亭下水库防洪预泄能力提升研究

许 璐

（宁波原水有限公司亭下水库分公司，浙江 宁波 315500）

水库作为调蓄河川径流最为主要的工程措施在流域防洪中发挥着不可替代的作用。随着河流水资源开发利用率的提高，水库开发建设越来越受到水资源红线的刚性约束。因此，通过防洪预泄措施，优化水库群调度，进一步发掘已建水库的防洪潜力已成为提升流域防洪能力建设体系的重要手段[1-2］。本文以亭下水库为研究对象，对已建水库提升防洪能力措施进行系统研究。

1 工程概况

亭下水库是宁波市内的一座大型水库。坝址集水面积为176 km2，亭下水库坝址至溪口水文站区间流域面积164 km2，水库集水面积占溪口水文站以上集水面积的51.8%，水库控制了剡江的主要洪水，对上游来水起到了有效调控。亭下水库现有泄洪设施仅为泄洪闸，在库水位81.05 m 时泄流能力为0 m3／s，在库水位82.05 m 时的泄流能力为80 m3／s。前期泄洪能力的欠缺，直接导致有效防洪库容被挤占，削弱了水库洪峰期的拦蓄能力，水库洪水调度不够灵活。亭下水库所在流域及地理位置见图1。

图1 亭下水库地理位置

2 防洪能力提升方案研究

初步设想通过改造现有放空洞或新开泄洪洞，使水库在汛限水位81.05 m 时具备足够的泄流能力，拟定下述3 个方案。

2.1 方案初定

（1）放空洞改造为泄洪洞

本方案考虑对放空洞所在坝段（9#坝段）进行局部加固改造，放空洞出口新建事故闸门，功能调整为泄洪放空洞，使水库在汛限水位时具备167 m3／s 的泄流能力。

（2）左岸新开泄洪洞（260 m3／s）

本方案结合现有地质条件，考虑在水库左岸新开泄洪洞，达到提高预泄功能的目的，使得水库在汛限水位具备260 m3／s的泄流能力。

（3）左岸新开泄洪洞（280 m3／s）

水库左岸新开泄洪洞，使得水库在汛限水位具备280 m3／s的泄流能力。

2.2 方案比选

根据拟定的方案从纳雨能力、降低校核洪水位等方面进行比较。

（1）纳雨能力分析

按照宁波市大中型水库洪水防御总体思路，具备预泄功能的水库，应在洪水来临前尽可能实施预泄，降低起调水位。考虑提前预泄24 h、48 h，达到防洪高水位、历史最高洪水位前实现洪水全拦，计算水库纳雨能力，成果分析见表1、表2。

表1 提前24h 预泄各方案纳雨能力计算表

表2 提前48h 预泄各方案纳雨能力计算表

从表1 分析可知，方案1 放空洞改造为泄洪洞后，水库在汛限水位具备167 m3／s 的预泄能力，24 小时最多可预泄水量1401 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量302 mm，实现5 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量364 mm，实现5 年一遇洪水全拦。

方案2 新开泄洪洞（260 m3／s），24 小时最多可预泄水量2164 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量346 mm，实现5 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量422 mm，实现20 年一遇洪水全拦。

方案3 新开泄洪洞（280 m3／s），24 小时最多可预泄水量2308 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量354 mm，实现5 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量430 mm，实现20 年一遇洪水全拦。

从表2 分析可知，方案1 放空洞改造为泄洪洞后，水库在汛限水位具备167 m3／s 的预泄能力，48 小时最多可预泄水量2721 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量377 mm，实现5 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量453 mm，实现20 年一遇洪水全拦。

方案2 新开泄洪洞（260 m3／s），48 小时最多可预泄水量4151 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量459 mm，实现20 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量534 mm，实现50 年一遇洪水全拦。

方案3 新开泄洪洞（280 m3／s），48 小时最多可预泄水量4445 万m3，至历史最高水位全拦可纳雨量476 mm，实现20 年一遇洪水全拦；至防洪高水位全拦可纳雨量551 mm，实现50 年一遇洪水全拦。

（2）降低亭下水库校核水位、征地水位效益

亭下水库预泄设施改造不同方案泄流能力见表3。

表3 不同方案泄流能力表 单位：m3／s

根据拟定的方案进行调洪计算，由表4 分析可知，方案1通过放空洞改造泄洪洞后万年一遇校核洪水位91.69 m，与水库加固改造初设阶段相比，降低0.07 m；20 年一遇防洪高水位与水库加固改造初设阶段相比，降低1.07 m。

