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        潘家口水庫汛限水位動態(tài)控制影響分析

        2013-04-09 12:29:08聞立蕓仇新征
        海河水利 2013年3期
        關(guān)鍵詞:灤河動態(tài)控制防洪

        聞立蕓,仇新征

        (海河水利委員會引灤工程管理局,河北 遷西 064309)

        1 基本情況

        1.1 流域概況

        灤河發(fā)源于河北省豐寧縣巴顏圖古爾山麓,經(jīng)河北省沽源縣、內(nèi)蒙古自治區(qū)正藍旗、多倫縣和河北省承德、唐山兩市,于樂亭縣入渤海,全長888km。流域東界遼河,西接潮白河、薊運河,北起內(nèi)蒙古高原,南臨渤海,總面積44 750 km2。

        灤河流域地處副熱帶大陸季風(fēng)區(qū),降雨分布受地形影響,自東南向西北遞減,多年平均年降雨量在400~700 mm。暴雨中心多集中在灤河流域中游潵河、柳河和潘家口一帶。據(jù)暴雨資料分析,本流域內(nèi)暴雨多發(fā)生在每年的7—8月,降水量占全年的60%左右。近70年來,實測最大的1962年暴雨中心在潵河石廟子,3 d點雨量為504 mm。

        1.2 工程情況

        潘家口水庫位于河北省唐山市與承德市交界處的灤河干流上,是開發(fā)灤河水利資源、調(diào)節(jié)徑流、除害興利的重要控制性工程。潘家口水利樞紐是整個引灤工程的龍頭,控制灤河流域面積33 700 km2,為全流域面積的75%,控制全流域水量的1/2以上,總庫容29.3億m3。在設(shè)計保證率75%的年份,水庫可調(diào)節(jié)水量為19.5億m3,為不完全多年調(diào)節(jié)水庫。

        潘家口水庫正常蓄水位222 m,最高蓄水位224.7 m,汛限水位216 m,發(fā)電死水位180 m,最低供水位160 m。水庫大壩為混凝土低寬縫重力壩,按1 000年一遇洪水設(shè)計、5 000年一遇洪水校核,設(shè)計洪水位224.76 m,校核洪水位227.17 m,保壩洪水位230.31 m,壩頂高程230.50 m,壩頂長1 039 m,最大壩高107.50 m。大壩有18孔溢洪道;設(shè)有4個泄流底孔,底孔除參與泄洪外,還可以在低水位時為下游供水或在特殊情況下放空水庫。1994年改造了1號底孔修建自備電站,現(xiàn)為3個泄流底孔。

        2 水庫大壩本身安全影響分析

        潘家口水庫主汛期實施預(yù)報調(diào)度,汛限水位可在216~218 m之間動態(tài)運行。汛期,沒有洪水時潘家口水庫維持較高運行水位218 m。當灤河遭遇洪水時,根據(jù)洪水預(yù)報,在洪水入庫前提前預(yù)泄,并在漲水初期加大流量預(yù)泄,可以在1 d內(nèi)將庫水位從主汛期最高控制水位218 m降至原汛限水位216 m,保證50年一遇及以上的洪水調(diào)洪水位不超過原設(shè)計洪水位。

        當采用預(yù)報洪水過程線進行預(yù)報調(diào)度,由于50年一遇以上大洪水預(yù)報洪水洪峰和洪量均小于設(shè)計洪水,所有各頻率洪水調(diào)算壩前最高水位均低于原設(shè)計成果。因此,50年一遇及以上洪水主汛期間實施汛限水位動態(tài)控制對大壩安全沒有影響。

        對于中、小洪水,潘家口水庫根據(jù)下游防洪要求,結(jié)合潘灤區(qū)間洪水過程,適當控制下泄流量,滿足下游各防護對象的防洪要求,庫水位在預(yù)報調(diào)度過程中不必將水庫降至216 m,中、小洪水調(diào)洪水位較低,壩前最高水位為218 m。因此,中、小洪水主汛期汛限水位動態(tài)控制對大壩安全沒有影響。

