长潭水库防洪能力提升分析

金海华，陈伟东

（台州市黄岩区长潭水库管理局，浙江 台州 318024）

1 问题的提出

大中型水库是流域、区域防洪体系的重要骨干工程，在防洪减灾中发挥着重要作用，但由于种种原因，浙江省部分大中型水库防洪、调洪库容不能正常使用，防洪能力无法充分发挥，成为流域、区域防洪的一大“短板”。而随着浙江省经济社会持续发展，城市化进程的快速推进，产业集聚现象更加明显，发生同样标准洪水时造成的损失不断增大，经济社会发展对大中型水库防洪作用提出更高要求。因此，对现有大中型水库防洪能力进行恢复提升是十分必要和迫切的[1]。长潭水库是永宁江流域、温黄平原灌区的大型水利骨干工程，对台州市中心城区及其南片地区的防洪减灾有着举足轻重的作用。本文对长潭水库防洪现状进行多角度分析，并从工程措施和非工程措施两大方面来分析防洪能力提升方案。

2 水库概况

长潭水库位于台州巿永宁江上游，其坝址坐落在黄岩区北洋镇长潭村，距黄岩城区中心约22 km，流域水系分布见图1。长潭水库是一座以防洪、灌溉、供水为主，兼顾发电、淡水养殖等综合效益的多年调节大（2）型水库，其流域集雨面积441.3 km2，总库容7.320亿m3；设计正常蓄水位36.05 m，相应库容4.570亿m3[2]。水库梅汛期限制水位35.05 m，相应库容4.230亿m3；台汛期限制水位34.05 m，相应库容3.895亿m3。当前，长潭水库作为台州市最重要的饮用水源地，担负着台州南片3区2市300多万居民生活及工业用水，2016年城镇供水量高达2.330亿m3。

图1 长潭水库流域DEM水系示意图

3 长潭水库防洪现状

3.1 水工建筑物安全状况

长潭水库于1958年动工兴建，1962年开始灌溉受益，1964年竣工。2002年初进行大坝安全鉴定，认定为三类坝后于2002年10月16日开始除险加固工程，2004年6月通过蓄水验收，2005年3月通过浙江省水利厅组织的竣工验收。2012年，浙江省水利厅组织专家进行大坝除险加固后的第一次安全鉴定，主要结论如下：根据SL 252 — 2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》和原设计成果确定长潭水库为大（2）型水库，工程等级为II等，主要建筑物级别为2级，其洪水标准为100 a设计、10000 a校核。经延长洪水系列后复核，100 a一遇设计洪水位39.44 m，最大下泄量1534 m3/s；10000 a一遇校核洪水位43.05 m，最大下泄量3001 m3/s，与原设计成果基本一致。经坝顶超高复核，坝顶高程满足规范要求，水库防洪安全性综合评定为“A”级。另根据《水库大坝安全鉴定办法》、SL 258 —2000《水库大坝安全评价导则》，长潭水库大坝应为“一类坝”[3]。长潭水库管理局每年对各水工建筑物监测数据进行分析，且每2 a委托南京水利科学研究院对监测数据分析1次，近5 a的监测数据分析表明：大坝现阶段安全稳定，工程能按照设计要求正常运行。

3.2 库区上下游情况

永宁江流域面积为889.8 km2，长潭水库控制上游流域441.3 km2，上游为山区，下游则是丘陵平原地区。

长潭水库上游高程38.05 m以下已完成移民，但存在部分擅自回迁人员；库区土地征用线高程36.55 m，然而征地并不彻底，在高程36.05 ～ 36.55 m有21.87 hm2（328亩）土地仍在继续耕种。高程36.55 m以下土地归国家所有，由长潭水库管理局代管，但并未办理相关土地使用证，存在一定纠纷。2014年，台州市政府开始实施长潭水库库区高程38.05 m以下土地租用方案，进行封山育林，以期能解决土地矛盾。根据要求，2017年对水库管理和保护范围重新进行划定。

库区内环库公路路面高程大部分达到40.05 m以上，其中主道路只有少数公路路面高程低于38.05 m，如猢狲岭隧洞至麻车头段，路面高程仅为37.05 m左右。此外，乡村道路高程有部分低于高程36.05 m，如遇较大洪水，库水位超过37.05 m，村道受淹地段较多，将影响村民日常生活，会造成一定的社会影响。库区内有诸多山塘、小水库以及多座小水电设施。经过近几年黄岩区实施的山塘水库加固工程，其中富山、鸟山、英山、下水龟等水库都已经完成除险加固，部分山塘也已经进行处理，还有少部分未经鉴定的山塘水库未进行处理，但不会影响长潭水库防洪安全。

