某水库防洪调度方案初步研究

2017-07-20江晓锐

建筑科技与经济 2017年7期

摘要：某水库具有城市供水、防洪等综合作用。本文根据工程任务及特点，提出水库防洪调度的任务及原则、水库调度方式。在不同方案洪水调节计算成果基础上，考虑下游城市饮水安全，通过初步分析，提出推荐方案，希望能对类似水库防洪调度起到一些借鉴作用。

关键词：水库；防洪调度；研究

Abstract： The role of a reservoir with a comprehensive urban water supply and flood control. Based on engineering tasks and characteristics， tasks and principles proposed reservoir flood control operation of reservoir regulation. Flood control program in a different calculation based on the results， considering the safety of drinking water downstream of the city， through a preliminary analysis， recommend solutions， hoping to play some reservoir flood control operation similar reference.

Keywords： reservoir； flood control operation； research

1.工程概况

某水库位于W市上游17km处，具有城市供水、城市防洪等综合作用，其正常蓄水位高程比W市中心区高出约223m，被称为“城市头上一盆水”，因而水库的安全关系该市200多万人的生命、财产及市政设施的安全。该水库正常蓄水位1082.4m，相应库容3100万m3；死水位1071.52m，调节库容2802.5万m3；设计洪水位为1086.08m，相应库容为4953.7万m3；校核洪水位1087.44m，相应库容5784万m3。工程地震设防烈度Ⅷ度，主要建筑物工程级别为1级，次要建筑物为3级。洪水标准按千年一遇设计、万年一遇校核。

2.水库防洪调度的任务和原则

2.1水库防洪调度的任务

W市现有非农业人口183万人，城市等级为Ⅰ等，属特别重要城市，流域防洪规划中确定城市防洪标准为200年一遇。根据流域整体防洪布局，W市城市防洪任务主要由D水库承担，D水库建成以前，先由本水库承担部分防洪任务，本水库同时承担下游城市供水任务。

目前上游D水库尚未建成，因此，本水库防洪调度的任务为通过水库汛期合理调度，满足下游W市既定防洪保护目标，在此基础上，兼顾水库兴利要求，尽可能提高水库供水量。

2.2防洪调度原则

（1）调度方式应简便可行、安全可靠、具有可操作性，判别条件简单明确。

主要通过水位控制预留防洪库容，以实现汛期水库防洪调度。各分期洪水时段选择不同的汛限水位进行控制。

防洪限制水位线以下至死水位线之间的兴利调度区，按下游兴利供水要求控制运行；防洪高水位线以下至防洪限制水位线之间的防洪调度区，按拟定的满足下游要求的防洪调度方式运用；防洪高水位线以上至校核洪水位线的水库防洪调度区，按保证大坝安全的调度方式运用。

（2）防洪调度应充分考虑不利因素，确保防洪安全。

对工程设计工况（P=0.1%）及校核工况（P=0.01%）进行复核，在不高于原工程设计洪水位及校核洪水位的前提下最终确定各分期汛限水位。

（3）在保证水库自身防洪安全及W市城市饮水安全的前提下，水库适当承担下游城市防洪任务。

本水库下游防洪对象主要为W市主城区，防洪标准200年一遇。根据流域整体防洪布局，W市防洪任务主要由上游D水庫承担，但目前该水库尚未投入运行，而本水库防护能力达不到200年一遇标准，同时，本水库承担着W市的城市供水任务，鉴于此，在保证W市城市饮水安全基础上，本水库只能适当承担下游W市的防洪任务。

3.水库调度方式

（1）W市城区洪水主要由本水库下泄流量形成，因此，采用固定泄量调度方式，水库防洪允许泄量60m3/s。

（2）水库由保证下游防洪安全调度转为保证大坝防洪安全调度的判别条件为防洪高水位1083.10m。

防洪高水位线以下至防洪限制水位线之间的防洪调度区控制水库下泄流量不大于防洪允许泄量60m3/s；防洪高水位线以上至校核洪水位线的水库防洪调度区，按保证大坝安全的调度方式运用，根据水库泄流能力采用敞泄方式调度，但控制最大下泄流量不能大于之前入库最大洪峰流量，避免人造洪水。

