平陆县大河庙水库调度规程分析

2022-06-06张瑞洁

中国资源综合利用 2022年5期

张瑞洁

（运城市水利勘测设计研究院，山西运城 044000）

大河庙水库位于黄河一级支流六里河上游，地处平陆县圣人涧镇。水库始建于1971年11月，1977年10月竣工蓄水，是一座以防洪、供水及农业灌溉为主要功能的小（1）型水库。流域属温带大陆性季风气候区，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，四季分明。全年受季风活动影响，一般每年10月至次年5月，盛行西北季风。多年平均降水量为678.9 mm，大部分集中在6—9月。年最大降水量为1 017.8 mm（2003年），最小为379 mm（1997年）。年平均气温为12.5 ℃，最高气温为40 ℃，最低气温为-11 ℃，无霜期为240 d 左右。流域内无水文测站，属无资料地区。

大河庙水库控制流域面积为43 km，均为变质岩山区，森林覆盖面积占流域面积的50%左右。水库承担下游农田灌溉任务，同时拦蓄上游洪水，保护下游村庄、农田、人口、公路交通干线和企业的防洪安全。枢纽工程由大坝（包括溢流段和非溢流段）、2 个泄洪排砂洞、2 个灌溉洞组成。洪水下泄主要按溢流堰及泄洪排砂洞同时泄洪的调度运用方式进行。水库设计洪水位（930.96 m）的泄流量为486.4 m/s，校核水位（933.15 m）的泄流量为795.77 m/s。

1 调度条件与依据

1.1 水库安全运用条件

1.1.1 水库各水工建筑物安全运用条件

一是一般原则。水工建筑物应按设计规定的条件安全运行。特殊情况下需要超限运用时，应经原设计单位及相关部门论证同意；做好各项水工建筑物的安全监测，对安全状况进行评价，随时掌握运行状况；水工建筑物的维修、养护应坚持“经常养护，随时维修，养重于修，修重于抢”的原则，尽量使各种隐患消除在养护阶段。

二是安全运行要求。运行期间，应对大坝的稳定性（裂缝）、渗流、变形（位移）等进行监测；对坝址区两岸坝肩区渗漏与稳定情况、道路交通情况、观测设备等有关项目进行检查或跟踪监测，以准确预测大坝工作性态，确保大坝安全运行；泄水设施运行过程中，应按设计要求对过流建筑物的水力学特性进行监测，对泄水设施运行的工作状态进行观察，发现异常情况时及时处理，并上报有关部门；汛前应对泄水建筑物进行安全检查，保证汛期安全运行。汛后可根据需要，对消能区内的冲刷程度及下游河道的排水情况进行安全检查。

1.1.2 金属结构设备安全运用条件

大河庙水库泄洪排砂洞与灌溉洞均有2 处，采用压力钢管输水。一是一般原则。金属结构设备按设计规定的条件安全运行，满足工程施工及逐步发挥综合效益的要求；做好金属结构的安全监测，对安全状况做出评价，随时掌握运行状况。二是安全运行要求。运行期间要求金属结构无变形、裂纹、锈蚀、气蚀、油漆剥落等现象；闸阀框架及面板无变形，无歪扭，启闭灵活；闸阀机械转动部分润滑油充足，螺栓无松动。

1.1.3 水库调度过程中的工程安全监测与巡视检查

大河庙水库结合大坝具体情况，设置安全监测内容，包括大坝上下游水位观测、大坝位移观测和大坝渗流观测。监测要求如下：监测人员要严格按有关规范和规定的程序认真观测；对于每次的观测情况，要做好详细记录和资料整编，并及时整理存档，每年的观测资料要装订成册。

巡视检查内容涉及4 个方面。一是大坝。坝体检查中，注意有无裂缝、渗漏、剥蚀、冲刷、磨损、气蚀及脱碱等现象；伸缩缝止水有无损坏，填充物有无流失；反滤排水设备的渗水有无骤增骤减及浑浊现象；坝肩岸坡及坝趾有无集中渗漏等。二是溢流坝。巡视检查中，注意溢流堰、边墙、底板等部位的混凝土或砌石有无裂缝、磨损、冲刷气蚀等破坏现象。三是冲沙洞。巡视检查中，注意闸门、启闭机有无变形、裂纹、锈蚀、气蚀、油漆剥落、磨损、振动以及焊缝开裂、铆钉或螺栓松动等现象，闸门启闭是否灵活，有无振动。四是放水涵洞。巡视检查中，注意阀门、钢管有无变形、裂纹、锈蚀、气蚀、油漆剥落、磨损、振动以及焊缝开裂、铆钉或螺栓松动等现象，止水设备是否完好，阀门启闭是否灵活，有无振动。

