长潭水库优化调度对永宁江流域防洪作用分析

张晓波，郑雄伟，张 健，陈 成

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

长潭水库优化调度对永宁江流域防洪作用分析

张晓波，郑雄伟，张 健，陈 成

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

长潭水库控制了永宁江流域接近50%的流域面积，但由于多种原因，长期未能发挥应有的防洪作用，水库泄洪对下游防洪能力的影响很大。通过比较水库不同汛限水位的供水能力，提出降低汛限水位，腾出防洪库容，减少下泄流量的调度方案，从而提高下游永宁江的防洪能力。

水库；汛限水位；防洪调度；永宁江

1 基本情况

永宁江是椒江的一条主要支流，主流长83.0km，流域面积889.8km2。永宁江干流上游建有大型水库一处，即长潭水库，其坝址位于潮济以上3.5km，集水面积441.3km2。水库下游自潮济至三江口称为永宁江，干流全长42.8km，其主要支流有九溪、元同溪、龚屿浦和西江，其中以西江为最大[1]（见图1）。

图1 永宁江流域水系图

1.1 长潭水库

长潭水库是台州南片地区唯一的大型水库，总库容7.32亿m3，水量充沛且水质优良，是南片地区最重要的城镇供水水源。水库位于永宁江上游，离黄岩城区25.0km，是一座以灌溉、防洪为主，结合供水、发电、淡水养殖等综合利用的多年调节的大（2）型水库[1]（浙政发2003[3]号文件），也是温黄平原灌区的水利大型骨干工程。长潭水库于1958年10月动工兴建，1962年开始灌溉受益，1964年竣工。2001年之前，由于库区移民问题未能及时解决，且原设计标准偏低，迫使台汛期限制水位降至31.00m，梅汛期限制水位临时降至33.00m，水库不能发挥其设计效益。2002年经浙江省水利厅批准水库进行除险加固，工程于2002年10月开工，2004年6月30日主体工程顺利完工，2005年3月通过了竣工验收。

水库除险加固后推荐水库正常蓄水位36.00m，梅汛期限制水位为36.00m，台汛期限制水位为35.00m。考虑下游永宁江的防洪压力较大，近年来长潭水库控运计划将梅汛期和台汛期限制水位都降低1.00m，即梅汛期限制水位为35.00m，台汛期限制水位为34.00m。

长潭水库目前主要承担台州市南片地区的城镇供水及长潭灌区的灌溉供水等任务。从长潭水库取水的各供水工程称为台州一期、二期供水工程，最大引水规模为77万m3/d。长潭灌区包括台州市区、温岭市的广大平原地区，水库原设计灌溉面积7.00万hm2（105.0万亩）[1]，以种植水稻为主。随着经济社会的发展，灌区农业产业结构不断调整，水稻种植面积减少，经济作物和旱作物种植面积增加，长潭水库灌区目前实际灌溉水田面积约4.24万hm2（63.6万亩）。

1.2 永宁江治理工程

永宁江治理工程是长潭水库的配套工程之一，包括大闸水利枢纽与永宁江河道整治2大项目。永宁江大闸于1998年建成投入运行，闸孔总净宽80.0m，单孔净宽8.0m，闸底高程- 3.00m。永宁江河道治理工程包括长潭泄洪渠至江口约36.0km的江道整治及沿线堤防、沿线3处裁弯取直河段整治、九溪闸等4处中型水闸及其它众多小型涵闸、潮济跨江倒虹吸、前蒋跌水、跨河桥梁等工程。目前永宁江治理工程建设除“八一厂”裁弯工程未实施外，沿线堤防已基本形成，多数涵闸、桥梁工程等已经建成。

2 永宁江干堤防洪能力复核

永宁江治理二期阶段的防洪标准为：乡村段堤防20a一遇，黄岩城关附近堤防50a一遇。即右岸永宁江闸至山头舟为50a一遇，山头舟至潮济为20a一遇；左岸永宁江闸至跃进闸为50a一遇，跃进闸至潮济为20a一遇。本次按照水库除险加固后确定的汛限水位35.00m和调度方式调洪演算，复核永宁江干堤防防洪能力见表1。

表1 永宁江干堤现状防洪能力计算成果表

由表1得出，按照原设计水位对比，头陀 — 永宁江大闸长30.0km范围江段本次复核水位较原二期设计水位要壅高0.80～ 1.30m；考虑堤防超高影响，永宁江干堤整体只有10a一遇的防洪标准。本次复核与原永宁江治理二期设计时的差距，分析原因如下：

2.1 泄洪设施和调度原则不同

永宁江治理初步设计时，水库泄流设置为泄洪洞和溢流堰。泄洪洞为2个，每个最大下泄流量295m3/s；水库溢流堰顶高程36.00m，净宽60.0m，为开敞式溢洪道。水库正常水位36.00m，相应库容4.57亿m3；水库汛期起调水位34.20m，相应库容4.10亿m3。水库调度方式如下：水库水位低于36.00m时，水库启用2个泄洪洞，控制永宁江元同溪汇合口下游断面流量500m3/s ；当水库水位超过36.00m时，溢洪道自由溢流，泄洪洞全开泄洪，以确保水库大坝安全[2]。

