李日芳

（遼寧省江河流域管理局，沈陽 110003）

水文水資源

玉石水庫超標洪水和突發(fā)性洪水調(diào)度分析

李日芳

（遼寧省江河流域管理局，沈陽 110003）

通過對玉石水庫設(shè)計暴雨洪水及水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算，確定了超標洪水和突發(fā)性洪水的水庫調(diào)度方案，為水庫防洪、調(diào)蓄提供了科學(xué)依據(jù)。

暴雨；洪水；調(diào)度；玉石水庫

1 概述

玉石水庫位于蓋州市礦洞溝鎮(zhèn)礦洞溝村境內(nèi)碧流河上游，發(fā)源于蓋州市的七盤山。碧流河流經(jīng)蓋州市、莊河、普蘭店，在謝家屯注入黃海。控制流域面積313km2，占碧流河流域面積的15%，河長38km，河道比降0.8%，沿途河道堤防現(xiàn)有防洪標準為5年一遇，萬福鎮(zhèn)為20年一遇。

玉石水庫始建于1998年11月，2004年6月1日基本竣工。水庫總庫容8852萬m3，為中型水庫，其樞紐工程等別Ⅲ等，永久性建筑物3級，設(shè)計洪水標準50年一遇，校核洪水標準500年一遇。樞紐工程由混凝土攔河擋水壩、溢流壩、導(dǎo)流底孔壩段及取水壩段組成，壩頂總長266．5m，最大壩高50．2m。溢流壩段設(shè)有開敞式溢洪道，凈寬5m×10m，堰頂高程196.0m，設(shè)5扇弧形鋼閘門，最大泄量1681m3/s；取水壩段設(shè)3層取水口，高程分別為173.0，183.0，190.0m，設(shè)計引水量為每日12.6萬t，其中從取水壩段分出的農(nóng)業(yè)放水孔最大泄水量20m3/s。

2 氣象水文

碧流河流域?qū)俦睖貛駶櫄夂騾^(qū)，春季回暖迅速，多風(fēng)少雨，夏季氣溫高降水集中，秋季涼爽，冬季寒冷。多年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫36.6℃，極端最低氣溫-28.1℃。多年平均降水量659.7mm，年內(nèi)分配不均，6～9月份占全年總降水量73.1%。多年平均風(fēng)速3.2m/s，最大風(fēng)速23m/s。

玉石水庫水文報汛方式采用水文信息智能傳輸機報汛，特大暴雨造成水文信息智能傳輸機失控時，用移動電話報汛。水庫水文自動測報系統(tǒng)已建設(shè)完成，水庫上游設(shè)立4個自動雨量測報站，用于汛期雨量和入庫流量和入庫水量的計算。通過庫水位變化及庫容曲線反推入庫流量。下游32.17km為繭場水文站。

流域的洪水均為暴雨所形成，汛期洪水除具有暴雨的一般特性外，由于受自然地理因素的綜合影響，各河的洪水情況也不同，由于暴雨急，洪水匯流時間短，易形成蜂高、量大；一次洪水過程一般3d，洪水的年際變化大。繭場站最大實測洪峰流量3470m3/s（1994年），為最小實測量9.96m3/s（1989年）的348倍。7～8月份發(fā)生最大洪峰流量次數(shù)占87%。故發(fā)生暴雨峰值偏大，來水猛，時間短，極易形成洪水災(zāi)害。

3 水庫調(diào)度運用

3.1 水庫設(shè)計暴雨、洪水

碧流河流域位于遼寧省南部地區(qū)，南靠黃海，西鄰渤海，玉石水庫在碧流河上游，由于地理位置和地形條件等因素，經(jīng)常受到各種天氣系統(tǒng)的影響，造成降雨量大，強度大，范圍廣，且降雨時間集中在7月下旬到8月上旬；大暴雨持續(xù)時間一般1～2d，最長可達3d。洪量主要集中在24h之內(nèi)，洪水過程與暴雨過程關(guān)系密切。

3.1.1 水庫設(shè)計暴雨

可能最大24h點雨量PMP24點=780mm。

可能最大24h面雨量PMP24面=715.26mm。

可能最大3d點雨量PMP3點=1.25×PMP24點=975mm。

可能最大3d面雨量PMP3面=894mm。

3.1.2 水庫設(shè)計洪水

玉石水庫最大設(shè)計洪峰流量5266.58m3/s，設(shè)計洪水過程如表1。

表1 設(shè)計洪水過程 單位：m3/s

3.2 水庫設(shè)計標準及下游保護任務(wù)

玉石水庫影響范圍主要是水庫下游的八家子村和四家子村，人口3700人，水田80hm2，旱田400hm2，房屋4000間。水庫下游河道防洪標準5年一遇，建成后提高到20年一遇，河道安全泄量為1000m3/s。水庫達到設(shè)計洪水位時，最大泄量1189m3/s，下游水位166.87m；達到校核洪水時，最大泄量1681m3/s，下游水位167.71m。

