宝鸡峡林家村水库大坝洪水调度方案初探

2016-05-15周军胜李小莉

陕西水利 2016年3期

关键词：底孔林家库容

周军胜李小莉

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局林家村枢纽管理站陕西宝鸡721001）

宝鸡峡林家村水库大坝洪水调度方案初探

周军胜李小莉

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局林家村枢纽管理站陕西宝鸡721001）

本文根据研究区域的水文条件，分析了研究区暴雨洪水的特点，结合林家村水库大坝的基本状况和防洪指标，在考虑水库防洪调度基本任务和原则的基础上，通过建立调度比较模型，选取较好的调度方案，然后结合当前情况进一步优化，得到了林家村水库洪水调度方案，并通过水情和工情监测系统加以保障，可为该水库的防洪调度工作提供依据。

林家村水库；洪水调度方案；水情和工情监测系统

1 工程概况

宝鸡峡林家村水库位于宝鸡市以西11km的渭河峡谷出口处，是一座以农业灌溉供水为主，兼顾防洪、发电和渭河生态基流生态给水的中型水库。水库库区回水长度14.5km，坝顶高程637.6m，总库容5000万m3，整个工程属中型Ⅲ等工程，由大坝主体工程、坝后电站、铁路防护工程和库区淹没处理工程四大部分组成。大坝为重力式砼坝，工程水库枢纽由拦河坝、溢流中孔、排砂底孔、灌溉孔、发电引水孔及坝后电站等组成。

2 水文条件及雨洪特征

渭河径流主要由降水补给，流域降水在地区分布上有较大差异，降水地区分部不均，林家村水库入库径流完全呈天然状态，流域年降水量自东南向西北递减，山区多平原少，多年平均降水量440mm～607mm，多年平均径流15亿m3，其中汛期占年径流45.4%，且含砂量高。①暴雨特征。受稳定的西太平洋副高压影响，水库以上渭河流域易形成大暴雨，从时间上看，大暴雨多发生于每年（7月～8月），陇东发生较早，5月中旬开始，9月下旬结束；从空间上看，暴雨多发生在葫芦河流域，期间暴雨频繁、强度大、雨量多，易形成暴雨洪水。②洪水特征。水库以上渭河流域的洪水主要来自黄土丘陵区内的支流，特点是峰高、量大、含砂量高、猛涨陡落、历时短。洪水主要集中于汛期（7月、8月占到全年的71%，5月、6月占13%，9、10月占16%），季节性变化明显。

3 水库防洪指标

水库防洪标准按50年一遇洪水设计，设计洪水位625.9m，设计洪峰流量6040 m3/s； 500年一遇洪水校核，校核洪水位635.2m，校核洪峰流量9720m3/s，100年一遇洪水位626.9 m。水库正常蓄水位为636m，汛期限制水位630.00m（6月1日～10月31日）。其运行水位在626.0m～636.0m（正常蓄水位）范围内变动。

设溢流中孔5孔，设计泄洪流量3590m3/s，校核泄洪流量6620m3/s；排沙底孔3孔，右坝段设置两个底孔，左坝段设置一个底孔，设计泄洪流量2450m3/s，校核泄洪流量3100m3/s；灌溉孔最大引水流量65m3/s，发电引水孔最大引水流量58.89m3/s，最大工作水头24m。

图1 林家村渠首水库水位～库容关系曲线

4 调度分析

水库的防洪调度可根据是否需要考虑下游的防洪安全分为两类，本文中渠首工程基本不承担对于下游的防洪任务。

本水库调度任务：全力保障下游灌区安全引输水，兼顾防汛、发电，渭河生态水供给，确保枢纽大坝安全。

本水库调度的原则：不承担调洪蓄洪任务。汛期水库调度运用按照“蓄清排浑、汛期控制水位”的运行方式，遵循“能引则引，能蓄则蓄，不能引、蓄则退，确保枢纽工程安全，敞泄排沙保库容及汛期兴利”等原则进行调节运行。

4.1 调度计算

根据调度原则，以汛期水库蓄水量累计最大为目标，每旬库容增加量为变量，然后按照水库防洪指标添加约束条件，建立调度模型。

基本方法：根据以往水库调度的经验，制定若干个调度方案（汛期调度方案），每个方案包括三个程序，每个程序有对应的流量以及泄洪方式，根据入库流量和泄洪量对应的库水位变化，查找水位～库容曲线，得到每旬库容增量，然后计算各方案每旬库容增加量，求和得到各方案的汛期水库蓄水量累计值，其最大值所对应的方案就是在保证水库安全前提下，尽量蓄水的汛期调度方案，每个程序对应的洪峰流量和泄水方式就是该方案的具体调度方式。

