生态建设对石佛寺水库闸门控制运用产生的影响

2014-04-06

水利建设与管理 2014年1期

(辽宁省石佛寺水库管理局，沈阳 110006)

1 水库工程规模作用及运用方式

石佛寺水库是辽河干流唯一一座大型控制性水利工程，坝址位于沈阳市沈北新区黄家乡和法库县依牛堡乡，距沈阳市区约47km。石佛寺水库一期工程总库容约1.85亿m3，保护农田面积287400hm2。工程等级为Ⅱ等工程，永久性建筑物为2级，设计标准以100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，属河道型平原水库。2005年底，主体工程建设任务完成，该工程主要作用及功能为仅有单一防洪、滞洪功能。

2 生态工程建设设计意图

根据省政府、省水利厅明确要求：石佛寺水库不仅要发挥防洪效益，也要发挥综合效益，要尽快蓄水，改善生态环境。石佛寺水库蓄水兴利，意味着改变了水库的运行方式和功能，在不影响正常发挥防洪效益的前提下，根据工程的实际情况和周边的自然条件，考虑蓄水后的影响范围和可操作程度，本着既要形成一定的水面效果，又要尽量减少投资、便于操作的原则，确定蓄水位46.2m的方案。石佛寺水库蓄水试验期间的最主要任务仍然是防洪。在确保完成防洪任务的前提下，为蓄水试验和生态景观建设创造条件。达到改善区域生态环境、改善辽河水质、旅游及景观、提高自身综合效益、为水库蓄水工程实施和综合兴利提供依据的功能。

3 蓄水水位确定依据

库内淹没基本在已征土地范围内。迎水坡增加的防护量不大，蓄水后涉及的库外因素较少，对黄家水源不构成大的影响，不影响明沈公路的正常交通。考虑的主要因素有：坝后浸没问题可通过适当的工程措施解决；库内淹没土地基本在已征地范围内；蓄水后涉及的外因素较少：对黄家水源不构成影响，不影响明沈公路的正常交通。

4 蓄水工程的总体布置

工程总体分为两个功能区：明沈公路以下至水库泄洪闸为湿地生态区；明沈公路以上至原西小河河道(征地边线)为林草绿化区。明沈公路路顶高程为47.5～53.0m。水库蓄水总占地面积22.6km2,其中水面面积 16.13km2,河道回水长度6.6km，蓄水库容1882万m3。

5 生态工程建设内容

辽河石佛寺水库蓄水试验应急防护工程包括6个土建标和7个生物标。工程于2009年2月9日开工，2009年6月16日完工。2009年5～9月对水库进行蓄水试验，蓄水位为46.2m高程，水面面积达到16.13km2，占水库总淹没面积的32%。库区内种植芦苇143 hm2、蒲草32.2 hm2。2010年4～5月种植荷花101.5hm2。

6 蓄水前后调度运用方式变化

6.1 蓄水前防洪调度泄洪闸运行方式

当石佛寺坝址处流量小于5500m3/s时，闸门敞泄，空库运行；发生超过下游堤防允许流量5500 m3/s的洪水时，水库控制放流，使其不超过下游堤防安全流量5500 m3/s；当水库遭遇100年一遇以上设计洪水和库水位超过设计洪水位时，水库控制其泄量不大于最大入库洪峰流量。泄洪闸共16孔，其中“一期工程”13孔参与水库控制放流，3孔关闭或封堵运用。

6.2 水库蓄水后基本运用方式

2009年6月完成了蓄水试验应急防护工程后，对水库进行了蓄水试验。基本运行方式为：汛期空库迎洪，非汛期蓄水。即：汛期蓄水进行实时调度，空库迎洪，满足水库的防洪要求，汛后落闸蓄水。

a. 9月10日～11月14日可蓄水至46.2m水位。

b. 11月15日～3月14日可蓄水至45.0m水位，槽蓄。

c. 3月15日～6月30日可蓄水至46.2m水位。

d. 7月1日～9月9日在汛期分两种情况进行运用。正常期：可蓄水至46.2m水位；洪水期：当天气预报或省防通知未来有大的降雨过程，铁岭站洪峰流量达300m3/s。铁岭站水位明显起涨时，可考虑水库开始预泄实时调度，满足滞洪水库的防洪要求。