3.3 調(diào)度原則

在水庫運行調(diào)度過程中首先要滿足觀音閣水庫防洪要求?？紤]到玉石水庫蓄水狀況，以確保安全防洪和供水安全，并滿足各用水戶需要供水需求。玉石水庫按50年一遇洪水設(shè)計，500年一遇洪水校核，其防洪運用標準已經(jīng)較高，故水庫控制運用防洪標準仍按原設(shè)計防洪標準運用。

3.3.1 防洪限制水位的確定

防洪限制水位是水庫汛期興利蓄水的上限水位，玉石水庫的防洪限制水位201m，防洪限制水位相應(yīng)庫容7755.8萬m3。

3.3.2 水位控制運用方式

水庫汛期運用方式以壩前水位作為判別條件，在水位超過201.0m時，開啟溢洪道5孔閘門泄洪。

3.4 設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算

根據(jù)水庫調(diào)度原則和設(shè)計標準，當(dāng)主汛期水庫水位低于201.0m，水庫不泄洪；當(dāng)庫水位超過201.0m時，閘門全部開啟，按設(shè)計洪水調(diào)節(jié)。不同頻率設(shè)計洪水調(diào)節(jié)成果如表2。

表2 調(diào)洪成果

4 超標洪水和突發(fā)性洪水調(diào)度方案

大壩樞紐工程采用碾壓混凝土重力壩。初設(shè)時為500年及1000年一遇洪水校核，水庫大壩是安全的。

4.1 潰壩流量分析

根據(jù)要求，當(dāng)水庫發(fā)生可能最大洪水時，需進行大壩穩(wěn)定、應(yīng)力計算分析。

壩體穩(wěn)定計算采用抗剪斷強度公式，則

其中，f′=1.0，C′=0.8

擋水壩段壩體穩(wěn)定及壩基應(yīng)力計算成果如表3。

表3 擋水壩段壩體穩(wěn)定及壩基應(yīng)力計算成果

由計算成果分析，當(dāng)發(fā)生可能最大洪水時，壩體穩(wěn)定，但壩踵出現(xiàn)了0.05MPa的拉應(yīng)力。因水庫校核洪水標準為500年，可能最大暴雨設(shè)計標準超過萬年，當(dāng)水庫發(fā)生超標準洪水時，屬于特殊荷載組合情況，按要求壩體拉應(yīng)力小于0.27MPa，綜上，計算結(jié)果滿足要求。

根據(jù)計算結(jié)果分析，玉石水庫大壩在最大可能洪水情況下是安全穩(wěn)定的，不存在大壩潰決危險。因此，對水庫下游的影響范圍和破壞程度按照最大可能洪水、水庫下泄流量確定。

4.2 水庫下游防洪任務(wù)

4.2.1 影響范圍內(nèi)防洪重點保護對象

玉石水庫下游影響范圍主要是水庫下游的八家子村和四家子村，共計人口3700人，水田80hm2，旱田400hm2，房屋4000間。

4.2.2 影響范圍內(nèi)工程防洪標準及下游河道安全泄量

水庫下游的河道防洪標準5年一遇，水庫建成后提高到20年一遇，河道的安全泄量1000m3/s。水庫達到設(shè)計洪水位時，最大泄量1189m3/s，下游水位166.87m；為校核洪水時，最大泄量1681m3/s，下游水位167.71m。

4.3 搶險措施

玉石水庫下游受洪水威脅的主要區(qū)域是八家子村和四家子村，總?cè)丝?700人，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件確定各村群眾轉(zhuǎn)移路線：①八家子村上屯組240戶在發(fā)生超標準洪水時，按照已經(jīng)確定的撤離路線，往后山撤離；②八家子河南170戶按照確定的撤離路線往南山撤離；③八家子河北210戶往后山撤離；④四家子村河北4個小組往后山撤離；⑤四家子村河南2個組往南山撤離。

5 結(jié)語

針對洪水可能發(fā)生的突發(fā)事件，應(yīng)制定相應(yīng)應(yīng)急調(diào)度預(yù)案。遇超標準洪水時，采取預(yù)泄騰空的調(diào)度方法，以減輕大壩工程和下游瀕險區(qū)安全，減輕災(zāi)害程度。

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（責(zé)任編輯：王艷肖）

Analysis on flood regulation of over standard flood and sudden flood of Yushi Reservoir

LIRi-fang
（Liaoning River Basin Administration Bureau，Shenyang 110003，China）

Based on the calculation of design storm flood and design flood regulation of Yushi Reservoir，this paper establishes the reservoir operation scheme of over standard flood and sudden flood.

rainstorm；flood；scheduling；YushiReservoir

TV122

：B

：1672-9900（2017）04-0029-03

2017-04-28

李日芳（1982-），男（漢族），遼寧沈陽人，工程師，主要從事水利管理工作，（Tel）15841788428。