本文在具体计算时以旬为单位计算。

式中：V旬——为水库每旬增加的库容；

n——为汛期的旬数。

通过入库流量以及相应的水位资料，可知旬初和旬末的水位Z初、Z末，查询水位～库容关系曲线，便得到相应库容V初、V末，然后计算V旬，即可求出相应的库容累积量f（V旬）。

约束条件：V旬=V末-V初；

式中：Z死——水库死水位；

Z校——水库校核洪水位；

V死——水库死库容；

V总——水库校核洪库容。取水库三个典型年的汛期入库流量和水位资料为依据，根据经验制定3个汛期调度方案，按照上述方法进行比较计算。对三个方案的结果进行比较，选蓄水量累计值最大的方案。

4.2 方案优化

因为上述计算是在已知入库流量和调度程序的前提下所做的比较，因此得到的方案还需做进一步调整才能更好的适应当前的汛期调度需求。根据坝前来水来沙情况、水库当前水位和库容以及汛期的降水气象预报，并结合上述计算结果中各个时段水库的下泄流量及方式，在考虑各泄流设施基本情况的基础上，微调具体的泄洪水位和时间以及相应的泄洪方式。在汛期的不同阶段，还可以根据实时库水位、河源水情沙情、暴雨预报等情况，在洪水入库前合理开启中、底孔提前泄库，在洪峰到达大坝之前提前腾空库容，确保洪水安全下泄。最后，在保证水库安全的情况下，可适当拦蓄洪水。

5 水库洪水调度方案

5.1 调度程序一

当库水位在汛限水位以下，采取闸门控制泄流方式，入库洪峰流量小于或等于1000 m3/s时，左、右排砂底孔全开，最大可宣泄洪水1028 m3/s；当入库洪峰流量：1000m3/s＜Q≤3600 m3/s，10年一遇洪水标准时，依次开启左、右排砂底孔和部分中孔进行联合泄洪，最大可宣泄洪水3802 m3/s，下游河床水位在608.5m～609.8m。由宝鸡峡管理局负责林家村渠首水库的调度运行。

5.2 调度程序二

当库水位在汛限水位，入库洪峰流量：3600m3/s＜Q≤6040 m3/s，50年一遇洪水标准时，提前开闸泄水、腾空库容，3个排砂底孔和5个泄洪中孔全开敞泄，最大泄洪流量可达7800 m3/s，库水位最高可达625.1m，下游河床水位在609.8m～611.3m。由宝鸡市防汛指挥部或者水库联防指挥部负责调度和指挥抢险。

5.3 调度程序三

当库水位在汛限水位，入库洪峰流量大于6040m3/s时，洪水将超过50年一遇设防标准，立即全部开启中、底孔所有闸门敞泄洪水，最大可宣泄洪水9720m3/s，其库水位最高可达634.2m，下游河床水位将在611.3m～613.05m。立即报告省防汛办和宝鸡市防汛办，并且与省防汛办和宝鸡市防汛办保持密切联系，同时迅速组织将人员和重要物资撤离到安全地带，并立即开启左、右排砂底孔和5个泄洪中孔泄库，在洪峰到来之前提前将水库全部放空，敞泄洪水。

6 防洪保障系统与管理

水库防洪调度还需要相关的防洪保障系统：①水库水情监测系统。林家村水库使用的渭河河源水情（洪水）的信息主要从上游174km处的北道水文站、75km处的拓石水文站获得。报汛方式：通过防汛电台、报讯电话，以及移动通信工具形式传报汛情。②工情监测系统。对于渠首水库的调度运行情况，应及时报告宝鸡市防汛抗旱指挥部。省防总、宝鸡市防汛指挥部、水库管理站应按照水位信息应各司其职。

做好天气及洪水预报气象部门要加强对灾害性天气的监测和预报，水库管理单位要密切联系上游北道、拓石水文站，及时掌握上游渭河水情（洪水）动态收集掌握气象、水情信息，确保汛情上传下达及时、准确，为科学调度提供依据。

做好水库闸门操作，提高泄洪能力合理调节水库中、底孔闸门泄洪，当水库发生超标准洪水时能够及时降低库水位，水库泄洪流量原则上不能超过下游河段的行洪能力，确保下游河段不发生严重的工程洪涝灾害。