抬高董铺水库分期蓄水位的可行性分析

王志翔，胡 萌

(1.安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230022; 2.青岛市水利局，山东 青岛 266071)

抬高董铺水库分期蓄水位的可行性分析

王志翔1，胡 萌2

(1.安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230022; 2.青岛市水利局，山东 青岛 266071)

文章结合董铺水库运行实践，对洪水进行合理分期，对不同抬高分期蓄水位方案进行调洪计算，通过大坝安全复核、淹没影响分析，确定水库各分期蓄水位。在此基础上，计算了水库的兴利效益。

分期蓄水位;防洪任务;洪水调度;兴利效益

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.016

1 水库概况

董铺水库位于合肥市母亲河——南淝河上游，地处城市西北近郊。水库控制流域面积207.5km2，总库容为2.49亿m3，是一座以城市防洪为主，结合供水等综合利用的大(2)型水库工程。水库正常蓄水位28.0m，汛限水位27.5m［1］。汛期兴利库容0.67亿m3，非汛期兴利库容0.75亿m3，详见图1。

图1 董铺水库所在流域水系示意图

董铺水库建成50多年来，部分建筑物工程老化等问题非常突出。2008年实施了董铺水库泄洪涵洞除险加固工程，2009年实施了溢洪道扩建工程，2014年董铺水库大坝经安全鉴定为一类坝。

水库防洪采用1000年一遇设计，可能最大洪水(PMF)校核。相应 1000年一遇设计洪水位31.2m，PMF校核水位 34.3m［2］。坝顶高程36.0m，防浪墙顶高程37.0m。

2 背景和有利条件

2.1 背景

目前，董铺水库和附近的大房郢水库共同承担着合肥市防洪、供水任务。董铺水库、大房郢水库作为合肥市“大水缸”，近5年年均供水量3.7亿m3左右，董铺水库年均径流量4380万m3、大房郢3880万m3，尚有约3亿m3水量引自淠河灌区。大量水资源外购，一方面加大了供水成本，增加了财政压力，另一方面也对灌区等其他部门用水构成压力。规划2030年两库承担的年供水量将达6.0亿 m3，区域供水压力会更大［3］。近几年，董铺水库为了减少汛期弃水和引水频次，多次在超引、超蓄状态运行，为工程运行埋下安全隐患。

为满足日益增长的城市用水需求，解决工程超引、超蓄带来的安全隐患，研究抬高董铺水库分期蓄水位十分必要。

2.2 有利条件

(1)董铺水库经除险加固后，运行状况良好，于2014年经安全鉴定为一类坝。

(2)董铺水库建设年代早，原正常蓄水位为29.9m、汛限水位为29.85m。移民和征地淹没处理高程控制线已达30m。1975年河南“75.8”大水后，水库加固设计的汛限和正常蓄水位调整为27.5m和28.0m［4］。

(3)董铺水库溢洪道原为实用堰，2012年在溢流堰中段建设了一座深孔闸，加大了水库泄流能力。

3 方案研究

3.1 水库防洪安全影响分析

3.1.1 水库的防洪任务

本研究是在保持水库防洪任务不变的前提下进行的，董铺水库是一座以防洪为主，结合供水等综合利用的大(2)型水库工程［5］。水库的防洪标准为:1000年一遇洪水设计，按可能最大洪水(PMF)校核。

董铺水库、大房郢两水库防洪保护对象是下游合肥市城区及南淝河下游圩区，合肥市防洪标准为100年一遇，防洪控制点东门站相应安全泄量为800m3/s，南淝河屯溪路桥下游圩区防洪标准为20年一遇，东门站相应泄量为510m3/s［6］。

3.1.2 分期洪水

为研究抬高董铺水库分期蓄水位方案，需对董铺水库设计洪水进行分期［7］。现状分期为，6月15日～9月15日为主汛期，其余时段为非汛期。本次拟根据历年逐日、逐月、逐年不同历时最大降雨量散布图，对分期洪水进行进一步划分，分为主汛期(6月15日～9月15日)，副汛期(5月1日～6月9日，8月21日～10月10日)，非汛期(1月1日～4月30日及10月11日～12月31日)三个分期。

3.1.3 洪水调度原则

合肥市防洪标准为100年一遇，防洪控制点东门站相应安全泄量为800m3/s;南淝河下游圩区防洪标准为20年一遇，东门站相应泄量510m3/s;董铺水库与大房郢水库联合调度。董铺水库100年一遇以下调度规则见表1。

