陡河水库防洪与供水调度的规范化管理

摘 要：水库的调度工作，必须严格执行调度程序，保证工程管理规范化和标准化，确保水利枢纽安全，充分发挥水库工程的综合效益。

关键词：防洪调度;供水调度;规范化管理

中图分类号：S27 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130022

为了对陡河水库进行科学管理，使陡河水库工程的调度管理标准化、规范化，确保水利枢纽安全，充分发挥水库工程和水资源的综合效益，更好地促进工农业生产和国民经济的发展，陡河水库于2013年6月制定了《陡河水库调度规程》用于指导水库调度的规范化管理。

1 工程概况

陡河水库位于唐山市东北15km处的陡河上游，是一座以防洪为主兼顾生活、工业、农业供水的大（二）型水利枢纽。目前陡河水库防洪标准为千年一遇设计，万年一遇洪水校核，总库容5.152亿m3，其中调洪库容4.414亿m3，兴利库容0.684亿m3，控制流域面积530km2。水库枢纽工程包括拦河坝、溢洪道、输水洞3座水工建筑物。拦河坝为均质土坝，坝顶高程44.0m（大沽高程，下同），大坝全长7364m。其中主坝长1700m，最大坝高25m;副坝长5664m，最大坝高13.5m。溢洪道为钢筋混凝土开敞式溢流堰，堰顶高程34.0m，堰顶宽24m，分2孔，每孔设1扇12m×7m的升卧式平板钢闸门，最大泄洪能力1190m3·s-1。输水洞直径3.6m，进口设2扇平板钢闸门，最大泄量150m3·s-1。水库枢纽最大泄洪能力为1340m3·s-1。

随着唐山市国民经济和社会快速发展，特别是引滦入唐输水工程的兴建以及近年环城水系建设，陡河水库已成为具有防洪、供水、生态等多种功能的综合性水利枢纽。在承担防洪功能的同时，作为市区唯一地表饮用水水源地基础上，还承担着为陡河发电厂、三友化工、曹妃甸工业区、丰南农业灌溉、城市居民生活和环城水系等供水的任务。年均供工业循环水约8亿m3，工业消耗水0.4亿m3，生活用水0.5亿m3，农业灌溉用水0.8亿m3，年均调引滦河水约1.85亿m3。

2 防洪调度

陡河水库调度坚持“安全第一、统筹兼顾”的原则，在保证水库工程安全、服从防洪总体安排的前提下，协调防洪、兴利等任务及社会经济各用水部门的关系，充分发挥水库的综合利用效益。

调度权限：标准内洪水严格执行由唐山市水利局按照由河北省水利厅下达的“河北省大中型水库汛期调度运用计划”进行调度;遇有特殊情况，由河北省水利厅进行协调;采取非常措施时，统一由河北省水利厅下达命令。调度方式：库水位在300a一遇洪水位39.6m以下，当水库至唐山市区区间来水小于400m3·s-1时，只用输水洞泄洪;当区间来水大于400m3·s-1时，水库闭闸错峰以保唐山市和京山铁路的安全;当库水位超过39.6m时，输水洞、溢洪道闸门全开泄洪以保大坝安全。调度程序：当流域平均降雨量超过50mm时，及时作出洪水预报，预报1次入库洪水总量和最高库水位;当流域平均降雨量超过100mm时，预报入库洪峰流量及峰现时间、入库流量过程、次洪水总量、库水位变化情况。预报结果及时上报陡河水库防汛指挥部。当库水位达到34.0m时，上报唐山市水利局，并通知滦州市、丰润区、开平区防汛办公室，并及时预报水位上涨情况。水库泄洪时，需报请市水利局批准，当预泄洪量超过下游河道行洪能力600m3·s-1时，提前上报唐山市水利局，由其负责组织唐山市市区河道监管中心、开平区、路南区、路北区和丰南区做好抗洪准备工作。当库水位超过39.6m时，因输水洞和溢洪道闸门全开泄洪，需提前上报唐山市水利局做好唐山市、丰南区沿河两岸群众避险转移工作，泄洪前利用电视、广播、高音警报鸣号等手段报警。当陡河流域出现强降雨，流域平均降雨量达200mm时，及时向陡河水库防汛指挥部报告，同时加强值班，及时报告水位、流量的实测情况和洪水走势。当库水位超过20a一遇洪水位36m时，启动《陡河水库防洪抢险应急预案》。

2.1 洪水调度实例

2.1.1 2012年汛期降雨过程

2012年陡河水库站全年累计降雨823.6mm，其中汛期6—9月降雨量为608.7mm，占全年降雨量的74%。较2011年整个汛期517.3mm高出17.67%，2012年汛期自产水6437万m3，是2011年自產水1500万m3的4.3倍多，也是近年平均自产水的4.6倍多。2012年汛期累计弃水2600多万m3，是近些年以来弃水最多的一年。按降雨级别（流域平均降雨量）分析，2012年汛期水库以上流域遭遇5次大雨，1次暴雨，2次大暴雨，大雨以上级别降雨量483.68mm，占全部汛期降雨量的79.35%，而且2次大暴雨间隔时间仅为7d，中间还夹有1次流域平均32.45mm的大雨，前期影响雨量大于60mm的连续天数达到17d。这对产流汇流影响非常大，也是2012年汛期自产水量大的直接原因。

