陡山水库提高汛限水位的可行性分析

时文东，李传娜，刘　璐（莒南县陡山水库管理处，山东 莒南 276634）

陡山水库提高汛限水位的可行性分析

时文东，李传娜，刘璐
（莒南县陡山水库管理处，山东 莒南 276634）

【摘要】根据陡山水库的具体情况，从设计洪水推求、水库自身防洪调度和安全运行、蓄满率变化、经济效益分析等方面，科学合理地分析论证陡山水库汛期限制水位提高的可行性和必要性。

【关键词】莒南县；陡山水库；汛限水位；可行性

陡山水库建于1959年，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、供水、渔业养殖、旅游等综合利用的多年调节大（2）型水库。随着莒南县经济社会的发展，陡山水库也由原来的只为农业灌溉供水，发展为不仅为农业供水，还为县城和周边居民及工业供水，供水任务逐年扩大，供需矛盾逐渐凸出，已成为莒南县重要的水源地。因此，根据国家颁布的有关防洪标准，在满足水库防洪安全的前提下，合理提高陡山水库防洪限制水位，有效增加水库蓄水，减少汛期弃水，增加工农业供水和水电站发电效益，是十分必要的。

1　　工程概况

陡山水库位于莒南县城北17km，淮河水系沭河一级支流浔河上，水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞、引水隧洞、水电站及其他部分组成。水库控制流域面积431km2，现状陡山水库防洪标准为万年一遇校核，百年一遇设计，死水位108.4m，兴利水位127.0m，汛期限制水位125.3m，设计洪水位 （P=1%）128.25m，校核洪水位 （P=0.01%）131.79m。水库总库容为2.9亿m3(P=0.01%)，死库容0.0114亿m3，兴利库容1.7亿m3，调洪库容1.52亿m3。大坝为黏土心墙砂壳坝，全长631m，最大坝高30.0m，坝顶高程132.5m，闸室段设5孔开敞式平底溢洪闸，闸室总净宽50m，单孔闸门尺寸10m×7.5m（宽×高）。水库下游9km处有莒青公路和大店镇驻地，18km处有兖石铁路，20km处有岚兖公路及下游河道沿岸的工矿企业，共保护农家田5.33多万公顷，人口100多万，地理位置举足轻重。

2　　汛限水位提高的可行性分析

陡山水库防洪标准原设计采用百年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，1986年水库除险加固时，水利部淮委批复的洪水校核标准为万年一遇。按照1994年国家颁布的《中华人民共和国防洪标准》（GB50201-94）和2000年中华人民共和国水利部颁布的《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），陡山水库属于二等二级建筑物，其防洪标准应采用百年一遇洪水设计，两千年一遇洪水校核，此标准下的水库调洪结果与原万年一遇洪水校核结果相比，水库汛限水位可以提高。

2.1设计洪水推求

本次洪水计算采用实测洪水资料、暴雨资料和暴雨等值线图3种途径推算设计洪水，并进行对比验证。

1）在采用由实测流量法推求陡山水库设计洪水过程中，洪水资料采用了1964—2008年共45年的陡山水库实测水文观测资料，洪水资料的系列长度满足水利水电工程设计洪水计算规范的要求；同时流量资料中加入1730年、1914年、1928年和1937年4场历史洪水调查资料，弥补了实际观测资料系列中缺少大洪水资料的不足；本次洪水计算过程中，根据陡山水库建库后实际发生大洪水资料的分析，选取1998年洪水作为典型洪水，该场洪水洪量集中，对水库防洪最为不利。

2）采用由暴雨资料推求洪水时，选用陡山水库流域内陡山、中楼、文疃、黄墩、李家官庄、商家沟6站实测降雨资料经算术平均后求得该流域1951—2006年共56年的面雨量系列，雨量资料系列长度满足规范要求；推求洪水时，汇流计算采用了山东省综合瞬时单位线法，方法合理；与以往由暴雨资料推求的洪水成果相比，本次推求资料系列长度较长，成果的合理性和安全性有一定程度的提高。但陡山水库自建成至今已50多年，流域内实测的暴雨资料中较大暴雨仍然较少，实测系列中，最大24h面雨量也仅有249.4mm，据此系列推算稀遇情况下的水库校核洪水，成果在很大程度上存在着偏小的可能。

3）暴雨参数等值线图法采用的统计参数根据2000年暴雨等值线图查算，计算过程及成果合理、可靠。但由于流域形状狭长，暴雨分布不均衡，等值线比例尺太小，参数查算受人为影响较大。

经分析认为，以上3种方法计算的洪水成果中，从可靠性、安全性、合理性等方面综合考虑，并根据 《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）的要求，采用洪水系列资料推算的成果偏安全。设计洪水成果的选用应充分考虑洪水计算成果的合理性和可靠性，并满足水库防洪安全要求。

