跋山水库汛期控制水位分析与运用

刘克金，庄才宝

（沂水县跋山水库管理中心，山东 沂水 276400）

跋山水库位于山东省沂水县城西北，淮河流域沂河干流中上游，是一座以防洪、城市及工业供水、灌溉为主，结合养殖、发电等综合利用的大（2）型水库。水库日供水5万t，灌区有效灌溉面积2.40万hm2，多年平均年发电量907万kW·h。水库枢纽工程由大坝、东西浆砌石坝、溢洪道（闸）、放水洞、电站组成。根据跋山水库历年（1960—2019年）控制运用情况，水库多年运行状况良好。水库流域内，1964年年降雨量及水库来水量均为最大，分别高达1 246 mm、15.79亿m3；水库最大入库洪峰流量为4 460 m3/s，发生在1963年；水库最高水位为178.34 m，最大泄量为1 420 m3/s，均发生于1974年8月14日。跋山水库自建成运行以来，多年平均供水量为2.28亿m3，多年平均弃水量为1.32亿m3。

1 水库汛期控制水位分析

1.1 下游河道安全泄量

根据保护对象的不同，水库防汛调度按两级控制。一级控泄保沂河河堤安全，防洪标准20年一遇，最大安全泄量2 000 m3/s；二级控泄保沂水县城，防洪标准50年一遇，最大安全泄流量为3 120 m3/s。

1.2 汛中限制水位

1）按蓄水兴利要求计算。跋山水库计划为城市生活工业供水17万m3/d，水库灌区现状实际灌溉面积0.67万hm2，水库为沂水县每年生态补水6 400万m3。采用P-III型曲线进行频率分析，50%保证率来水为1.11亿m3，75%保证率来水为5 700万m3。从蓄水兴利来看，50%保证率汛中限制水位定在173.77 m即可满足要求。如果按保证率75%，若要满足兴利要求，汛中限制水位需不低于176.07 m。2）按保下游安全要求核算。按长系列变动用水时历法兴利调洪演算结果，统计水库历年7月末蓄水库容，用曲线拟合法计算水库蓄水概率；按水库蓄水和洪水的组合概率P=5%、P=2%分别推求各种参考汛限水位的洪水频率；采用实测流量法推求上述频率的设计洪水，分别以安全泄量2 000 m3/s、3 120 m3/s为控制条件，采用闸门固定开启高度的方法对入库洪水进行调洪演算，求出最高水位，并与水库20年、50年一遇洪水位进行比较。另以安全泄量为控制条件，自水库防洪高水位起对入库洪水进行反调洪演算，反推汛中限制水位，汛限水位不高于178.00 m。3）按保大坝安全要求核算。按照保大坝安全要求是指在设计标准范围内，入库洪水按照汛限水位起调，水库最高水位不超过设计洪水位。按176.00 m起调，按照固定闸门开启高度的方式，20年一遇安全泄量2 000 m3/s，50年一遇安全泄量3 120 m3/s进行控泄，10 000年一遇校核洪水位为183.99 m，较除险加固报告中校核洪水位184.34 m还低0.35 m，坝顶设计高程及防浪墙顶设计高程亦满足要求。4）汛中限制水位的确定。从兴利蓄水方面考虑，汛限水位要求不低于173.77 m，从保下游和保大坝安全方面考虑，要求汛限水位不高于178.00 m，考虑到173.77 m到178.00 m之间预留一部分库容有利于水库防洪，确定水库汛期限制水位为176.00 m，相应库容22 322万m3。

1.3 汛中允许超蓄水位

参照《水库防洪调度方案编制手册》的有关规定，以及跋山水库现状年长系列来水及调洪演算资料等分析，按溢洪闸固定开启高度2.07 m、3.36 m水库最大控泄2 000 m3/s、3 120 m3/s分别对20年一遇、50年一遇入库洪水进行调洪演算，跋山水库允许超蓄水位初步定为176.17 m。