长潭水库在除险加固时，泄洪设施改造为5孔泄洪闸，闸底高程33.00m，泄洪闸总净宽50.0m。水库泄洪原则为：“台汛期限制水位35.00m，20a一遇以下洪水最大下泄756m3/s，50a一遇以下洪水最大下泄1022m3/s，超过50a一遇水位，泄洪闸全开泄洪，确保大坝安全”[3]。

由于永宁江治理二期设计在前，长潭水库除险加固在后，故不同阶段水库泄洪调度方式的改变，对永宁江下游的防洪能力影响很大。

2.2 计算边界不同

原永宁江二期治理工程边界采用平均偏不利潮型，未考虑与椒江洪水的组合。按照《永宁江治理二期工程初步设计报告》分析，永宁江闸下采用海门站与马鞍山站插补而得的江口潮型，设计潮型最高潮位3.96m[2]。

本次在水文系列延长后分析，永宁江流域发生较大洪水时，灵江洪水也较大，如2004年永宁江流域洪水相当于66a一遇，同期遭遇灵江7a一遇洪水；1959年永宁江流域洪水相当于46a一遇，同期遭遇灵江24a一遇洪水；2007年永宁江流域洪水相当于24a一遇，同期遭遇灵江9a一遇洪水。而灵江发生较大洪水（超过10a一遇）时，遭遇海门潮位大多数为1～ 3a一遇。根据以上洪潮遭遇分析，推荐永宁江闸下边界选用方式为：永宁江流域20a一遇洪水遭遇灵江10a一遇洪水，椒江河口5a一遇潮位；永宁江流域50a一遇洪水遭遇灵江20a一遇洪水，椒江河口5a一遇潮位[4]。本次复核计算采用的永宁江大闸边界与永宁江治理二期工程初设时的边界对比见图2。由于永宁江河口受洪、潮同时影响，永宁江闸下最高水位达4.99m，最高潮位抬高1.00m ，且永宁江洪水后期受灵江洪水顶托影响较大。

图2 永宁江闸下水位边界对比图（P = 2%）

通过以上分析，永宁江干堤防洪能力达不到设计的乡村段堤防20a一遇防洪标准，城镇段堤防50a一遇防洪标准。其原因在于长潭水库除险加固设计阶段的下泄洪水与永宁江治理二期阶段的上边界洪水未能衔接；且闸下潮位随着系列的延长，与永宁江洪水有高频率遭遇的可能性。当前，永宁江治理工程完成验收时间不久，再对堤防实施加高加固工程尚不现实；同时，长潭水库作为控制永宁江流域面积50%的大型水库，其承担的防洪任务与其功能定位难以匹配。因此，设想对长潭水库的汛限水位和调度方式进一步优化，通过非工程措施实现永宁江流域的防洪达标。

3 水库汛限水位调整的可行性

长潭水库灌区设计灌溉面积为7.00万hm2（105.0万亩），实际灌溉水田面积约4.24万hm2（63.6万亩），其中单季稻种植比例达80%。根据分析，单、双季稻灌溉净定额分别为384m3/亩和550m3/亩[5]，分析水库台汛期汛限水位35.00，34.00，33.00m的相应城镇供水能力（见表2）。

由表2得出，长潭水库作为台州南片的主要供水水源，水库汛限水位由33.00m提高到34.00m，水库平均城镇供水量增加4.8万m3/d，年城镇供水量增加1769万m3，效益是较为明显的；但水库汛限水位由34.00m提高到35.00m，水库平均城镇供水量增加1万m3/d，年城镇供水量增加348万m3，效果已经不明显。这是因为尽管兴利库容增加3350万m3，但水库库容系数已达0.74，可增加供水量非常有限。因此，从水资源利用角度看，水库台汛期汛限水位34.00m是较为合适的。

表2 水库不同台汛期汛限水位相应城镇供水能力比较表

4 水库优化泄洪调度方案

4.1 优化调度方案

长潭水库台汛期限制水位从35.00m降至34.00m，可腾出3350万m3的防洪库容，因此可设想在不影响水库坝高和移民水位的前提下，减少水库下泄流量。经试算分析，“水库汛限水位34.00m，20a一遇以下洪水最大下泄320m3/s，50a一遇以下洪水最大下泄400m3/s，超过50a一遇水位，泄洪闸全开泄洪”的调度方式可以满足设计要求（见表3）。

由表3看出，长潭水库在降低汛限水位，优化泄洪调度方式后，在遭遇水库设计洪水时，5a一遇水库最高水位36.19m，低于征地水位36.50m；20a一遇水库最高水位38.00m，不高于移民水位38.00m；100a一遇水库最高水位39.36m，低于原设计水位39.39m；10000a一遇最高库水位43.01m，与原校核水位一致。