长潭水库下游干流为永宁江，主要城市为黄岩区，当前永宁江实际防洪标准仅10 a一遇。永宁江在黄岩城区通过西江闸与西江水系连通，其二期治理工程已竣工，特别是黄岩八一厂段疏浚拓宽工程的完成，使永宁江全线过流能力有所提高。永宁江末端永宁江排涝闸工程情况良好，设计最大过流能力1500 m3/s。西江水系自南向北贯穿黄岩城区，之前因城区排水系统阻塞严重，导致暴雨期间西江和永宁江的水位差较大，陷入永宁江无水可排而城区积水排不出的困境。经过黄岩区相关部门近几年的努力，此现象得以缓解，黄岩城区的防洪排涝形式正逐年好转。长潭水库发电尾水渠道为江南渠道，渠道总体安全稳定。长潭灌区节水续建配套项目二期、三期、四期的实施，极大地改善渠道运行环境，提高安全保障，不会影响汛期水库发电下泄。

总体而言，经过各级政府和各部门多年努力，长潭水库上游高程38.05 m以下土地通过租用方案，土地矛盾得以缓解，库区道路、电力和通讯等线路高程有所抬高，水库下游排涝问题通过各项治理工程得以改善。因此，长潭水库防洪能力的制约因素有较大改善，但水库“上不能蓄、下不能泄”的问题仍然存在。

3.3 水文监测及洪水预报

长潭水库库区水雨情监测采用南京水利自动化所开发的遥测系统以及浙江水文新技术开发经营公司研制的语润3000平台，每个站点均有这2套设备，采用不同通讯方式进行传输，互为备用，可确保及时、准确地掌握水库流域内降雨情况。长潭水库洪水预报调度系统由河海大学研发，多年运行情况表明，此系统的预报和调度演算精度能达到水库防洪要求。此外，根据实际情况，采用简化“新安江模型”对水库洪水进行早期预测，多年实践表明，此预报方式能满足洪水前期会商需求，与河海大学预报调度系统相结合，可有效保证长潭水库洪水预报调度工作。

4 防洪能力提升方案分析

4.1 工程措施

4.1.1 加强工程安全监测

安全可靠的水利工程是水库发挥防洪作用的基础条件，而有效的工程监测是保证水利设施安全运行的有力保障。长潭水库工程安全监测主要有：坝体表面变形监测、溢洪道边坡变形监测、坝体渗流监测、水文观测以及视频监控。水库自2004年除险加固完工以来，最高洪水位为37.44 m（2016年9月16日），未经历过高水位的考验。因此，对水库自身安全而言，工程措施重点在于对水库大坝工程的安全监测工作，特别是洪水期的大坝监测和巡查工作，以确保大坝安全稳定。2004年，长潭水库建成大坝安全自动化监测系统，并于2015年委托浙江水利水电科学研究院对大坝安全监测系统进行改造，目前系统运行正常，能够满足实时监测需要。2017年，长潭水库新增设1套基于北斗系统的大坝变形监测自动化系统，可实现24 h不间断监测。

根据台州市统一安排，长潭水库在2016年通过台州智慧水务五化管理平台建立运行管理平台。平台主要功能完备，电子台账完整，利用信息化设备开展巡查，并对不同的岗位设置不同的权限。此外，为加强长潭水库运行管理，结合水库创建标准化的契机，重新规范调整大坝、溢洪道、泄洪洞、发电洞等水工建筑物的日常巡查机制以及溢洪道泄洪闸门、发电洞闸门、泄洪洞闸门、溢洪道柴油发电机等设备的巡检流程，以确保各项工程安全运行。

4.1.2 提高水库上蓄空间

黄岩城区至宁溪段省道通车后，库区主干公路高程均达到38.05 m以上，但以前沿库公路仍继续使用，因此这部分高程低于38.05 m的沿库公路路基需要抬高，部分高程低于36.05 m的乡村道路也应争取抬高路基，同时改造电力以及通讯等基础设施，在库水位达到38.05 m时，不影响村民的日常生活。此外，相关政府部门应加快办理由长潭水库管理局管理的库区高程36.55 m以下土地使用证，进一步落实高程38.05 m以下土地的租用方案，避免因水库蓄水带来民事纠纷。通过上述措施，可提高长潭水库上蓄空间，即增加水库有效防洪库容，恢复其原有设计功能。长潭水库“上不能蓄”的问题解决后，水库防洪能力得以提升。