2.1.2 2012年洪水过程

对应3次大范围强降雨，陡河水库也出现了3次涨水过程。第1次降雨过程发生在7月21日23∶00—7月22日08∶00，流域平均降雨量114.66mm，最大入库流量为203m3·s-1，库水位由31.50m上涨到31.68m，2d累计上涨了0.18m，次洪水总量300万m3;第2次降雨过程发生在7月28日15∶00—7月29日03∶00，流域平均降雨量128.46mm，最大入库洪峰236m3·s-1，库水位由32.14m上涨到32.71m，库水位2d上涨0.57m，次洪水总量1200万m3;第3次降雨过程发生在8月1日9∶00—19∶00，流域平均降雨量72.84mm，由于受前两场降雨影响，土壤含水率基本饱和，入库洪峰达336m3·s-1，库水位由32.81m上涨到33.45m，库水位2d上涨了0.64m，次洪水总量3000万m3。

2.1.3 2012年洪水调度运用情况

第1次降雨过程：7月21日大暴雨、7月25日大雨，7月28日大暴雨之后预计来水为1200万m3，7月28日18∶00库水位32.14m，经陡河水库防办会商后报请市防办批准自7月29日8∶10开闸放水，输水洞泄水流量25m3·s-1，1h后加大到35m3·s-1，7月31日0∶00闭闸完成预泄500万m3的目标，这是陡河水库建库以来，首次泄洪。第2次降雨过程：7月31日上午河北省政府启动重大气象灾害三级应急响应，唐山气象台31日11∶00发布暴雨黄色预警信号，8月1日陡河流域普降暴雨，流域平均降雨量72.84mm，受前期几次降雨影响，土壤含水率已达到饱合，水库水位上涨迅速，8月1日13∶07库水位达到32.81m，8月2日16∶30库水位达到33.45m，距汛限水位仅0.55m。水库周边鱼池受淹，村民纷纷来访。为确保库区稳定，经过会商并报请市防办批准开闸放水，流量为35m3·s-1;8月3日上午唐山气象台发布暴雨大风黄色预警，台风“维达”入境，8月3—4日唐山市有暴雨局部大暴雨。申请自8月3日8∶00始按当时库水位情况下最大泄量70m3·s-1泄洪。8月4日早上台风“维达”移出唐山市，只影响到唐山市东南沿海，未对陡河流域造成威胁。8月4日6∶30泄洪流量减为5m3·s-1。保持水库来水与弃水基本平衡，库水位在33.00m左右，使水库确保防洪安全的前提下，也充分地利用了雨洪资源。泄洪期间先后变更下泄流量11次，泄水总量2170万m3，在放水期间库区又有降雨发生，来水约176万m3，整个降雨过程洪水总量实测值约为3000万m3，与预报结果基本一致。如果不及时预泄弃水，水库最高洪水位可达33.99m，库区内养鱼池会被全部淹没。

2.2 洪水调度几点经验

2.2.1 熟悉水库的调度运用规程

目前河北省汛期水库的调度权限是按照分级管理和属地管理相结合的原则。河北省水利厅直接管理的3座水库岗南、黄壁庄、桃林口由河北省水利厅直接调度，其余大中库由所在市水利局负责汛期调度，当发生超标准洪水需要启用非常措施或特殊事件时由河北省水利厅统一协调调度。河北省大中型水库汛期调度运用计划每年汛前由河北省水利厅统一审查批准后下发各市执行。调度运用计划明确了水库主汛期的汛限水位、不同标准洪水的控制泄量和水库最高水位。汛期根据预报降雨情况，科学调度洪水。

2.2.2 要熟悉工程运行情况

水库建筑物的特性指标，运行状况工作人员要熟记。水库调度人员必须精通工程运行，多到水库工程现场查看，工程存在的问题、薄弱环节熟记于心，增加感性认识，必须保障水工建筑物安全、泄洪设施启闭灵活、备用电源可靠运行等。掌握河道的防洪标准，过流能力，以及险工、险段位置等。

2.2.3 重点关注大的降雨过程

河北省汛期降雨主要受以下几个气象因素影响：在浙江以北地区登陆的台风;副热带高压的北抬西伸位置和强弱（N300°附近，随季节变化上下100°左右摆动）;极地南下的冷空槽（N600°附近的冷空气随西风带南下切变）;西南季风带的强弱（由印度洋、孟加拉湾附近向东北方向输送的暖湿气流，从每日的气象云图上可以明显看出，2012年7月21日的强降雨就是由西南季风带来的）。“63.8”、“96.8”大水都是这4个因素共同作用的结果。掌握了降雨总量，就掌握了来水量的最大值。水库关注的是水量，根据来水量判断需要多少防洪库容。

