汛限水位均為23.16 m；4月15日至10月15日為汛期。青山水庫為杭嘉湖東部平原和杭州市防洪安全的重要保障，是杭嘉湖地區(qū)重要水源供給地。周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水庫水資源需求量不斷提高，但水庫調(diào)蓄能力不足，上游來水難以充分利用，提高水庫調(diào)蓄能力勢(shì)在必行。由于青山水庫為杭嘉湖地區(qū)防洪龍頭工程，調(diào)整汛限水位將直接影響水庫防洪調(diào)度、間接影響流域其他防洪工程調(diào)度。因此，為了改善水庫非汛期的興利能力，擬首先調(diào)整正常蓄水位，適時(shí)再研究水庫汛限水位調(diào)整問題。

2.2 正常蓄水位調(diào)整論證分析

2.2.1 必要性分析

對(duì)青山水庫1966～2012年非汛期入庫水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最枯月份（10月16日至來年1月31日）多年平均入庫水量5 717萬m3，上、下游從水庫取水的需水量按5.5 m3/s計(jì)（見表3），最枯月份的需水總量4 622萬m3，總量上入庫水量滿足下游需水。進(jìn)一步對(duì)1966～2012年間歷年最枯月份日入庫量與需水量之間差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見圖4），49%年份入庫量小于需水量，其中最枯的1967年該時(shí)段缺水4 223萬m3（占需水量74%），時(shí)程分布難以滿足用水需求。目前，青山水庫供水保證率僅49%，遠(yuǎn)低于70%～80%的一般標(biāo)準(zhǔn)，因此，從上下游需求方面來看，調(diào)整正常蓄水位是必要的。

青山水庫2001～2015年庫區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)表明，總磷檢測(cè)值0.002～0.338 mg/L，81%測(cè)次不滿足0.05 mg/L；總氮值0.17～6.42 mg/L，88%測(cè)次不滿足1.0 mg/L，庫區(qū)水體自凈能力差，與水功能分區(qū)要求的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)差距較大。正常蓄水位23.16 m和移民線31.16 m之間有庫容9 587萬m3、灘地面積540.8 hm2閑置率較高，庫區(qū)裸露灘地偏大，影響景觀效果。近10 a來每年向下游應(yīng)急供水量不少于0.1 億m3，以緩解下游河道水環(huán)境污染。

2.2.2 技術(shù)指標(biāo)及其分析

（1） 水庫水資源供水保證率和蓄滿率影響。針對(duì)正常蓄水位分別提高1.0，2.0，3.0 m至24.16，25.16，26.16 m 3種方案，按照周邊對(duì)水庫水資源需求量（表3），以汛期結(jié)束、非汛期開始時(shí)庫水位恰好為汛限水位23.16 m作為起調(diào)水位，以滿足供水對(duì)象需水量為前提（即供水保證率100%），進(jìn)行長(zhǎng)系列（1967～2013年）非汛期（10月16日～次年4月14日）逐時(shí)段（半個(gè)月為一個(gè)時(shí)段）水庫水量供需平衡計(jì)算，得到不同方案水庫蓄滿率及蓄滿所需時(shí)間。根據(jù)水庫入庫流量、供水流量、水面蒸發(fā)量及庫水位-庫容曲線-面積曲線，建立水量供需平衡計(jì)算公式：

St+1=St+qt·Δt－Qt·Δt－EWt

式中：St+1，St分別為水庫t時(shí)段末、初蓄水量，m3；qt為水庫t時(shí)段入庫流量，m3/s；Qt為水庫t時(shí)段供水流量，m3/s；EWt為水庫t時(shí)段水面蒸發(fā)損失水量，m3；Δt為t至t+1時(shí)段的時(shí)段間隔，本次計(jì)算時(shí)段取為半個(gè)月，s。計(jì)算得到3個(gè)方案分別在現(xiàn)狀、近期、遠(yuǎn)期需水條件下，在非汛期不同時(shí)期的水庫蓄滿率情況（見圖5～7）。青山水庫現(xiàn)有供水保證率僅49%，正常蓄水位調(diào)整后可供水保證率100%前提下，具有充足的水庫蓄滿率保證。以供水量最大的遠(yuǎn)期供水量條件為例，3月上旬蓄至24.16 m的蓄滿率超過50%，3月下旬蓄至25.16 m的蓄滿率超過60%，4月上旬蓄至26.16 m的蓄滿率達(dá)68.1%。另外，正常蓄水位提高1.0，2.0，3.0 m后，相應(yīng)興利庫容分別增量882萬，1 879萬m3和2 978萬m3，水資源增量可觀。