从巡视检查类型来看，大坝巡视检查分为日常巡查、定期观测、年度详查、定期检查和特种检查五种类型。

1.2 水库运用参数及主要指标

水库的运用参数及主要指标是指导水库运用调度的依据，未经批准不得任意改变。大河庙水库的工程技术指标如表1 所示。

表1 大河庙水库的工程技术指标

水库调度运用的基本资料包括3 个方面。一是泥沙资料。大河庙水库无泥砂观测资料，由于流域植被较好，洪水含砂量较低，水库向下游排砂的效果不明显，用水库实测淤积量推算水库的平均年来砂量，自1977年10月蓄水至2004年，水库实测淤积量为16.7 万m。二是库容、水面面积与水位资料。水位与库容、水面面积成正相关，随着水位的不断增加，库容和水面面积不断扩大。三是洪水与调洪演算成果。本次洪水计算成果采用《山西省暴雨洪水计算实用手册》的计算结果，如表2 所示。大河庙水库调洪计算结果如表3 所示。

表2 大河庙水库洪水计算成果

表3 大河庙水库调洪计算结果

1.3 水文气象情报预报的方式与要求

大河庙水库水文气象情报预报分为短期预报和中长期预报。一是短期预报。短期预报应做洪水预报和退水预报。洪水及退水预报包括暴雨区间、强度、洪峰流量、洪峰到达时间及洪峰消退时间，其间要进行合理调洪，演算出库流量，预测水库水位、下游河道水位等。在汛期，建立专用有线电话和电脑网络报汛体系。大河庙水库执行24 h 值班制度，大河庙灌区管理站根据实测雨量过程做出短期预报，并把结果上报给平陆县防汛抗旱指挥部，作为防洪调度依据。二是中长期预报。中长期预报运用长系列历史资料，采用周波分析法进行推算，以气象部门的天气趋势预报作为参照，对汛期、枯水期分别预报，并根据天气预报结果进行实时修正，预报入库流量误差不超过20%。

2 防洪调度

2.1 防洪调度任务与原则

2.1.1 水库防洪调度的任务

大河庙水库防洪调度的主要任务是：调蓄洪水，以保证枢纽工程安全度汛，保障下游3 个村庄、1 500 人、80 hm耕地的防洪安全，保障东沿河公路、平曹公路（平陆县城至曹川镇）两条交通干线和关窑煤矿等企业的防洪安全。

2.1.2 水库防洪调度的原则

调度方案的制定必须遵循水库设计方案的原则；从防洪与灌溉来看，必须坚持优先满足防洪的原则；严格执行县乡（镇）防汛抗旱指挥部的调度指令。

一是水库防洪调度的时段。大河庙水库以防洪、供水及灌溉为主，为年调节水库，根据水文气象特性，汛期为6—9月。二是水库防洪限制水位。针对大河庙水库所处流域暴雨洪水在汛期的特点，进入汛期后，保证水库水位不高于汛限水位（923.88 m），6—9月实行库水位动态控制，10月库水位可以蓄到928.65 m（溢流堰顶）。

2.2 防洪调度方式

2.2.1 水库防洪调度方式

大河庙水库应根据工程现状和调度运用经验，研究确定防洪调度指标。

一是防洪运用标准。大河庙水库按=3.3%标准设计，设计洪水位为930.96 m，设计洪峰流量为588.8 m/s，设计下泄量为294.13 m/s；按=0.5%标准校核，校核洪水位为933.15 m，校核洪峰流量为928 m/s，校核下泄量为789.47 m/s。大河庙水库的汛限水位按923.88 m 控制，汛期主要由大坝溢流堰和泄洪排砂洞同时泄洪，溢流堰顶高程为928.65 m。

二是调度权限与执行程序。根据坝前特征水位及建筑物泄流量，采取相应的调度方案。

当汛期发生设计标准=3.3%以内的洪水时，若库水位超过汛限水位（923.88 m），未达溢流堰顶，入库流量小于12.6 m/s，则利用泄洪排砂洞闸阀调节，洪水随来随走；若库水位超出汛限水位（923.88 m），未达设计洪水位（930.96 m），入库流量大于12.6 m/s 却未达到588.8 m/s，则大河庙灌区管理站将2 个泄洪冲砂洞工作闸阀全开泄洪，将水位降至汛限水位（923.88 m）。