2.2.4 准确的水文预报

对洪水进行准确的预报，是进行水库科学调度的前提。水文预报和洪水调度专家需要掌握：径流形成原理、水文水力计算、水文预报等水文专业知识;要熟悉水库上游汇流区域情况;要清楚水库上游主要的控制性水文站点、控制的区域面积以及在整个水库流域的位置，要时刻关注这些水文站的水位、流量情况，以便提前对上游暴雨做出研判，能对某个区域降雨后将会产生多大量级洪水做出大致的判断;要了解历史洪水情况，历次流域暴雨洪水预报的考评结果，及时修正暴雨径流相关关系。洪峰及径流总量与降雨强度、降雨分布以及汇流区域的下垫面条件有密切关系。总降雨量决定洪量外包线的最大值。通过准确的洪水预报得出一次洪水过程的洪水总量、洪峰、洪峰到达的时间。

2.2.5 必须了解水库上游限制高程和下游河道的过流能力和保护对象

水库下游防洪标准一般按3级考虑。Ⅰ级：考虑下游沿河两岸的排涝要求。标准一般定为3～5a一遇，主要依照主槽的过水能力来确定。Ⅱ级：保护河道堤防安全（即保护农田）标准一般是10～50a一遇，依照河道的设计流量来确定。Ⅲ级：保证城镇及交通线的安全。标准为50～100a一遇，按照泄洪后不影响保护对象的安全来确定。同时水库上游征地高程、移民高程的限制也是水库调度必须考虑的因素，水库调度力争做到下游河道不决口，上游不淹地。

3 供水调度

陡河水库的兴利调度原则为：优先保证唐山市城市居民生活用水;其次保证陡河发电厂生产要求最低库水位30.0m和工业生产用水;兼顾丰南灌区农业用水和市区环境用水。

陡河水库的渗漏损失水量与水库的运用水位关系密切，随着库水位的升高，蒸发、渗漏损失量加大。因此，在调引滦河水入库时，库水位控制在33.0m以下运行为最理想库水位。调水时间大约为每年3月上旬、汛前各调水1次，秋季根据汛期来水情况安排调水时间。在调水过程中，尽量避开冬季12月—次年2月冰冻期。

3.1 水质异常事件处理

2016年以来，库区部分水域水草生长异常茂盛，为保障水质并防止水草枯死后对水质造成二次污染，水库精心组织、周密谋划，从6月份开始，加班加点，突击清理，出动船只720余次，清理170万m2水域，圆满完成水草打捞清运任务，有效减缓了水体富营养化进程。

2017年6月，受调水水质影响，大量营养物质进入陡河水库，加之受陡河发电厂温排水导致水体增温的复合影响，陡河水库库区内蓝绿藻指标异常变化。陡河水库供水水质监测中心立即加大了水质监测力度，增加监测频次和密度;增加监测断面和深度;增加流動监测范围;运用科技手段，科学预测水质变化趋势。同时与水调科密切配合，结合下游用水情况，优化供水调度预案。通过先放出库存水，后调入新水;先调新水，后放出库存水;调放结合等方式降低库区水温，增加水体流动性，稀释营养物质浓度，避免了蓝绿藻水华的发生，保证了库区供水水质安全。

2020年7月份以来，唐山市自来水公司向陡河水库反映在原水中导致水体异味的2-甲基异莰醇、土臭素等致嗅物质超标，严重影响居民用水感官，投诉电话增多，水处理成本增加。为此，陡河水库在防汛压力较大的情况下，果断调整优化调度方式，增加库存水量，降低致嗅物质浓度，有效遏止了水质事件发生。

3.2 主要经验做法

严格执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），在无法改变上游水源的前提下，加强监测，依据监测结果提前制定预防措施;虽然2-甲基异莰醇、土臭素等致嗅物质不在《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）范围内，但关乎国计民生，就积极应对，在唐山市水利局运管处的大力支持下，利用调度措施科学治理，效果明显。

充分考虑水质和水量变化，科学制定调度预案，密切与用水户沟通，及时了解用水需求，确保及时、足量供水。

进一步加强水库库区及上游的水质监测工作，充分利用各种技术手段，及时掌握库区水质变化情况，分析变化趋势，完善和演练水污染应急预案，确保库区水质达标。

继续加强库区执法巡查，及时发现和制止各种影响水质和破坏水体生态平衡的违法行为，实现库区水事秩序良好。

参考文献

[1]邵裕年.陡河水库志[M].石家庄：河北人民出版社，1993.

[2]李俊义.陡河水库调度工作手册[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3]唐山市陡河水库事务中心.陡河水库调度规程[R].

（责任编辑 李媛媛）

收稿日期：2020-10-24

作者简介：崔立军（1979-），男，高级工程师。研究方向：水库管理及相关研究工作。