（2） 防洪安全影響。青山水庫春天汛前有桃花汛，2010年3月初3 d連續(xù)最大3 d降雨量達(dá)到了132.1 mm，水庫最大出庫流量達(dá)265 m3/s。汛前非汛期以工程安全、下游防洪安全、調(diào)度安全為前提，確保將抬高后的正常蓄水位在有限時(shí)間內(nèi)降至汛限水位至關(guān)重要。按照下游控泄流量為200 m3/s（泄洪設(shè)施泄流能力范圍內(nèi)）計(jì)算，2 d內(nèi)可將庫水位從調(diào)整后的正常蓄水位25.16 m預(yù)泄至汛限水位23.16 m，如果按照下游控泄流量為100 m3/s計(jì)算，3 d內(nèi)可將庫水位從調(diào)整后的正常蓄水位25.16 m預(yù)泄至汛限水位23.16 m，確保4月15日前將庫水位降至汛限水位。多年水文數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，非汛期上游來水不足以影響庫水位從正常蓄水位預(yù)泄至汛限水位的預(yù)期時(shí)間。

（3） 大壩安全影響。統(tǒng)計(jì)2005～2010年庫水位不小于提高的正常蓄水位天數(shù)（見圖8），正常蓄水位提高1.0，2.0，3.0m，分別有年均140，59，16 d超越運(yùn)行，超越概率分別達(dá)38.4%，16.2%，4.4%，大壩安全性態(tài)良好，反映出提高1.0，2.0，3.0m方案的大壩安全性態(tài)均有保障。利用近期水庫大壩安全鑒定情況，對(duì)調(diào)整后的特征水位條件下水庫大壩安全情況進(jìn)行論述，大壩滲流、結(jié)構(gòu)、抗震、金屬結(jié)構(gòu)等安全性是滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的。

（4） 庫區(qū)影響。青山水庫庫區(qū)與上游臨安市泄洪渠道錦溪相連，當(dāng)正常蓄水位提高2.0 m時(shí)，庫水一定程度上向錦溪（臨安市向青山水庫的泄洪渠）倒灌，但由于錦溪泄洪渠道自上而下縱坡較陡，且出口渠段處于低洼地帶，復(fù)核后提高2.0 m引起的倒灌不影響錦溪正常泄洪。由于倒灌水面高程位于錦溪泄洪渠道設(shè)計(jì)水位以下，倒灌水對(duì)泄洪渠結(jié)構(gòu)安全不造成威脅。

2.2.3 調(diào)整方案的效益與風(fēng)險(xiǎn)分析

青山水庫正常蓄水位提高1.0，2.0，3.0 m調(diào)整方案，按照節(jié)1.3對(duì)方案中各指標(biāo)進(jìn)行分析，得出青山水庫正常蓄水位調(diào)整方案效益與風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析結(jié)果（表4）。采用人為經(jīng)驗(yàn)綜合判斷方法權(quán)衡不同方案的效益和風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，3種方案效益均明顯、風(fēng)險(xiǎn)可控。但考慮到同一地區(qū)調(diào)整正常蓄水位尚屬首例，同時(shí)考慮該水庫為杭州市龍頭防洪工程，決策時(shí)偏于保守考慮取第2方案（即提高2.0 m至25.16 m）作為推薦方案，對(duì)水庫防洪安全、庫區(qū)淹沒、工程安全、水庫管理等不存在明顯影響，增加1 879萬m3蓄水量，水質(zhì)指標(biāo)最大可改善23%，且經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間歷史水位考驗(yàn)。

