玉石水库超标洪水和突发性洪水调度分析

李日芳

（辽宁省江河流域管理局，沈阳 110003）

水文水资源

玉石水库超标洪水和突发性洪水调度分析

李日芳

（辽宁省江河流域管理局，沈阳 110003）

通过对玉石水库设计暴雨洪水及水库设计洪水调节计算，确定了超标洪水和突发性洪水的水库调度方案，为水库防洪、调蓄提供了科学依据。

暴雨；洪水；调度；玉石水库

1 概述

玉石水库位于盖州市矿洞沟镇矿洞沟村境内碧流河上游，发源于盖州市的七盘山。碧流河流经盖州市、庄河、普兰店，在谢家屯注入黄海。控制流域面积313km2，占碧流河流域面积的15%，河长38km，河道比降0.8%，沿途河道堤防现有防洪标准为5年一遇，万福镇为20年一遇。

玉石水库始建于1998年11月，2004年6月1日基本竣工。水库总库容8852万m3，为中型水库，其枢纽工程等别Ⅲ等，永久性建筑物3级，设计洪水标准50年一遇，校核洪水标准500年一遇。枢纽工程由混凝土拦河挡水坝、溢流坝、导流底孔坝段及取水坝段组成，坝顶总长266．5m，最大坝高50．2m。溢流坝段设有开敞式溢洪道，净宽5m×10m，堰顶高程196.0m，设5扇弧形钢闸门，最大泄量1681m3/s；取水坝段设3层取水口，高程分别为173.0，183.0，190.0m，设计引水量为每日12.6万t，其中从取水坝段分出的农业放水孔最大泄水量20m3/s。

2 气象水文

碧流河流域属北温带湿润气候区，春季回暖迅速，多风少雨，夏季气温高降水集中，秋季凉爽，冬季寒冷。多年平均气温9.7℃，极端最高气温36.6℃，极端最低气温-28.1℃。多年平均降水量659.7mm，年内分配不均，6～9月份占全年总降水量73.1%。多年平均风速3.2m/s，最大风速23m/s。

玉石水库水文报汛方式采用水文信息智能传输机报汛，特大暴雨造成水文信息智能传输机失控时，用移动电话报汛。水库水文自动测报系统已建设完成，水库上游设立4个自动雨量测报站，用于汛期雨量和入库流量和入库水量的计算。通过库水位变化及库容曲线反推入库流量。下游32.17km为茧场水文站。

流域的洪水均为暴雨所形成，汛期洪水除具有暴雨的一般特性外，由于受自然地理因素的综合影响，各河的洪水情况也不同，由于暴雨急，洪水汇流时间短，易形成蜂高、量大；一次洪水过程一般3d，洪水的年际变化大。茧场站最大实测洪峰流量3470m3/s（1994年），为最小实测量9.96m3/s（1989年）的348倍。7～8月份发生最大洪峰流量次数占87%。故发生暴雨峰值偏大，来水猛，时间短，极易形成洪水灾害。

3 水库调度运用

3.1 水库设计暴雨、洪水

碧流河流域位于辽宁省南部地区，南靠黄海，西邻渤海，玉石水库在碧流河上游，由于地理位置和地形条件等因素，经常受到各种天气系统的影响，造成降雨量大，强度大，范围广，且降雨时间集中在7月下旬到8月上旬；大暴雨持续时间一般1～2d，最长可达3d。洪量主要集中在24h之内，洪水过程与暴雨过程关系密切。

3.1.1 水库设计暴雨

可能最大24h点雨量PMP24点=780mm。

可能最大24h面雨量PMP24面=715.26mm。

可能最大3d点雨量PMP3点=1.25×PMP24点=975mm。

可能最大3d面雨量PMP3面=894mm。

3.1.2 水库设计洪水

玉石水库最大设计洪峰流量5266.58m3/s，设计洪水过程如表1。

表1 设计洪水过程 单位：m3/s

3.2 水库设计标准及下游保护任务

玉石水库影响范围主要是水库下游的八家子村和四家子村，人口3700人，水田80hm2，旱田400hm2，房屋4000间。水库下游河道防洪标准5年一遇，建成后提高到20年一遇，河道安全泄量为1000m3/s。水库达到设计洪水位时，最大泄量1189m3/s，下游水位166.87m；达到校核洪水时，最大泄量1681m3/s，下游水位167.71m。

