天古崖水库运行管理的问题与对策

2018-03-25闫夏娇

山西水利 2018年10期

闫夏娇

（山西省水利水电科学研究院，山西太原 030002）

20世纪50年代后，国家大兴水利，山西省修建了许多中小型水库。由于受当时资金及技术条件限制，建成后的水库坝体质量差、防洪标准低。21世纪初，全省对病险水库进行了除险加固。为找出除险加固后水库运行管理存在的问题，研究充分发挥水库效益的相应对策。以兴县天古崖水库为例，对除险加固后的水库运行管理状况进行分析探究。

1 天古崖水库概况

天古崖水库坝址位于兴县木崖头乡石槽村，于1976年10月竣工并投入运用，后期经过除险加固。控制流域面积1 897 km2，总库容达到2 409万m3，兴利库容1 315万m3，设计洪水位940.71 m，校核洪水位945.63 m，正常蓄水位942 m，汛限水位937 m。主体工程按50年一遇洪水设计，120年一遇洪水校核。

水库枢纽由大坝、溢洪道、输水洞、泄洪洞和水电站等五部分组成。大坝为浆砌石重力墙式堆石坝，最大坝高69.5 m，坝顶高程1 031.5 m，坝顶长206 m，宽4 m；是岚漪河上的一座以防洪为主，兼顾灌溉、防洪等任务的中型水库。

2 水库运行管理存在的问题

2.1 防洪、兴利能力不足且矛盾突出

在水库除险加固二期工程建设时，由于自筹资金不到位，原设计的溢洪道安装橡胶坝项目并没有实施。水库设计兴利库容为2 409万m3，但由于未安装橡胶坝，最高蓄水位只能到溢洪道底板高程937 m，达不到正常蓄水位942 m，达不到兴利库容标准。从2008年除险加固工程完工至今，能基本保证城市供水；由于农田灌溉大部分还在使用机电井，对库水需求量未达到设计需水量，所以暂且可以维持。随着地下水位逐渐下降，地表水需求量的加大，水库现有兴利用库容将不能满足要求。

水库在遭遇防洪标准以内洪水时，应该考虑下游河道安全，实行控泄，使下泄流量小于等于河道安全泄量。因为橡胶坝未安装，防洪能力不足，而且下游河道行洪能力较差，当来水量大于下游河道现状承受能力时，水库无法使泄量小于河道过流能力。如果降低汛限水位，增大水库防洪能力，兴利用水将受到影响。

2.2 洪水预报能力、水文测控能力差

水库上游没有水文站，难以获取水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水化学等水文要素资料。水雨情观测只能依靠大坝站观测，洪水预报能力差。大坝观测站只能观测本站区域内水雨情，无法知道流域内水雨情。水库流域内75%的面积为石山区，产汇流速度快，水库防汛很被动，无法主动采取有效的防御措施。

2.3 河道防洪能力与水库防洪调节不配套

每年汛期，水库调度泄洪非常困扰，原因主要是河道防洪标准不达标。河道原设计防洪标准为20年一遇，只能通过100 m3/s的流量，有的地方甚至没有河道，最大只能通过15 m3/s左右的流量。即使水库提高防洪能力，河道防洪标准达不到5%的防洪能力，水库正常调节泄洪也会影响下游安全。

2.4 水库水资源利用率低

从2008年除险加固工程完工到2017年，水库年平均来水量1 219.31万m3，年平均弃水量为937.55万m3，水利用率只有23%。虽然存在因工程建设需要放空水库的情况，但总体看来水库水资源利用率低。

2.5 水库淤积库容逐年增大，有效库容逐年减小

根据二期初设测算，水库多年平均淤积量为10.6万m3，到2020水平年，水库淤积库容为521万m3。淤积库容的增大使水库有效库容逐渐减小，兴利库容与防洪库容都会相应减小，兴利、防洪会受到很大影响。

2.6 现代化管控能力弱

水库自动化设施缺乏，仅有一套自计水位计，仅能观测水位。目前还采用原始的雨量筒观测降雨。水库不具备洪水预报、工程监控、信息检索及水库调度等现代化应用系统，不能实现全局统筹管理，现在仍然沿用老旧的人工处理模式，达不到精准、高效的要求。

