(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

水庫(kù)作為控制洪水的有效工程措施，其作用在于攔蓄洪水、削減洪峰、延長(zhǎng)泄洪時(shí)間，在確保水庫(kù)大壩安全前提下，使下泄流量能安全通過(guò)下游河道。為滿足防洪要求，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上在河流干、支流上修建多座水庫(kù)，使防洪運(yùn)用更具系統(tǒng)性、復(fù)雜性[1-2]。當(dāng)水庫(kù)群共同承擔(dān)下游防洪保護(hù)區(qū)的防洪任務(wù)時(shí)，應(yīng)研究如何統(tǒng)一調(diào)度，充分發(fā)揮其防洪能力。聯(lián)合防洪調(diào)度方式的確定是一個(gè)極具價(jià)值的研究方向，同時(shí)也具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐意義。

水庫(kù)防洪調(diào)度有多種蓄泄策略，采用優(yōu)化算法得到的調(diào)洪最優(yōu)解常常是水庫(kù)出口流量波動(dòng)大、閘門(mén)啟閉頻繁，可操作性差；為獲得具有可操作性的結(jié)果，需要在模型中增加附加約束條件，計(jì)算速度及結(jié)果難以令人滿意[3-9]。本次在支流已建的二道河子水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用方式維持原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，采用分級(jí)控制泄量與錯(cuò)峰運(yùn)用方式，確定干流新建三座店水庫(kù)防洪運(yùn)用方式。通過(guò)洪水調(diào)節(jié)演算，可將下游赤峰市城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)狀的5～20年一遇提高到50～100年一遇。

1 水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度方式擬定方法

一般情況下，支流水庫(kù)庫(kù)容相對(duì)較小，調(diào)蓄能力弱。根據(jù)支流已建水庫(kù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，擬定干流新建水庫(kù)調(diào)洪方式的基本方法。

a.支流水庫(kù)按設(shè)計(jì)方式與區(qū)間洪水組合后，形成受支流水庫(kù)調(diào)蓄影響的區(qū)間洪水過(guò)程。

b.干流新建水庫(kù)漲洪開(kāi)始時(shí)起調(diào)水位為防洪限制水位Z限，隨著入庫(kù)洪水流量Qi增大，水庫(kù)水位逐漸上升到防洪限制水位Z限與防洪高水位Z防之間，在入庫(kù)洪水流量Qi小于下游允許安全泄量q允時(shí)，控制閘門(mén)開(kāi)度，按qi=Qi下泄(qi為溢洪道等泄洪能力)；若Qi大于下游允許安全泄量q允時(shí)，根據(jù)不同防洪保護(hù)對(duì)象要求，水庫(kù)泄流能力與下游區(qū)間洪水組合后大于下游允許泄量q允時(shí)，應(yīng)控制閘門(mén)開(kāi)度，減少泄流，滿足下游防洪要求?？匦沽髁扛鶕?jù)下游區(qū)間洪水與下游控制斷面允許泄量確定，回關(guān)時(shí)機(jī)根據(jù)錯(cuò)峰運(yùn)用原則，試算控制閘門(mén)時(shí)水庫(kù)相應(yīng)水位。

當(dāng)干流新建水庫(kù)水位達(dá)到防洪高水位Z防時(shí)，說(shuō)明這次洪水的大小已經(jīng)超過(guò)下游設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足下游防洪要求，應(yīng)保證水工建筑物的安全，把閘門(mén)全部打開(kāi)，形成自由溢流。

2 聯(lián)合防洪調(diào)度方式實(shí)例

2.1 工程概況

二道河水庫(kù)位于陰河支流西路嘎河上游，水庫(kù)于1970年3月動(dòng)工興建，1972年12月竣工，總庫(kù)容0.93億m3，水庫(kù)主要承擔(dān)防洪、農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)。泄流設(shè)備有開(kāi)敞式溢洪道及兩個(gè)輸水泄洪洞。2005年，為解決赤峰市城區(qū)防洪和供水問(wèn)題，促進(jìn)地區(qū)水資源合理配置，為下游地區(qū)的生態(tài)和農(nóng)業(yè)灌溉提供補(bǔ)充水源，改善生態(tài)環(huán)境，在陰河的下游開(kāi)始興建三座店水利樞紐工程，水庫(kù)控制流域面積2842km2，總庫(kù)容3.05億m3，水庫(kù)泄流設(shè)備有溢流堰及2個(gè)泄洪沖沙隧洞，水庫(kù)位置見(jiàn)圖1。