1.4 汛末蓄水位与允许壅高水位

跋山水库库区现状移民高程为178.50 m，水库蓄水位应不超过177.50 m。综合考虑，跋山水库汛末蓄水位确定为177.00 m。跋山水库为两级控泄，允许壅高水位分别采用20年一遇、50年一遇洪水位即177.39 m和178.41 m。

1.5 警戒水位与允许最高水位

警戒水位为防范水库可能出现险情的高水位，考虑工程现状抗洪能力确定警戒水位采用自176.00 m起调所得的100年一遇洪水位，即178.62 m。允许最高水位采用校核洪水标准10 000年一遇洪水，汛中限制水位176.00 m起调，考虑中小洪水控泄的要求，计算10 000年一遇洪水位作为允许最高水位，即183.99 m。

2 汛期调度运用方案

2.1 洪水调度方式

汛期闸门调度运用方式为Ⅱ级调度运用，即：当水库水位低于第一允许壅高水位（177.39 m）时，16孔溢洪闸同步等高开启2.12 m，控制泄量2 000 m3/s；当水库水位在第一允许壅高水位与第二允许壅高水位（178.41 m）之间时，16孔溢洪闸同步等高开启3.43 m，控制泄量3 120 m3/s；当水库入库洪水位超过第二允许壅高水位且水位持续上涨时，16孔溢洪闸全部开启，按自由出流敞泄，以确保水库大坝安全。

2.2 正常洪水调度方案

1）当水库水位不高于176 m，可不启闸调洪。当水库水位高程超过176 m，可根据来水情况，结合发电，能将水库水位高程控制在176 m以下时，也可不启闸泄洪。2）当水库水位超过176 m，不超过179.02 m（发生20年一遇洪水，入库洪峰流量4 333 m3/s）时，控制出库流量不大于2 000 m3/s，最高库水位179.02 m。3）当水库流域发生50年一遇洪水（入库洪峰流量6 482 m3/s）时，首先控制溢洪闸泄流量不超过2 000 m3/s，当水库水位超过179.90 m时，可大于2 000 m3/s泄洪，但不得大于3 120 m3/s泄洪，最高库水位179.90 m。4）当水库水位超过178.41 m时，全开闸门自由泄洪。5）当流域发生百年一遇洪水（入库洪峰流量8 216 m3/s）时，根据库水位变化情况，首先控制溢洪闸泄流量不超过2 000 m3/s或3 120 m3/s，当库水位超过178.41 m，启闸自由泄洪。最高库水位179.95 m，最大泄流量6 904 m3/s。

2.3 非常洪水调度方案

当遇万年一遇洪水时，根据库水位变化情况，首先控制溢洪闸泄流量不超过2 000 m3/s或3 120 m3/s，当库水位超过178.41 m，启闸自由泄洪最高库水位184.34 m，最大泄流量12 194 m3/s。

3 汛期控制水位应用

3.1 发电控制

水库遇较大以下的雨水情，库水位上涨较慢，利用放水洞开机发电控制库水位。1）前汛期（7月15日前），控制库水位不高于173.00 m。水位超过173.00 m，达到174.00 m时，开机发电调节至173.00 m以下。2）主汛期（7月15～8月25日），控制库水位不高于175.00 m。水位超过175.00 m，达到176.00 m时，开机发电调节至175.00 m。3）汛末（8月25日以后），控制库水位不高于176.00 m。超过176.00 m，达到176.50 m时，开机发电调节至176.00 m以下。

3.2 闸门泄洪控制

水库遭遇特大雨情，水位上涨较快，放水洞发电调节不足以消除风险时，启动溢洪闸泄洪。

1）前汛期，水位暴涨迅速超过173.00 m，且降雨持续，来水量较大，启动溢洪闸闸门泄洪调节至174.00 m。2）主汛期，水位暴涨迅速超过175.00 m，且降雨持续，来水量较大，启动溢洪闸闸门泄洪调节至175.50 m。3）汛末，水库水位超过176.50 m，且降雨持续，来水量较大，启动溢洪闸闸门泄洪调节至176.00 m。