表1 董铺水库100年一遇及以下调度规则

100年一遇以上洪水按水库自身防洪安全进行调节，董铺库水位超过31.5m时，泄洪涵洞关闭，溢洪道敞泄。

3.1.4 方案分析

根据拟定的防洪调度原则，经调洪计算，各方案调洪成果见表2。

根据调洪成果，方案选择时要同时满足以下2个条件。(1)满足水库自身防洪安全，对于设计和校核洪水，坝顶高程和防浪墙顶高程要满足安全超高要求。(2)不新增水库淹没影响，董铺水库、大房郢水库人口房屋迁移线分别为30m、29.7m，按淹没处理设计规范，迁移线高程应高于蓄水位至少1m且高于20年一遇洪水位，即董铺分期最高蓄水位不应高于29m，同时汛期蓄水位在28.5m以下。

表2 董铺水库不同方案调洪成果

综合上述要求，董铺水库推荐抬高蓄水位方案为:主汛期28m，副汛期29m，非汛期29m。

3.2 大坝安全复核

董铺水库坝顶超高计算结果为:设计工况超高2.70m，校核工况超高为1.75m。

董铺水库1000年一遇设计洪水位为31.4m，PMF校核水位为34.3m。坝顶高程综合考虑设计洪水位、校核洪水位情况，董铺水库坝顶高程应不低于34.3m;防浪墙顶高程不低于36.05m［8］。董铺水库现状坝顶高程为 36.0m，防浪墙顶高程为37.0m，水库坝顶超高能满足规范要求，董铺水库抬高分期水位不会影响大坝安全。

3.3 淹没影响分析

董铺水库建设年代较早，土地、人口淹没迁建线均为30.0m。

根据合肥市董铺水库、大房郢水库水源保护区规划，一级保护区范围总面积40.1km2，其中董铺水库30m高程及以下的陆域和水域面积21.9km2。水库二级保护区面积约121.9km2［9］。一级保护区及其外侧200m以内的村庄全部搬迁，二级保护区内村庄集中搬迁，合并。整治后一级保护区内将建成全生态绿色湿地，二级保护区内以林木、苗圃为主。董铺水库分期抬高蓄水位不会新增库区淹没损失。

4 兴利效益分析

利用长系列径流(1955～2013计59年)资料，董铺水库、大房郢水库联合调度进行兴利计算。现状及规划供水量分别采用4.7亿m3、6.0亿m3。当库水位降到26m时，从淠河干渠引水充库，充库流量25m3/s。充库水位原则上为拟定的分期水位，考虑到防汛需要，充库停止水位与拟定的分期水位之间应预留一定空间，以免造成腾空防汛库容时过多弃水。兴利效益计算结果见表3。

表3 董铺水库抬高分期水位兴利计算结果

由此可知，抬高分期水位后多年平均可减少弃水450万 m3，也可以减少从其他地方调引客水。主汛期、副汛期、非汛期可以分别增加调节库容800m3、1800m3、1800万m3。

抬高董铺水库分期蓄水位对拦蓄当地径流，减少弃水、提高洪水资源利用率效益明显;同时有利于减少客水调引次数，减少输水损失，提高调水效率;也可以为城市应急供水提前储备更多的水量，大幅提高供水安全保障。

5 结论

经分析，在保证董铺水库自身防洪安全及下游防洪任务不变的前提下，以不新增水库淹没为控制条件，董铺水库分期蓄水位抬高方案为:主汛期28m，副汛期29m，非汛期29m。抬高分期蓄水位，不会影响现状大坝安全，不需要增加新的工程，不会新增库区淹没损失;可以多拦蓄利用当地径流，减少从其他地方调引客水。可提高当地天然径流的利用率，增强对外部引水的调控能力。

［1］韦文荣，沈捷.董铺、大房郢水库泄洪对下游河道及城市影响分析［J］.治淮，2006(07):15-17.

［2］安徽省水利水电勘测设计院.合肥市董铺水库防洪标准复核报告［R］.合肥.2013.

［3］中国城市规划设计研究院.合肥市城市供水发展专项规划［R］.合肥.2013.

［4］安徽省水利水电勘测设计院.董铺水库加固工程设计［R］.合肥.1978.

［5］GB50201-2014.防洪标准［S］.

［6］安徽省水利水电勘测设计院.合肥市城市防洪规划［R］.合肥.2011.

［7］卢晓燕，郑雄伟，吕中明.周公宅水库与皎口水库汛限水位联合动态控制初探［J］.水利规划与设计，2007(03):12-15.

［8］朱方亮，吕朝阳.五强溪水库扩大防洪库容初步研究［J］.水利规划与设计，2015(10):41-51.

［9］徐春雷，詹红丽，韩松，张正东.合肥市董铺、大房郢水库饮用水源地污染源调查及防治对策［J］.水利科技与经济，2013 (06):32-35.

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2015-12-17

王志翔(1982年—)，男，工程师。