庞庄水库运行管理存在问题及对策

2018-03-27孙彦芳

山西水利科技 2018年4期

孙彦芳

（山西省晋中市太谷县庞庄水库管理处山西太谷 030800）

20世纪70年代，国家大兴水利，许多中小型水库修建于那时。由于当时资金及技术条件限制，水库建成后坝体质量差、防洪标准低。21世纪初，国家对病险水库进行了除险加固。除险加固后的水库运行管理状况究竟如何，本文以太谷县庞庄水库为例进行了分析，找出了水库运行管理存在的问题，并提出了相应对策。

1 庞庄水库概况

庞庄水库位于黄河流域汾河支流乌马河上，坝址位于山西省晋中市太谷县庞庄村。水库始建于1971年8月，1974年11月竣工并投入运用。水库控制流域面积278 km2，建成时总库容1 800万m3。

水库原设计标准为20年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。经过除险加固，防洪标准达50年一遇设计，1 000年一遇校核。总库容达2 300万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。

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，坝高46 m，长350 m。

水库承担着本县50%的供水任务和6 330 hm2农田的灌溉任务，还承担着下游太谷、祁县、清徐三县190.4 km2的防洪任务，是一座综合利用的中型水库。

2 目前水库运行管理存在的问题

2.1 由于溢洪道橡胶坝未安装，防洪、兴利能力皆不足，且矛盾突出

在2004年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1 315万m3，但由于橡胶坝未安装，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，兴利库容不达标。从2008年除险加固工程完工至今10年来，城市供水基本能得到保证，农田灌溉由于灌区很大一部分还在使用机电井进行灌溉，对库水需求量还未达到设计需水量，所以权且可以维持，但随着地下水位逐渐下降，地表水需求量的加大，兴利用水将不能满足要求。

水库最大淹没范围190.4 km2，保护村庄48个，保护太谷县城一座，属于下游有防洪任务的水库。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。但水库在满足兴利用水的情况下，汛限水位设为溢洪道底板高程937 m。溢洪道为岸边开敞式，无闸门控制。由于橡坝未安装，防洪能力不足，而且下游河道行洪能力非常弱，假如水库汛前水位已达到汛限水位，那么当来水量大于下游河道现状承受能力时，水库便无法实现使泄量小于河道过渡能力的控泄措施。

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、水文情况测控能力弱

水库上游没有水文站，水库水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水化学等水文要素资料难以获取。水雨情观测只能依靠大坝站观测，洪水预报能力弱。大坝观测站只能观测本站区域内水雨情，对于流域内水雨情无从得知。水库流域面积内75%为石山区，产汇流速度快，如果上游黑峰、黄花岭有汛情，不能预先得知，只有等洪水到达库区才能观测到，使水库防汛很被动，不能主动采取有效防御措施。

2.3 下游对水库提出保护要求，但河道防洪能力差，与水库防洪调节不配套

水库每年汛期调度泄洪时，下游祁县、清徐即频频告急，甚至上报到市防汛部门，不希望水库放水，使水库非常困扰。究其原因，主要是河道防洪标准不达标。

乌马河全长93 km，原设计防洪标准为20年一遇。下游河道从南同蒲铁路以西至南北六门地段，河道成悬河。出县境处南北六门地段，河道只能通过100 m3/s的流量。而进入祁县、清徐，河道更窄，有的地方甚至没有河道，最大只能通过15 m3/s左右的流量。

2014年，乌马河河道治理6 000 m。此次治理根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）及《防洪标准》（GB50201-94），设计洪水标准为20年一遇，计算得设计洪峰流量为598 m3/s。治理范围为太谷县申奉便桥上游到南同浦铁路桥长1 547 m及太太路公路桥下游4 453 m河道，主要包括两岸堤坝及护坡修建，河道疏浚。此次治理只是局部提高了河道防洪标准，对于整条乌马河来说，还没能从根本上解决河道行洪问题。

即使水库提高防洪能力，河道防洪标准不达标，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，一味要求水库保护下游安全是不可行的。

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情况（如2014年应急除险加固工程要求空库施工），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、防洪会受到越来越大的影响。

2.6 现代化管控能力弱

水库自动化设施仅有自计水位计一套，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，实现正常调节

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5m，长35m。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，与水库防洪调度相配套

对河道进行清淤疏浚、加固新修河堤等工程，使其达到设计防洪标准20年一遇。

除已治理的6 000 m河道外，对剩余河道，根据河道现状，河堤线走向基本维持现状，根据行洪需要对堤岸进行防护，并对河道进行疏浚，使河道断面满足20年一遇的防洪标准。

河底纵坡根据河道天然纵坡进行确定。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Q泄≤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，即为防洪高水位。

3.2 下游增设溢流坝，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，解决水库因淤积库容减小的难题，又可以起到缓洪、滞洪作用，减轻河道负担。

3.3 上游增设水文站，增强预警能力和水库水文要素监测能力

在水库上游选择石梁、急流、卡口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一线资料，便于水库即时采取有效防洪措施。而且水库有供水任务，随时可以了解水库水质情况。此外，还可以掌握泥沙淤积等情况。

3.4 建成水库自动化监测系统，实现现代化管理

建成水库信息自动化监测系统。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电源等硬件设备和操作系统、数据库、水库监测系统等软件组成。

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，可完整记录各水库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、发出报警音、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。