許小華
(遼寧省白石水庫管理局,遼寧 朝陽 122000)
白石水庫位于遼寧省北票市上園鎮(zhèn),是一座以防洪、灌溉、供水發(fā)電為主,兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大Ⅰ型水利樞紐工程。壩址以上控制面積17649km2,占大凌河流域面積的76%,庫容16.45億 m3,凈調節(jié)水量 4.47 億 m3,正常高水位127.0m,防洪限制水位 125.6m,死水位108.0m。
水庫正常運用后,在防洪方面,可保護義縣、凌海兩市,以及下游農田650㎞2,將下游防洪標準從20年一遇提高到50年一遇。在供水方面,每年向阜新、義縣及錦州電廠等提供城市生活及工業(yè)用水2.02億m3。在灌溉方面,向遼河三角洲地區(qū)提供農業(yè)用水2.67億m3,增加灌溉面積133㎞2,并有效提高濱海地區(qū)153㎞2葦田供水保證率。此外,水庫多年平均發(fā)電量2213萬kw·h,并可提供45㎞2的養(yǎng)魚水面,年產魚34萬kg。
白石水庫工程于1999年汛后下閘蓄水,2000年底基本建成。從目前情況看,主體工程已經投入正常運用,水庫能起到初設要求的防洪作用,工農業(yè)取水口及電站也達到了原設計要求。但由于受資金條件限制,庫區(qū)移民動遷和鐵路、公路專項改建工程已不能同步完成,而與其配套的遼河三角洲二期農業(yè)綜合開發(fā)工程及阜新引水工程近期又不能實施,水庫建成初期不能發(fā)揮原設計的供水效益。
其次,作為大凌河流域最下一級控制性骨干工程,白石水庫的防洪任務是最為重要的。洪水調節(jié)計算結果表明,水庫樞紐主體工程必須全部建成才能發(fā)揮預定的防洪作用。當大壩12個底孔及11個表孔建成后,泄流能力達到初設要求,能投入正常運用。初期降低水位有利于保持有效庫容,這樣水庫就能起到更大的調節(jié)作用,對下游更安全。
此外,大凌河是一條含沙量大的河流,上游雖有閻王鼻子攔截了部分干流來沙,但干流及支流平均每年入白石水庫仍達1442.2萬m3泥沙,而且水庫淤積有大水年份淤積多,建庫之初淤積強度大的特點。如果采用初設階段的運用方式,則庫容損失較大,水庫有水沒處供的局面。
(1)以防洪為主,確保將下游防洪標準由20年一遇提高到50年一遇。
(2)暫不考慮下游遼河三角洲第二期農業(yè)綜合開發(fā)用水。
(3)基本滿足下游阜新、北票、義縣及錦州電廠等既有城鎮(zhèn)現狀水平的工業(yè)及生活用水要求。
(4)庫區(qū)淹沒控制條件為:50年一遇洪水不淹沒影響庫區(qū)錦州—承德線鐵路金峙寺鐵路橋,20年一遇洪水不淹沒北票—大板公路(橋)。
(5)樞紐安全:大壩主要建筑物為500年設計,設計洪水位132.27m;5000年校核,校核洪水位133.88m。水庫初期運用期間壩前水位的控制條件為:500年一遇洪水入庫不超過設計洪水位,5000年一遇洪水入庫不超過校核洪水位,以確保大壩樞紐防洪安全。
供水方案。采用蓄清排渾運用方式,運用水位分兩個階段:前5年由于阜新市引水工程尚未建成,為避免泥沙過多淤積及減少庫區(qū)淹沒損失,防洪限制水位和死水位均為98.5m,與底孔出口挑坎高程齊平,基本是空庫,正常高水位113.0m。五年后開始為阜新供水,運用水位適當抬高,確定防洪限制水位為113.0m,死水位 108.0m,正常高水位為 115.0m,每天可給阜新市供水12萬噸。
發(fā)電方案。采用蓄清排渾運用方式,運用初期10年內水位不變,防洪限制水位113.0m,死水位108.0m,正常高水位推薦115.0m。
發(fā)電、供水兼顧方案,采用蓄清排渾運用方式,運用水位與方案二相同。
5.1.1 方案一
第一種方案的前5年不要求供水,為盡可能保持有效庫容,采用空庫運用,即每年大汛到來之前放空水庫,空庫迎洪,確定死水位和防洪限制水位都為排沙底孔出口挑流鼻坎高程98.5m。這一方面對防洪有利,有盡可能大的調洪庫容來調洪,實現將下游防洪標準由20年一遇提高到50年一遇。當遇大于50年一遇洪峰盡量利用富余的防洪庫容調蓄洪水,減少下游洪災損失,對有效庫容的保持有利。初期5年運用水位低,排沙比大,對排沙有利,庫容淤積少。
后5年采用正常高水位115.0m,汛限113.0m,死水位108.0m。雖抬高了運用水位,但當洪峰峰前流量超過800m3/s時,全開12個底孔敞泄,迅速把水位降到死水位108.0m。當洪峰到來時,從較低水位開始調蓄,對排沙有利。從泥沙淤積角度看,115m方案的排沙比最大,對長期保持有效庫容有利。
5.1.2 方案二
初期運用水位及運用方式在10年內不變。運用10年后庫區(qū)淤積1.16億m3,其中死水位下淤積0.5億m3,正常高水位下淤積1.13億 m3,排沙比為65.1%,淤高0.86m,比方案一多淤積0.38億m3。與方案一相比,各頻率洪水壩前水位和庫區(qū)回水抬高,回水末端上移,庫區(qū)泥沙淤積加劇,庫容損失增大,防洪庫容減少。如再抬高防洪限制水位和死水位,將不能滿足庫區(qū)兩座橋梁的淹沒控制條件。
5.1.3 方案三
2005年前不考慮向阜新供水,只考慮發(fā)電。2005年后考慮向阜新供水,并盡可能多發(fā)電。前5年運用方式及水庫特征水位與方案二相同,后5年在盡可能多給阜新供水時,盡量多發(fā)電,多年平均發(fā)電量為1128.78萬度,新增阜新供水9萬t/d。
三種方案的經濟比照見表1。
由以上技術經濟比照可見,如果阜新引白水源工程能夠在2005年投入正常運行,則方案一初期10年收益最大。從庫容成果看,方案一庫容淤損較方案二的淤損減少0.38億m3。如果阜新引水工程于2005年尚不能建成,可考慮方案二,其間如引水工程在2010年前建成,可供水9萬t/d。
綜合考慮,我們選用第一方案。但水庫的運用方式不是一成不變的,如果在使用期間中遇到極為不利的來水來沙條件,加劇了庫區(qū)泥沙淤積發(fā)展,影響正常效益發(fā)揮時,則應立即改變運用方式,加強排沙。今后應該加強泥沙觀測,掌握水庫淤積和泥沙運行規(guī)律,使白石水庫永葆青春,長期為遼西經濟發(fā)展服務。
表1 三種方案的經濟比照