3 对策及效果

3.1 完善水库及河道工程措施

3.1.1 溢洪道安装橡胶坝

根据除险加固二期工程原设计，在溢洪道进口设置充水式橡胶坝，内压比1∶2，坝顶高程942 m，与正常蓄水位齐平，坝高5 m，长35 m。橡胶坝基础宽度10 m，厚度2 m，两侧坝墩高8.5 m，厚1 m，宽10 m。

橡胶坝安装后，兴利库容达到设计标准1315万m3，可以保证设计需水要求。水库防洪能力也相应提高。

3.1.2 整治河道

对河道进行清淤疏浚、加固、新修河堤等，使其达到20年一遇的设计防洪标准。

根据河道现状，河堤线走向基本维持现状。为保障行洪需要，对堤岸进行防护，并对河道进行疏浚。

河底纵坡根据河道天然纵坡确定。河道断面采用复式断面，主槽为梯形断面。迎水面采用铅丝石笼护坡，背水面采用草皮护坡，对弯道凹岸岸坡采用石笼护脚，新建大堤高于现状地面。

河道工程配套后，水库就可以正常进行防洪调度。水库汛限水位为937 m，当遇到标准以内洪水时，水库按下游有保护对象方式进行调度，开启输水洞及泄洪洞闸门实行控泄，使下泄量Q泄≤安全泄量Q安，也就是最大泄量小于等于598 m3/s，使水库水位保持937 m，如果来水流量大于最大下泄流量，则水库水位升高，水位升到的最高值为防洪高水位。

3.2 提高防洪能力与水资源利用率

水库安装橡胶坝后，蓄水能力增强，可增加库容447万m3，年弃水量相应减小，径流利用率为60%，利用率仍然不高。水库下游原设有一座高6 m、长86 m的溢流坝。将此溢流坝改建加高，仍采用开敞溢流型式，结构简单、管理方便。如此既可增加水资源利用率，解决水库库容减小的问题，还可以起到缓洪、滞洪作用，减轻河道负担。

3.3 上游增设水文站

在水库控制断面上游处，河道顺直匀整的河段，设立水文站基本站。设立水文站后，可以观测水位、流量、泥沙、降水、蒸发、地下水、水温、冰情、水化学等水文要素的变化，为水库提供可靠的水文资料。

在水库上游设立水文站，及时提供准确、可靠的水文情报预报，为水库防洪提供切实可靠的水雨情即时资料，便于水库采取有效防洪措施。有供水任务时，可以随时了解水库水质情况。此外，还可以掌握泥沙淤积等情况。

3.4 水库自动化监测系统建设

水库信息自动化监测系统，主要由现场检测设备、远程监测设备、通信平台和监测中心四部分组成。

现场检测设备，由水位计（超声波水位计、雷达水位计、投入式水位计等可选）、翻斗式雨量计和工业照相机组成，负责计量水库水位、降雨量数据，并对水库现场进行拍照。

远程监测设备，即水库监测终端（太阳能供电型）。负责采集现场检测设备检测到的数据和图片信息，并通过GPRS网络将现场信息传送给监测中心。

通信平台，包括GPRS网络和Internet网络（监测中心需办理固定IP）。水库的水位、降雨量数据和现场图片，经GPRS网络传输到Internet公网，并通过固定IP地址传送给监测中心服务器。

监测中心，包括交换机、服务器、UPS电源等硬件设备，以及操作系统、数据库、水库监测系统等软件。

水库自动化监测系统充分整合软、硬件设备资源，可对水库实现全天候远程自动监测，可完整记录水库各数据的动态变化过程。可显示水库测点的最新水位、当前降雨量、累计降雨量、现场照片等，实时展现水位、降雨量动态曲线。可定时更新监测数据和现场照片；可手动问询各测点的水位、降雨量数据，可远程拍摄水库现场照片。当水库水位高于汛限水位或低于死水位时，系统通过弹出提示框、发出报警、向相关责任人发送报警短息等多种形式提示报警信息，并自动拍摄现场照片传送给监测中心。责任人可根据相关信息作出决策。