4.分期洪水调度

4.1方案拟定

通过初步分析，本水库调节库容最多只能防御50年一遇的洪水。考虑到本水库同时承担着W市的城市供水任务，如果承担过重的防洪任务，则会对城市饮水安全造成重大影响。鉴于此，拟定了防御重现期10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇洪水4组方案。

4.2分期洪水

水库所在W河洪水具有分期变化规律，汛期为尽可能的少占用水库兴利库容，本次研究考虑分期进行洪水调度，分为前汛期、主汛期、后汛期3期，时段分别为6月20日～7月10日、7月11日～7月31日、8月1日～8月20日。

4.3洪水调节计算

（1）起调水位

起调水位按照满足防洪目标和满足自身防洪安全分别确定：

1）满足防洪目标起调水位以防洪高水位1083.10m为基准，根据承担下游防洪任务及目标反算起调水位。endprint

2）满足自身防洪安全起调水位以洪水位不高于设计洪水位1086.08m及校核洪水位1087.44m为控制试算起调水位。

3）起调水位不高于正常蓄水位。

在上述起调水位基础上，将各种工况相应最低起调水位确定为防洪限制水位。

（2）调洪原则及泄洪方式

1）当洪水来临，天然入库流量Q入小于水库允许泄量q允（60m3/s）时，来多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，维持汛限水位不变；

2）随着洪水流量增大，当Q入大于q允但库水位低于防洪高水位时，下泄流量仍控制不超过水库允许泄量；

3）随着入库洪水流量的继续增大，水库水位达到并超过防洪高水位，按泄洪建筑物的泄流能力下泄，但控制不大于之前最大入库洪峰流量，水库水位继续上升；

4）随着入库洪水开始逐渐减小后，水库水位上升速度减慢，当泄洪建筑物泄流能力等于入库洪水时，水库水位达到最高水位；

5）随着入库洪水流量的继续减小，水库仍按照泄洪建筑物泄流能力下泄，以使水库水位尽快下降至汛限水位，准备迎接下一场洪水。

（3）调洪成果

通过洪水调节计算，不同防洪调度方案分期特征水位成果见下表。

结合上表分析可知，水库不同防洪调度方案分期特征水位呈现如下规律分布：

1）各防洪调度方案前汛期、主汛期、后汛期的汛限水位呈现“凹”字型分布，并且前汛期汛限水位均不低于后汛期。前汛期的汛限水位除方案四略低外，其他三方案均与正常蓄水位1082.40m相同。主汛期、后汛期的汛限水位均随着防御重现期的增大而降低，其中方案一至方案三降幅较小，方案四的汛限水位较方案三大幅度降低，主汛期、后汛期分别降低了3.67m和1.48m。

2）各防洪调度方案前汛期、主汛期、后汛期防御重现期洪水对应的水库最高水位均不高于水库防洪高水位1083.10m，满足下游防洪任务及目标要求。

3）各防洪调度方案前汛期、主汛期、后汛期设计洪水对应的水库最高水位均不高于水库设计洪水位1086.08m，满足水库自身防洪安全要求。

4）各防洪调度方案前汛期、主汛期、后汛期校核洪水对应的水库最高水位均不高于水库校核洪水位1087.44m，满足水库自身防洪安全要求。

5.防洪调度方案选择

5.1从水库防洪安全分析

各方案均满足水库自身防洪安全要求。

5.2从占用兴利库容情况分析

各方案主要在主汛期占用水库兴利库容，随着防洪标准提高，各方案占用兴利库容的程度逐渐加大，其中方案一和方案二影响兴利库容相对较小，方案三和方案四明显增加，且影响程度较大。

5.3从城市供水安全角度分析

从历年供水情况分析，方案三和方案四将会对W市饮水安全产生影响。

结论：本水库在承担防洪任务同时，将会对城市飲水安全造成一定影响。通过初步分析，4组方案中方案一和方案二占用水库兴利库容相对较小，对城市供水影响程度相对较低。在考虑W市饮水安全基础上，本水库最终选择防御重现期20年一遇洪水的防洪调度方案。

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