表4 不同方案调洪计算成果表

方案2 新开泄洪洞（260 m3／s），万年一遇校核洪水位91.69 m，与水库加固改造初设阶段相比，降低0.07 m；20 年一遇防洪高水位与水库加固改造初设阶段相比，降低1.12 m。

方案3 新开泄洪洞（280 m3／s），万年一遇校核洪水位91.69 m，与水库加固改造初设阶段相比，降低0.07 m；20 年一遇防洪高水位与水库加固改造初设阶段相比，降低1.12 m。

从提升水库预泄能力角度上看，方案1 放空洞改造为泄洪洞方案，48 h 可预泄水量2721 万m3，至防洪高水位全拦可纳雨量453 mm，实现20 年一遇洪水全拦；方案2 新开泄洪洞（260 m3／s），48 h 可预泄水量4151 万m3，至防洪高水位全拦可纳雨量534 mm，实现50 年一遇洪水全拦；方案3 新开泄洪洞（280 m3／s），48 h 可预泄水量4445 万m3，至防洪高水位全拦可纳雨量551 mm，实现50 年一遇洪水全拦。方案2 与方案3 均能有效解决现状水库预泄能力不足的问题，实现50 年一遇洪水全拦，但由于水库实际运行过程中历史最高洪水位为86.93 m，较20 年一遇防洪高水位89.26 m 差距较大，防洪库容相对压缩，同时考虑到水库大坝安全问题，方案3 提升水库预泄效果更为有效，方便水库灵活调度，有利缓解气象预报不准带来后期无雨无法回蓄至汛限水位的矛盾。

从降低水库校核水位角度来讲，三个方案均能有效降低防洪高水位、校核水位。

综上所述， 在满足下游河道安全泄量的前提下， 应尽可能增大水库预泄能力， 本阶段建议方案3 新开泄洪洞（280 m3／s）为推荐方案。

2.3 方案设计

根据亭下水库枢纽地形条件，右岸为水库管理处、且已建钦寸水库引水隧洞，为不影响水库运行管理，新建泄洪隧洞考虑布置在拦河坝左岸。根据规范中对泄洪洞轴线平顺的要求，尽可能使隧洞轴线顺直。

在拦河坝左岸山体内新建一条泄洪隧洞，隧洞轴线水平长度409 m。其中砼衬段300.0 m，开挖尺寸6.2 m～6.4 m，C30 W6F50 钢筋砼衬砌，衬后圆形洞径5.0 m；钢衬段80.0 m，开挖尺寸6.2 m～6.4 m，钢管材质采用Q345 R，壁厚25 mm，内径4.5 m。隧洞进口底板顶高程52.00 m，出口底板顶高程32.80m。

隧洞上游设竖井式事故检修闸，设一扇平板钢闸门，闸门尺寸4.5 m×4.5 m-40.0 m，底槛高程52.00 m，采用卷扬式启闭机启闭；隧洞出口设置工作闸门1 道，采用弧形钢闸门，闸门尺寸4.5 m×4.0 m-62.0 m，底槛高程32.80 m。出口消能防冲设施（挑流）由上游护底段、冲刷坑段和下游护坡段组成。

进洞口可选施工方案为岩塞爆破、水下控制爆破或者新建土石围堰。岩塞爆破技术要求较高，施工难度大，不易控制；若采用土石围堰，则须放空水库，将库水位降低至68.50 m 以下方可施工，对水资源是一种极大的浪费，且必须在非汛期施工，汛期库水位上涨则无法施工；水下控制爆破方案技术成熟，使用广泛，不存在技术制约。故新建泄洪隧洞方案的施工难度一般、工期较长（主要为隧洞开挖及衬护）。泄流能力≥280 m3／s，达到50 年一遇全拦，且对水库正常运行不产生影响。

3 结语

实施亭下水库预泄能力提升工程，在左岸山体新建泄洪隧洞，设置事故检修闸门和工作闸门各一扇，使水库具备在库水位81.05 m 高程以下的泄洪能力，保障和完善了下游防洪安全和流域预报调度体系，并为优化流域洪水调度部署、完善流域防洪体系布局创造了有利条件。