三荔水库防洪库容的确定

莫丽红

（黔南州水利水电勘测设计院，贵州 都匀 558000）

水库防洪库容是有防洪任务的水库，为保证下游城市防洪安全而设置的拦蓄洪水的水库容积，具体而言就是防洪高水位至防洪限制水位之间的库容。三荔水库位于荔波县城区上游樟江干流河段，集雨面积976 km2，水库的建设能对县城以上80%流域面积的洪水进行调控，从而有效提高县城抗洪能力。

1 防洪标准

防洪标准是防洪保护对象要达到的抗洪能力。防洪标准高，工程投资大，反之则投资小。防洪标准的确定，必须符合国家规范《防洪标准》，以避免盲目投资。同时规范给出的往往是一个范围值，此时就应结合防洪保护对象的性质、级别、失事后的损失大小以及其他各项上位规划综合确定。

《荔波县城防洪规划》的防洪总体方案是：县城中心城区建防洪堤使其防洪标准达20年一遇，通过建三荔水库蓄洪错峰，提高其防洪能力到50年一遇。因此，三荔水库设计中，县城中心城区的防洪标准直接按远期50年一遇考虑。

2 汛限时段及防洪限制水位

雨源型河流，有明显的季节性。汛期洪峰较大，而其他时期降雨量相对较小，产生的洪峰只有汛期的1/3～1/4，甚至更小。洪水的季节性决定了防洪库容在汛期要求大，枯水期要求小。这就需要研究在汛期防洪库容与其他兴利库容重迭，而枯水期将水蓄到正常蓄水位保证水库的兴利任务。即在汛期时将水库水位降到正常蓄水位以下一定高度用一部分兴利库容防洪，此时对应的水位为汛限水位。确定汛限水位的原则是汛后必须能将水蓄到正常蓄水位不影响水库的供水任务。

汛限时段是由暴雨洪水的特点所决定的，与主汛期对应，如果洪水分级较为明显，可考虑分级设置汛限水位。

三荔水库以樟江上的荔波水文站为参证站，统计荔波水文站1961～2015年历年逐月最大洪峰流量，1月～12月最大洪峰流量成果见表1。将其中洪峰量级较大的5～8月进行频率曲线适线，其50年一遇各月洪水成果见表2。

表1 荔波水文站1月～12月最大洪峰流量成果

表2 荔波水文站5月～8月P=2%最大洪峰流量成果（m3/s）

从表2可看出，虽然仅6月50年一遇洪水大于荔波县城20年一遇洪水2410 m3/s，但5、7、8这三个月的洪峰也较为接近，为安全起见，把5～8月份作为汛期限制水位时段。

三荔水库工程是综合性的水利工程，其功能有防洪，漂流补水及城市供水。汛限时段为5～8月，根据坝址长系列入库径流过程，对各月径流进行排序，及频率分析，成果见表3。从坝址入库径流排序成果表来看，枯水段来水较小，P=90%时8～3月来水均不能满足用水需求。

表3 三荔水库坝址来水及需水过程对照表 单位：万m3

由于三荔水库的供水过程是不均匀的，主要集中在4～10月，其中后汛期9月、10月的用水量已大于入库的来水量，也就是说9～3月这一时段水库没有水可蓄，而且还需要动用兴利库容来满足用水需求，如果采用防洪库容与兴利库容结合的方式，势必减少水库的可供水量。在满足水库供水功能最低正常蓄水位的情况下，只能采用防洪库容与兴利库容完全不结合的方式，即防洪限制水位等于正常蓄水位488 m。

3 洪水组合及安全泄量

防洪保护对象控制断面的洪水过程，本身是一个连续的不个分割的过程。但是根据洪水的成因及传播的特性，可以把它看成是坝址处的洪水过程与区间洪水过程迭加的结果。这就需要考虑洪水传播时间和迭加的方式。洪水传播时间根据传播距离与洪水传播速度推求。洪水迭加方式即洪水组合，一般考虑两种情况，一种是坝址同频，区间相应；一种是区间同频，坝址相应。

安全泄量有两个概念，一个是下游河道的安全泄量，是防洪保护对象不被洪水威胁时下游河道安全过洪能力；一个是满足下游河道安全泄量的前提下，水库允许下泄的最大流量，即水库安全泄量。那么对于下游河道的一个安全泄量，不同组合下，水库有相应不同的安全泄量。有时下游河道防护对象不同，或者河道断面明显过流能力不一致时，会出现不同级别的安全泄量，此时水库对应的安全泄量也有多组。

三荔水库保护对象是荔波县城，县城已按20年一遇防洪标准建防洪堤，其安全泄量为2420 m3/s。水库安全泄量为2420 m3/s减去区间洪峰流量即得，见表4。

表4 三荔水库下坝址洪水遭遇组合分析成果表

由表4知，下游河道安全泄量为2420 m3/s，坝址“坝址相应、区间同频”的洪水组合水库安全泄量为1472 m3/s；“坝址同频、区间相应”的洪水组合水库安全泄量为1580 m3/s。

4 调洪计算

水情测报系统提供水位及流量，作为调度运行的依据，按相应水位控制闸门开度。开闸过程中绝对不允许最大下泄流量大于入库洪峰流量，当洪峰过后，洪水流量减小时应按相反的顺序逐孔关闭闸门，当闸门发生运行震动时，应立即调节闸门开度避开振动区域运行。

三荔水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶泄洪，布置方案为：设3孔12 m×12 m（宽×高）闸门，堰型为实用堰，堰顶高程为481 m，综合流量系数为1.75～1.95。

水库洪水调度原则为：洪水来临时，按来多少泄多少控制泄洪，保持水位在正常蓄水位488 m，按水位涨率大于0.1 m/h时，先打开中孔，然后对称开启两个边孔，控制泄量不大于1580 m3/s，且不大于来量。当水库水位回落时，先关闭左右孔，然后是中孔，直到水位降至正常蓄水位488 m为止。

洪水调洪计算的方法有双辅助曲线法、单辅助曲线法、列表法等，其原理均是水量平衡原理，水量平衡方程式计算公式为：

式中：Q1、Q2为时段始末来水流量，m3/s；q1、q2为时段始末总下泄流量，m3/s；Δt为时段长，h；V1为时段初水库库容，万 m3；V2为时段末水库库容，万m3。

按照水工确定的溢洪布置及拟定的水库正常蓄水位、防洪限制水位进行洪水调节计算，起调水位为488 m，成果见表5。

通过调节计算及分析，坝址对县城防洪不利的洪水组合为“坝址同频、区间相应”。防洪限制水位为488 m，防洪限制水位以下库容为2619万m3，防洪高水位为496 m，防洪高水位以下库容为5037万m3，防洪库容为2418万m3。见图 1、图 2。

表5 三荔水库P=2%洪水调节计算成果表

图1 三荔水库坝址区间同频、坝址相应洪水（P=2%）洪水演算图

图2 三荔水库坝址区间相应、坝址同频洪水（P=2%）洪水演算图

5 结语

三荔水库坝址以上流域面积占了县城以上流域面积的80%，区间流域面积较小，区间洪水不占主导作用，洪水来临时，水库尚可下泄洪水。而对于某些区间流域面积大，区间洪峰流量已接近或达到安全泄量，此时水库需错峰调度。而当区间洪峰流量大于下游安全泄量时，需考虑在区间支流再建防洪水库并研究联合运行及补偿凑泄的调度方式。