表3 长潭水库优化调度原则前后特征水位对比表

4.2 优化调度方案对下游的防洪作用

按照4.1小节提出的长潭水库的汛限水位和调度方式，水库在调整调度原则前后P = 5%、P = 2%泄洪过程（相应洪水）对比见图3和图4。

图3 水库调整调度原则前后泄洪过程对比图(P = 5%)

图4 水库调整调度原则前后泄洪过程对比图(P = 2%)

由图3、图4可知，水库优化调度后，20a一遇水库最大泄洪流量由756m3/s减小到320m3/s，削峰比例达57.7%；50a一遇水库最大泄洪流量由1022m3/s减小到400m3/s，削峰比例达60.9%。在此泄洪条件下，计算永宁江干流沿线洪水位成果见表4。

表4 水库优化调度对永宁江干流洪水位影响表 m

由表4可知，永宁江干流自潮济以下到跃进闸20a一遇水位降低0.43～ 1.32m，50a一遇水位降低0.60～ 1.82m，效果非常显著。西江闸 — 永宁江大闸江段受河口潮位控制，水库泄流对其影响作用有限。根据GB 50286— 2013《堤防工程设计规范》[6]，堤防高程由设计洪水位和波浪爬高、安全超高确定，20a一遇防洪标准堤防超高约0.72m，50a一遇防洪标准堤防超高约0.82m。按照优化后的水库调度原则计算的永宁江沿线堤防加高高度见表5。

由表5可知，按照水库优化的调度原则，永宁江全线在西江闸以上至坝址长31.0km范围的堤防均无需加高即可达到设计防洪标准，除永宁江大闸附近需加高0.70m外，西江闸 — 大闸长13.5km江段两岸堤防只需加高0.50m即可满足50a一遇防洪标准要求。

表5 水库优化调度后永宁江沿线堤防加高高度表 m

续表5

5 结 论

（1）永宁江干堤现状防洪标准只有10年一遇，尚达不到设计的乡村段堤防20a一遇防洪标准，城镇段堤防50a一遇防洪标准。其原因在于长潭水库除险加固设计阶段的下泄洪水与永宁江治理二期阶段的上边界洪水未能衔接；且闸下潮位随着系列的延长，与永宁江洪水有高频率遭遇的可能性。

（2）长潭水库台汛期汛限水位有进一步降低的潜力。推荐水库台汛期汛限水位由35.00m降低到34.00m，由于库容系数已达0.74，降低汛限水位对水库城镇供水能力影响很小。

（3）水库台汛期泄洪调度原则可调整为：“汛限水位34.00m，20a一遇以下洪水最大下泄320m3/s，50a一遇以下洪水最大下泄400m3/s，超过50a一遇水位，泄洪闸全开泄洪”。

（4）水库优化调度原则后，对永宁江干流防洪作用显著。永宁江干流自潮济以下到跃进闸20a一遇水位降低0.43～ 1.32m，50a一遇水位降低0.60～ 1.82m；出西江闸以下江段适度加高0.50m堤防外，西江闸上31.0km江段均无需加高，永宁江干流全线可达20～ 50a一遇防洪标准。

[1] 椒江志编纂委员会．椒江志 [M]．北京：中华书局出版社，2007．

[2] 吕中明，曾金年，陈志刚，等．浙江省台州市永宁江治理二期工程初步设计报告[R]．杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2000．

[3] 楼银星，彭洪，曾金年，等．浙江省台州市长潭水库除险加固工程初步设计报告[R]．杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2002．

[4] 张晓波，张真奇，张健，等．浙江省椒江流域综合规划(2015-2030)[R]．杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2017．

[5] 马海波，周芬，张真奇，等．台州市引水工程水资源论证报告[R]．杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2016．

[6] 水利部水利水电规划设计总院．堤防工程设计规范：GB 50286—2013[S]．北京：中国计划出版社，2013．

Impact Analysis of Changtan Reservoir Optimal Operation on Flood Control of Yongning River Basin

ZHANG Xiao - bo，ZHENG Xiong - wei，CHEN Cheng
(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Hangzhou 310002，Zhejiang，China)

Changtan Reservoir has a drainage area covering about half of Yongning River Basin，but it has not played a proper role in the fl ood control for a long time.The reservoir’s fl ood discharge tremendously affects the fl ood - preventing ability of downstream.By comparing with its water supply capacity on different fl ood control levels，an optimal operation is proposed to improve Yongning River Basin’s fl ood - preventing ability by lowering the fl ood control level，reducing fl ood discharges.

reservoir；f l ood control level；optimal operation；Yongning River

TV967

A

1008- 701X(2017)05- 0013- 05

10.13641/j.cnki.33- 1162/tv.2017.06.004

2017-07-27

浙江省水利厅重大科技项目(编号RA1501)。

张晓波(1979- )，男，高级工程师，硕士，主要从事水利水电规划设计工作。

（责任编辑 郎忘忧）