6.3 荷花种植工程对工程运用方式的影响

2010年5月完成了荷花种植工程。水库正常蓄水位高程为46.2m，芦苇、蒲草种植高程为45.9m，同时考虑荷花生长季节适宜水深0.8～1.2m，冬季要求种藕位于冰冻层(0.8m)以下，设计种藕种植平均高程45.2m，因此，利用水库调度调节水位，保证水深，并保持土壤湿润，安全过冬的最低库水位为46.0m。冬季农作物已收割，水面结冰，无风浪对水位的影响，因此，考虑0.5m的超高，冬季水库最高蓄水位可放宽至46.5m。为此，需要将水库蓄水后基本运用方式进行调整，将 “11月15日～3月14日可蓄水至45.0m水位，槽蓄”调整为46.0～46.5m。

7 蓄水后闸门控制运用存在的问题

a.大闸门启闭运行方式不合理。大闸门设计挡水高度为10m，闸门设计初衷按滞洪考虑，未考虑小变幅经常性启闭调流。蓄水后，现状控制水位一般变幅在几十厘米以内，闸门启闭运行方式与原闸门结构不配套。由于闸门频繁小开度启闭，导致闸门产生振动，致使闸门水封、启闭设备使用年限减少，运行管理维护费用增加。闸门频繁运用致使运行费用中的电费过大。

b.管理不方便。为控制水位在46.20m附近变化，闸门需要频繁启闭或变化开度，有时需要夜间执行；由于石佛寺水库泄洪闸工作闸门为双扉门，冬季闸门开启难度很大，水库控制水位操作很难做到。总之现状工程管理难度极大。

c.调度运用方式调整的必要性。水库蓄水经过几个月的实际运行，存在闸门启闭频繁、运行方式不合理、管理不方便等诸多问题，为保证水库的防洪安全，合理降低水库运行成本，提高管理水平，合理使用防洪设备，对调度运用方式进行调整是十分必要的。

d.泄洪闸大闸门不具备检修条件。由于石佛寺水库功能由滞洪改为部分蓄水，泄洪闸大闸门不具备检修条件，因此必须设计检修闸门，以保证泄洪闸大闸门的正常运用检修，确保石佛寺水库的防洪安全。

8 闸门控制运用存在问题的解决措施

增设检修闸门。在现状泄洪闸16孔中利用3孔，增设开敞式溢流堰。将工作闸门提升，利用现状泄洪闸检修门槽和预留的启闭设备埋件，加设3扇检修闸门以及启闭设备。检修闸门采用钢叠梁，孔口尺寸12.5m×6.4m，孔口宽度为12.5m，分为3节，高度分别为1.5m、2.45m、2.45m(从上到下)。启闭设备为电动葫芦配自动抓梁。钢叠梁顶面可过流，形成开敞式溢流堰。钢叠梁设计2种形式的单体梁，分别为高2.45m和高1.5m。考虑可能的运用方式，共设6个高2.45m和3个高1.5m的单体钢梁。由钢叠梁组合成不同高度，形成的开敞式溢流堰可以挡水、过流和方便不同条件下的控制运用。蓄水调度运用方式：以自由溢流为主(特别是冬季)、闸门配合控制为辅的方式。改变现状全部利用泄洪闸门控制的方式。具体调度运行原则为：

a.依据水库蓄水基本运用方式，在叠梁堰可调节范围内，最大限度减少大闸门启闭运用，特别是冬季。

b.根据叠梁堰的泄量曲线和实际的堰上运行水头(不超过1.5m)，在非冰冻期，当上游来水量超过110 m3/s(考虑抓梁动水启闭的可靠性和稳定性，取堰上水头1.3m)，运用大闸门进行调节。

c.当上游来水量小于110 m3/s时，通过叠梁堰开启不同孔数调节库水位，以达到或接近目标蓄水位。