3.3 调度原则

在水库运行调度过程中首先要满足观音阁水库防洪要求。考虑到玉石水库蓄水状况，以确保安全防洪和供水安全，并满足各用水户需要供水需求。玉石水库按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，其防洪运用标准已经较高，故水库控制运用防洪标准仍按原设计防洪标准运用。

3.3.1 防洪限制水位的确定

防洪限制水位是水库汛期兴利蓄水的上限水位，玉石水库的防洪限制水位201m，防洪限制水位相应库容7755.8万m3。

3.3.2 水位控制运用方式

水库汛期运用方式以坝前水位作为判别条件，在水位超过201.0m时，开启溢洪道5孔闸门泄洪。

3.4 设计洪水调节计算

根据水库调度原则和设计标准，当主汛期水库水位低于201.0m，水库不泄洪；当库水位超过201.0m时，闸门全部开启，按设计洪水调节。不同频率设计洪水调节成果如表2。

表2 调洪成果

4 超标洪水和突发性洪水调度方案

大坝枢纽工程采用碾压混凝土重力坝。初设时为500年及1000年一遇洪水校核，水库大坝是安全的。

4.1 溃坝流量分析

根据要求，当水库发生可能最大洪水时，需进行大坝稳定、应力计算分析。

坝体稳定计算采用抗剪断强度公式，则

其中，f′=1.0，C′=0.8

挡水坝段坝体稳定及坝基应力计算成果如表3。

表3 挡水坝段坝体稳定及坝基应力计算成果

由计算成果分析，当发生可能最大洪水时，坝体稳定，但坝踵出现了0.05MPa的拉应力。因水库校核洪水标准为500年，可能最大暴雨设计标准超过万年，当水库发生超标准洪水时，属于特殊荷载组合情况，按要求坝体拉应力小于0.27MPa，综上，计算结果满足要求。

根据计算结果分析，玉石水库大坝在最大可能洪水情况下是安全稳定的，不存在大坝溃决危险。因此，对水库下游的影响范围和破坏程度按照最大可能洪水、水库下泄流量确定。

4.2 水库下游防洪任务

4.2.1 影响范围内防洪重点保护对象

玉石水库下游影响范围主要是水库下游的八家子村和四家子村，共计人口3700人，水田80hm2，旱田400hm2，房屋4000间。

4.2.2 影响范围内工程防洪标准及下游河道安全泄量

水库下游的河道防洪标准5年一遇，水库建成后提高到20年一遇，河道的安全泄量1000m3/s。水库达到设计洪水位时，最大泄量1189m3/s，下游水位166.87m；为校核洪水时，最大泄量1681m3/s，下游水位167.71m。

4.3 抢险措施

玉石水库下游受洪水威胁的主要区域是八家子村和四家子村，总人口3700人，根据当地的地形条件确定各村群众转移路线：①八家子村上屯组240户在发生超标准洪水时，按照已经确定的撤离路线，往后山撤离；②八家子河南170户按照确定的撤离路线往南山撤离；③八家子河北210户往后山撤离；④四家子村河北4个小组往后山撤离；⑤四家子村河南2个组往南山撤离。

5 结语

针对洪水可能发生的突发事件，应制定相应应急调度预案。遇超标准洪水时，采取预泄腾空的调度方法，以减轻大坝工程和下游濒险区安全，减轻灾害程度。

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（责任编辑：王艳肖）

Analysis on flood regulation of over standard flood and sudden flood of Yushi Reservoir

LIRi-fang
（Liaoning River Basin Administration Bureau，Shenyang 110003，China）

Based on the calculation of design storm flood and design flood regulation of Yushi Reservoir，this paper establishes the reservoir operation scheme of over standard flood and sudden flood.

rainstorm；flood；scheduling；YushiReservoir

TV122

：B

：1672-9900（2017）04-0029-03

2017-04-28

李日芳（1982-），男（汉族），辽宁沈阳人，工程师，主要从事水利管理工作，（Tel）15841788428。