当汛期发生设计标准=3.3%以上却未达到校核标准=0.5%的洪水时，大河庙灌区管理站将2 个泄洪冲砂洞工作闸阀全开泄洪，并通过大坝的14 孔开敞式溢流堰进行泄水，将库水全力排泄，同时上报圣人涧镇政府，由镇政府协同水行政主管部门制定抢险方案和措施，并向下游影响范围内的所有工矿、村庄和道路管理部门发出警示。

当汛期发生达到校核标准=0.5%的洪水，而且水位不再上升时，库水全力排泄。大河庙灌区管理站的管理人员持续观察库前水位变化情况及溢流堰下泄情况，圣人涧镇政府立即上报平陆县防汛抗旱指挥部，由平陆县防汛抗旱指挥部发布险情报告，组织抢险指挥人员到达现场，备足防汛物资，做好抢险准备。通知下游群众做好转移的准备工作，并保持联系。

当汛期发生达到校核标准=0.5%的洪水，而且水位有持续上升的趋势，即超过校核洪水位（933.15 m）时，平陆县防汛抗旱指挥部发布警报，抢险队伍将准备的抢险物资运送到坝上，进行防汛抢险，加高大坝非溢流段，密切监测水位变化，最大限度保证大坝安全。同时，及时通知下游村庄的危险区群众，按提前制定的转移方案，在村干部的指挥下有组织、有秩序地对受威胁区域人员及财产进行转移安置，并在危险区域设置标志，严禁人员入内，确保群众生命财产安全。

2.2.2 应对超标准洪水的基层防御方案

一是汛期前的准备工作。汛前，圣人涧镇政府召开防汛会议，并落实水库防汛抢险组织、防汛物资储备、度汛措施等防汛预案。二是在主汛期到来之前，腾出应有的防洪库容，将库水位降至防洪限制水位（923.88 m）。在降低水位时，应尽可能结合灌溉进行用水，减少弃水。三是主汛期水库的运用，应根据批准的控制运用计划进行。同时，根据洪水的大小和类型，结合上下游对防洪的要求，分析暴雨、洪水的规律，加强调洪演算，提出调度计划的执行意见，机动掌握，灵活运用。四是如遇特大暴雨洪水或工程发生重大险情，危及大坝安全，通信中断，必须采取果断措施，通过各种途径，迅速通知圣人涧镇政府组织下游群众安全转移，同时采取已批准的非常措施，确保大坝和下游设施防洪安全。

3 供水调度

3.1 供水调度任务与原则

3.1.1 供水调度任务

大河庙水库以除险加固初步设计的供水任务为基础，其供水调度的主要任务是：保障平陆县三门镇及圣人涧镇2 万人口饮用水及大河庙灌区1 400 hm农田灌溉需求。

3.1.2 供水调度原则

一是丰水年和丰水期的兴利运用，及时加大用水，减少弃水，提高水资源的利用率。二是枯水年和枯水期的兴利运用，应以综合效益最大化的原则进行调度，一保人蓄吃水，二保农田灌溉。

3.2 供水调度方式

3.2.1 供水执行权限

在供水调度中，要结合气象预报，按照供水期的总需水量及各月份配水比例执行调度。

3.2.2 供水量和取水水位

一是供水量。依据大河庙水库供水目标，农业灌溉用水保证率按50%和75%两种情况考虑，设计最大引水流量为1.75 m/s。一般来说，灌溉供水时间是每年3—7月和11—12月，8—10月基本不需要供水。根据水库管理单位统计，人畜饮水年供水量为8 万m，按平均分配供水原则进行调节；设计保证率为50%的平水年，灌溉面积为1 400 hm，供水总量约为613.63 万m；设计保证率为75%的中等干旱年，灌溉面积为1 067 hm，供水总量约为536.24 万m。

二是供水的取水水位。供水期开始时，根据水库蓄水量和逐月预计来水量，逐月推算水库的月末蓄水量。供水期的最低水位一般不低于死水位（905 m），主汛期最高水位不高于防洪限制水位（923.88 m）。在执行供水计划时，应按长计划、短安排的精神，随时掌握具体情况，加强用水计划管理。水库运行中，最低运行水位不得低于死水位，当遭遇枯水年而库水位低于死水位时，应调整用水计划。

3.2.3 特殊供水需求的供水调度

遇到干旱等特殊供水需求时，大河庙水库服从平陆县防汛抗旱指挥部调度，严格执行平陆县抗旱规划和供水调度方案的调度要求。