2.3 方法評(píng)價(jià)

本文將建立的已建壩正常蓄水位調(diào)整論證技術(shù)，應(yīng)用于青山水庫工程，對(duì)其正常蓄水位提高必要性、調(diào)整后的影響進(jìn)行了分析。通過風(fēng)險(xiǎn)效益分析確定提高2.0 m至25.16 m作為推薦方案。通過本案例驗(yàn)證，構(gòu)建的論證指標(biāo)體系系統(tǒng)，論證方法合理，風(fēng)險(xiǎn)效益評(píng)估方法有效。

3 結(jié) 語

由于新建壩設(shè)計(jì)理論不適合對(duì)已建壩正常蓄水位調(diào)整進(jìn)行分析論證，故充分利用水庫歷史蓄水?dāng)?shù)據(jù)開展已建壩正常蓄水位調(diào)整技術(shù)論證更為合理。本文構(gòu)建已建壩正常蓄水位調(diào)整論證分析指標(biāo)體系和分析方法。將已建壩庫和周邊影響對(duì)象作為一個(gè)系統(tǒng)，以上游、庫區(qū)、大壩、下游為論證對(duì)象，提出正常蓄水位調(diào)整必要性評(píng)價(jià)、調(diào)整后影響分析、效益風(fēng)險(xiǎn)分析的正常蓄水位調(diào)整論證框架體系。

采用系統(tǒng)集成方法學(xué)研究手段，提出已建壩正常蓄水位調(diào)整必要性論證的6個(gè)一級(jí)、14個(gè)二級(jí)指標(biāo)及其分析方法，調(diào)整后影響論證的7個(gè)一級(jí)、23個(gè)二級(jí)指標(biāo)及其分析方法，構(gòu)建了調(diào)整方案風(fēng)險(xiǎn)效益分析方法，并應(yīng)用于杭州青山水庫案例。應(yīng)用結(jié)果表明，論證指標(biāo)體系和論證方法合理有效。

建議進(jìn)一步對(duì)已建壩正常蓄水位調(diào)整后的庫區(qū)環(huán)境生態(tài)影響定量論證技術(shù)進(jìn)行研究，并研究風(fēng)險(xiǎn)效益分析中不同風(fēng)險(xiǎn)、效益評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定方法。

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（編輯：李 慧）

Study on argument method for normal water level adjustment of constructed reservoir

ZHANG Shichen1，LI Kai2，LUO Quanfu3，JI Wenjuan4

（1.Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China； 2.Hubei Provincial Administration of Fushui Reservoir，Huangshi 435222，China； 3.Hangzhou Qingshan Reservoir Management Department，Hangzhou 311305，China； 4.Dam Safety Monitoring and Termite Control Center of Hubei Provincial Department of Water Resources，Hubei Flood Control and Drought Relief Rescue Corps，Wuhan 430070，China）

Abstract：

Adjusting the normal water level of a constructed dam is an effective measure for further exploring the potential capacity of water resources from the reservoir，but there is no reliable demonstration analysis method at present.By using hydrology，dam safety theory，dam risk theory and ecological environment theory，the influential factors and the characteristics for the normal water level adjustment necessity of a constructed reservoir were studied，and the characteristics of the factors，such as the flood control safety，engineering safety，reservoir submergence safety，reservoir bank structural safety，reservoir water environmental safety after normal level adjustment were analyzed，and the method system of normal water level adjustment for constructed dams was established.An index system of 6 first-class indicators and 14 second-class indicators for the necessity demonstration，and a system of 7 first-class indicators and 23 second-class indicators and its analysis method for the influence evaluation after adjustment were obtained.The risk-benefit analysis method was constructed，which was applied to Qingshan Reservoir in Hangzhou City，Zhejiang Province.The recommended plan of increasing the normal level of Qingshan Reservoir by 2.0 m indicated that the evaluation system and method were reasonable and effective.

Key words：

constructed dam；normal water level；necessity demonstration；profit-risk analysis；Qingshan Reservoir