4.1.3 提升下游行洪能力

提升长潭水库下游行洪能力的主要工程措施有：①对长潭水库溢洪道至岩头闸站等过流能力较差的永宁江干流地段进行整治清理；②加快实施永宁江强排工程和黄岩北排工程；③改造永宁江大闸；④加强江南渠道的维护和监测工程。通过以上工程措施来增强长潭水库下游河道的行洪能力，以此解决长潭水库“下不能泄”问题，保证水库能按设计标准运行，提升水库现有防洪能力。

4.2 非工程措施

4.2.1 降低汛期运行水位

2016年14号超强台风“莫兰蒂”与17号超强台风“鲇鱼”期间，长潭水库2次开闸泄洪，泄洪时间共计7 d，总泄洪量达7039万m3，其主要原因是前期库水位处在高水位运行状态。针对此种情况，最为有效的方法是在台汛期通过发电下泄降低水库运行水位，将库水位控制在31.00 ～ 32.00 m，这样可抵御一次400 mm的台风降雨过程，保证水库最高水位不超过36.55 m。此方案在水库既有状态下可显著提升防洪能力，但牺牲了城镇供水和生态用水的保障系数，对于日益增长的供水需求将是新的挑战。

4.2.2 适当承担风险，向上蓄高洪水位

长潭水库对台州市供水量日益增大，除保障城镇日供水量约77万m3外，近些年水库还增加环境用水供给任务。2014年的生态用水量多达2.000亿多立方米，2015年与2016年的生态用水量亦为1.000亿m3左右，迫使水库在汛期保持高水位运行（33.00 ～ 34.00 m）以保障城镇供水和生态用水。此种运行方案，显然增加防洪风险，加大泄洪的机率。因此，城镇和生态环境日益增长的供水需求与水库防洪能力的弱化成为当前长潭水库调度的主要矛盾。

将洪水资源化管理，平衡防洪能力与城镇保障供水以及生态用水之间的关系，保证科学调度的可行性是目前需要迫切考虑的问题。而此问题的核心就是解除水库上下游的制约因素，使得水库运行恢复到设计标准，充分发挥水库的多年调节功能。基于水库当前切实情况，在确保水库大坝安全的前提下，结合洪水资源化的理念[4]，可以考虑承担可控的防洪风险（需进一步洪水风险评估），在洪水期间适当向上蓄高水位[5]。例如选择库水位蓄高至38.00 m，来减少期间下泄水量，在洪水期间也提升防洪能力。由此带来的上游淹没和人员转移损失，在前期的防洪风险分析中加以计算，并在防汛经费中列出相应的赔偿费用，或可引入洪水保险补偿机制。

4.2.3 提升预报调度水平

受制于长潭水库流域的地形因素，使得流域内洪水的预见期短，所以更为精准、先进的洪水预报技术也是当前提升水库防洪能力所需要的。要实现更为有效的预报调度，可从以下几方面入手：①完善水文标准化建设，提高水雨情实时、准确的监测能力；②研制更高精度的水文预报模型以适应库区人类活动造成的影响；③延长洪水预见期，如采用陆气耦合模型，在库区内采用雷达测雨技术提高中小尺度天气系统的监测能力（尤其是雷暴雨），以及借助气象监测大气数据来提高大尺度天气系统的监测能力，以此来延长洪水的预见期，为洪水调度赢得时间。

浙江省目前采用梅汛期与台汛期2个汛限水位来调控汛期水库运行。为进一步实现科学调度管理，可依据已有资料，开展长潭水库汛限水位动态细化控制研究工作，探索水库洪水风险管理模式，使得水库能承担适度风险，从而达到洪水资源化的目的。同时，在条件允许的情况下，可以进一步研究水库河网联合调度操作以优化水库调度。

5 结 语

本文从水工建筑物、上下游环境、水文监测及洪水预报等多角度深入分析长潭水库的防洪现状，并从工程措施和非工程措施2大方面多个层次剖析水库防洪能力提升方案。长潭水库防洪能力提升后，有利于缓解台州市中心城区及南片县市既有水资源供需矛盾，进一步发挥区域防洪的骨干工程作用。本文提出的水库防洪能力提升方案，对于其他水库提升防洪能力有一定的借鉴意义。