圖1 英金河流域示意圖

下游重要防洪保護(hù)對(duì)象赤峰市城區(qū)位于陰河、錫伯河匯入到英金河的匯合口，是內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的重要城市。由于該流域干流及一級(jí)支流陰河無(wú)控制調(diào)節(jié)性水利工程，下游赤峰市僅依靠堤防工程防洪，而堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，造成洪水災(zāi)害頻繁發(fā)生，城市防洪問(wèn)題日益突出，從而制約了城市的發(fā)展。通過(guò)水庫(kù)、堤防建設(shè)擬將赤峰市防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到50～100年一遇。

2.2 水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度原則

2.2.1 三座店水庫(kù)

a.不考慮預(yù)報(bào)預(yù)泄，以壩前水位為判別條件。

b. 100年一遇洪水赤峰站組合流量不超過(guò)5570m3/s，50年一遇洪水陰河口組合流量不超過(guò)2650m3/s。

c.當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)100年一遇防洪高水位時(shí)，應(yīng)保證水庫(kù)安全，泄流設(shè)備敞開(kāi)泄流。

2.2.2 二道河水庫(kù)

a.不考慮預(yù)報(bào)預(yù)泄。

b.二道河水庫(kù)為已建成水庫(kù)，洪水調(diào)度運(yùn)用采用原設(shè)計(jì)報(bào)告中的自由溢流泄洪方式。

2.3 水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用方式的確定

以實(shí)測(cè)各種洪水典型均能滿足全區(qū)防洪要求來(lái)確定錯(cuò)峰運(yùn)用的控制泄量。根據(jù)洪水分析，本次選取實(shí)測(cè)洪峰前6位的6個(gè)典型洪水(分別為1972年、1963年、1962年、1964年、1992年、1994年)確定錯(cuò)峰的控制泄量。

1972年三座店水庫(kù)洪峰較二道河、三座店—赤峰區(qū)間提前1h，1963年提前5h，1964年提前1.5h，1962年拖后4h，1992年提前6h，1994年提前14.5h，三座店水庫(kù)到赤峰站匯流時(shí)間為4h。由于暴雨發(fā)生歷時(shí)較短，三座店水庫(kù)洪峰較赤峰站洪峰時(shí)間提前較為不利。赤峰站百年時(shí)組合流量不應(yīng)超過(guò)5570m3/s，經(jīng)試算，6個(gè)典型年區(qū)間最大洪峰(包括二道河水庫(kù)放流)為5468m3/s(1972年)，從而確定三座店水庫(kù)防洪調(diào)度方式如下：

a.水庫(kù)水位小于汛限水位722.00m時(shí)，水庫(kù)蓄水。

b.水庫(kù)水位在722.00～725.20m時(shí)，控泄100m3/s。

c.水庫(kù)水位在725.20～726.45m時(shí)，控泄1200m3/s。

d.壩前水位高于726.45m時(shí)，泄流設(shè)備全部開(kāi)啟，敞泄保壩。

2.4 洪水調(diào)節(jié)成果

按照上述水庫(kù)運(yùn)用方式，選取1972年典型作為全區(qū)設(shè)計(jì)洪水，經(jīng)計(jì)算各控制斷面洪水組合成果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 陰河口組合流量

圖3 赤峰站組合流量

按全區(qū)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算確定的三座店水庫(kù)控制運(yùn)用方式，對(duì)三座店水庫(kù)的樞紐設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。水庫(kù)特征水位見(jiàn)表1。

表1 三座店水庫(kù)樞紐洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出：3種地區(qū)洪水組成，經(jīng)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)蓄后，50年一遇洪水陰河口組合流量未超過(guò)2650m3/s，100年一遇洪水赤峰站組合流量未超過(guò)5570m3/s，滿足下游防洪要求。同時(shí)通過(guò)水庫(kù)的樞紐設(shè)計(jì)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果可以看出，三座店水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水位為727.80m，校核洪水位為729.97m。

3 結(jié) 論

本次在支流已建二道河子水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用方式維持原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合全區(qū)防洪要求，采用分級(jí)控泄、錯(cuò)峰運(yùn)用方式，確定干流新建三座店水庫(kù)防洪運(yùn)用方式。

通過(guò)對(duì)6個(gè)典型洪水的分析計(jì)算，選取1972年典型作為全區(qū)設(shè)計(jì)洪水。經(jīng)過(guò)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)蓄后，50年一遇洪水陰河口組合流量未超過(guò)2650m3/s，100年一遇洪水赤峰站組合流量未超過(guò)5570m3/s，滿足下游防洪要求。三座店水利樞紐工程與二道河子水庫(kù)和下游整修后的堤防工程聯(lián)合運(yùn)用，可以提高赤峰市城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)，將城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到50～100年一遇，為水庫(kù)規(guī)模確定及未來(lái)防洪調(diào)度運(yùn)用提供了重要參考。