经综合分析，选用实测洪水（同时加入历史调查洪水）资料推求的洪水计算成果。洪水计算过程中，分析了洪水资料系列的抽样误差，考虑到实测资料中缺少特大洪水资料的情况，为确保水库防洪安全，对设计洪水增加一定的安全修正值，综合考虑采用10%。洪水成果见表1。

2.2调洪演算与汛限水位的确定

1）调洪演算。现状水库溢洪道为有闸控制泄流，洪水调度方案仍采用山东省水利厅批复的水库防洪预案中的调洪原则：水库洪水调节按20年一遇防洪高水位控泄，下游河道20年一遇安全泄量为1000m3/s，由此推求防洪高水位；当入库流量小于1000m3/s时，出库流量等于入库流量；当水位高于20年一遇防洪高水位时不再控泄，溢洪闸全部自由出流敞泄，以确保大坝安全。由于陡山水库防洪标准由万年一遇降到两千年一遇，为确保水库防洪安全和进一步发挥综合效益，在不提高坝顶高程，不提高20年一遇洪水水位的前提下，起调水位适宜抬高，分别以水位126.5m和兴利水位127m进行调洪演算。表2为陡山水库现状不同频率洪水调洪演算成果表。

表1陡山水库洪峰洪量表

表2陡山水库现状不同频率洪水调洪演算成果表

2）汛限水位的确定。根据陡山水库不同频率洪水调洪演算成果，分别以起调水位126.5m和兴利水位127m进行调洪演算。从表2的设计洪水调洪成果表可以看出：从126.5m起调得到的百年一遇设计洪水位（127.98m）和两千年一遇校核洪水位（130.32m）均低于原核定的设计洪水位（128.25m）和校核洪水位（131.79m），最大下泄流量均低于核定的1843m3/s和3020m3/s；而从127m水位起调，得到的百年一遇洪水位（128.57m）和下泄流量（1974m3/s），两千年一遇下泄流量（3184m3/s）均超过原核定设计洪水位（128.25m）、设计洪水最大下泄流量（1843m3/s）和校核洪水最大下泄流量（3020m3/s）。由此可见，127m作为汛限水位不满足水库防洪安全的要求，126.5m作为汛限水位可满足水库安全渡汛的要求。从安全角度考虑，汛限水位提高1.2m，即从125.3m提高到126.5m是可行的。表3是以126.5m调洪成果与原核定的调洪成果比较表。

3　　汛限水位提高的必要性分析

3.1蓄满率分析

水库蓄满率指水库在多年运行期间，水位在汛期过后达到水库正常蓄水位的年数占总年数的比值。从陡山水库49年（1960—2008年）来的实际运行库水位情况统计看：汛期（6~9月）库水位达到125.3m的比率为51%，非汛期最高库水位达到正常蓄水位127m的比率为8.2%，即水库蓄满率为8.2%。由此可见，汛期库水位达到相应汛限水位（125.3m）的比率（蓄满率）较大，说明该阶段弃水可能性较大；非汛期库水位达到相应汛限水位（兴利水位127.0m）的比率（蓄满率）较小，说明该阶段弃水可能性较小。在这种情况下，如果提高汛限水位，可减少弃水，同时可提高汛后期库水位达到相应汛限水位的比率以及非汛期库水位达到正常蓄水位的蓄满率。按前述汛限水位提高到126.5m估算，水库的蓄满率可提高25%，说明提高水库防洪限制水位能够提高水库的蓄满率，从而能够增加其综合经济效益。

表3起调水位为126.5m与原核定成果比较表

3.2经济效益分析

陡山水库作为沐河一级支流浔河上的最大水库，除了显著的防洪效益外，其蓄水直接灌溉下游2万多公顷农田和为莒南县城居民和周边10个乡镇40多万人口提供饮用水源，放水时可以利用电站发电，年均发电量350万kW·h，经济效益显著。水库汛限水位提高到126.5m后，汛末可蓄水至兴利水位127m，增加蓄水1300万m3，等于一座中型水库的蓄水量。由蓄水量增加年均可增加发电量53万kW·h，提高幅度15%左右，效益可观。

汛限水位提高后，水面将相应扩大，将增加养鱼面积100hm2，年可增加渔业收入40万元。增加的蓄水量，可增加下游灌溉面积200hm2。同时，莒南县境内正在规划的大唐发电工程项目，将于2014年实施完成，预计发电站用水量为5万m3/d，将由陡山水库提供水源。

4　结语

以上分析表明，陡山水库的汛限水位由125.3m提高到126.5m，从防洪安全和汛期是否有水可蓄角度考虑是可行的，从蓄满率和经济效益提高的幅度来看，是非常必要的。另外，陡山水库水文站已装备了水情自动化测报系统，为陡山水库的洪水调度提供了相对准确、可靠的水文预报，也为提高汛限水位后的水库安全度汛提供了保障。

（责任编辑崔春梅）

【中图分类号】TV697

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-04-0007-03

收稿日期：2015-01-17

作者简介：时文东（1974—），男，工程师