        因此,主汛期采用預(yù)報調(diào)度法實行汛限水位動態(tài)控制對水庫本身的防洪安全沒有影響。

        3 對庫區(qū)上游淹沒影響分析

        水庫庫區(qū)清河塘以下的庫區(qū)段由水位226.7 m確定淹沒范圍,清河塘以上的灤河干流及支流瀑河則按設(shè)計泥沙淤積20年、以1962年洪水(相當于50年一遇)的回水影響范圍作為移民遷建范圍。主汛期汛限水位在216~218 m之間動態(tài)運行,當發(fā)生1962年型洪水(相當于50年一遇洪水標準)時,采用洪水預(yù)報調(diào)度法能在大流量(大于8 350 m3/s)入庫前將庫水位從218 m降至216 m,壩前最高水位與原設(shè)計相同即為222.16 m,采用原設(shè)計泥沙淤積20年庫區(qū)斷面進行回水計算,庫區(qū)回水水面線與現(xiàn)狀運行方式相同。

        4 對下游防洪影響分析

        4.1 現(xiàn)狀運行方式對下游防洪影響

        潘家口水庫汛期現(xiàn)狀運行方式是壩前各級控制水位與原設(shè)計限制下泄流量相結(jié)合的調(diào)度方法,沒有考慮下游防洪小埝和防洪大堤防洪要求,只考慮了京山鐵路大橋(50年一遇洪水控泄10 000 m3/s)和電站廠房及蓄能機組下池(500年一遇洪水控泄28 000 m3/s)兩級防洪要求。

        因此,水庫汛期現(xiàn)狀運行方式對50年一遇以下洪水水庫不承擔(dān)下游防洪任務(wù),按入庫洪水下泄,下游防洪工程防洪壓力較大。

        4.2 主汛期預(yù)報調(diào)度對下游防洪影響

        潘家口水庫主汛期采用三水源新安江模型洪水預(yù)報方案進行預(yù)報調(diào)度,汛限水位在216~218 m之間動態(tài)運行。潘家口水庫主汛期預(yù)報調(diào)度分為3個階段,即預(yù)泄階段、滯洪階段和退水階段,其中預(yù)泄階段是關(guān)鍵。在預(yù)泄階段,水庫根據(jù)下游防洪要求,結(jié)合潘灤區(qū)間洪水,設(shè)定了700、2 200、3 400和6 800 m3/s 4級預(yù)泄流量,根據(jù)預(yù)報6 h后的預(yù)報流量和壩前水位情況,逐級加大預(yù)泄流量,滿足下游各級防護對象的防洪要求。

        洪水預(yù)報系統(tǒng)根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中尋找到的降雨量等有關(guān)信息自動計算出潘家口水庫入庫洪水預(yù)報結(jié)果,隨著降雨過程的延續(xù),不斷進行滾動預(yù)報,直至降雨結(jié)束。主汛期采用預(yù)報調(diào)度對汛限水位進行動態(tài)控制,潘家口出庫流量與潘灤區(qū)間洪水組合,灤縣站洪水過程可以滿足下游各防護對象的防洪要求,提高了下游防洪大堤的防洪標準;從防洪影響比較可以看出,主汛期對中、小洪水進行預(yù)報調(diào)度,灤縣站各頻率洪水洪峰均比原運行方式更小,可以起到削峰滯洪作用,削峰比例16%~26%,減輕下游防洪負擔(dān)。

        對于大洪水,水庫在預(yù)泄階段,根據(jù)預(yù)報入庫流量、下游防洪要求和壩前水位情況,逐步加大預(yù)泄流量,各級預(yù)泄流量維持一定的時間,給下游地區(qū)留出必要的防洪準備時間,在大流量入庫前庫水位降至216 m,水庫開始按原設(shè)計運行方式運行,因此大洪水情況下對下游河道防洪影響不大。

        根據(jù)上述分析,主汛期采用預(yù)報調(diào)度法實行汛限水位動態(tài)控制對水庫本身的防洪安全沒有影響;上游庫區(qū)回水水面線與現(xiàn)狀運行方式相同;如洪水預(yù)報精度符合要求,可使中、小洪水情況下的下游防洪安全性有所提高,而對大洪水情況下的下游河道防洪影響不大。

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