□權(quán)琦澤 王澤東 謝曉婷 賈新穎

水庫特征水位和特征庫容關(guān)系到水庫自身和下游的防洪安全以及下游地區(qū)的用水安全。由于氣候、下墊的面變化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，水庫上游來水情況改變；隨著水庫運行時間的推移，上游來沙使水庫可用容積改變。為進(jìn)一步優(yōu)化水庫興利、防洪效益，河北省按照冀水建管〔2016〕131號文指示，完成批量大中型水庫淤積測量和特征值修正工作。

1.工作環(huán)節(jié)及要點

為了更合理的利用水資源，同時滿足水庫防洪要求，根據(jù)河北省水利廳冀水建管〔2016〕131號《關(guān)于做好大中型水庫庫容曲線修側(cè)和水庫特征值修正工作的通知》，河北省完成了批量大中型水庫淤積測量和特征值修正工作。水庫特征值復(fù)核的前期工作主要包括庫區(qū)地形施測、基礎(chǔ)資料收集等內(nèi)容。后續(xù)工作已計算為主，主要包括淤積趨勢預(yù)測、設(shè)計徑流復(fù)核、設(shè)計洪水復(fù)核、興利調(diào)節(jié)計算、洪水調(diào)節(jié)計算等內(nèi)容。通過對計算成果的分析及運用，可對特征水位及特征庫容進(jìn)行復(fù)核。

此次水庫淤積測量采用低空攝影測量無人機(jī)技術(shù)、多波束測深技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段與傳統(tǒng)測量方法相結(jié)合，提高了測量工作的精度及效率。修測后的水位—庫容關(guān)系，采用三維拓?fù)渚W(wǎng)格進(jìn)行計算，同時結(jié)合等高線復(fù)核。最新施測的庫區(qū)地形為淤積趨勢預(yù)測提供最新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為興利調(diào)節(jié)計算、洪水調(diào)節(jié)計算提供水位—面積關(guān)系及水位—庫容關(guān)系，是基礎(chǔ)工作也是重點環(huán)節(jié)。高精度的測量成果及可靠的水位—庫容關(guān)系是后續(xù)計算的有力保障。

基礎(chǔ)資料收集主要包括水庫以往的水位—庫容關(guān)系成果、實測水文資料（徑流、洪水、泥沙等）、水庫興利調(diào)節(jié)原則以及防洪調(diào)度運用原則、上游來水組成以及用水情況變化、下游需水情況、歷史洪水情況、歷次設(shè)計洪水成果等。充分而可靠的資料是開展后續(xù)計算工作的堅實基礎(chǔ)。

淤積趨勢預(yù)測根據(jù)此次最新實測水位—庫容關(guān)系和水庫歷次實測水位—庫容關(guān)系成果對庫容變化、淤積量、淤積趨勢等內(nèi)容進(jìn)行分析，如具備實測泥沙資料，可對上述分析內(nèi)容進(jìn)行佐證，如不具備，則可采用侵蝕模數(shù)圖作為輔助。進(jìn)而確定水庫年淤積量，通過判別庫區(qū)淤積形態(tài)，分配各水位下的淤積量，預(yù)測出水位—庫容關(guān)系。進(jìn)而可以判斷到預(yù)測節(jié)點，死庫容是否淤滿，對水庫死水位進(jìn)行復(fù)核。

設(shè)計徑流復(fù)核主要采用徑流資料、降雨資料進(jìn)行分析計算，以實測成果為優(yōu)先選擇，但應(yīng)做好三性審查。等值線圖作為徑流復(fù)合的后備力量。需要注意的是，實測徑流成果需要進(jìn)行還原及還現(xiàn)工作，等值線圖計算成果即為天然徑流，后續(xù)需進(jìn)行還現(xiàn)。徑流系列的還原及還現(xiàn)工作、典型年的選擇、水庫興利調(diào)節(jié)原則、上游來水組合以及對下游現(xiàn)狀需水情況和規(guī)劃需水情況的把握是保證興利調(diào)節(jié)計算可靠性的關(guān)鍵點。興利調(diào)節(jié)計算中，對汛限水位、正常蓄水位做出多組合的假定，對各方案缺水量及棄水量進(jìn)行計算和對比分析。根據(jù)計算成果，分析各組汛限水位、正常蓄水位的優(yōu)劣，對水庫汛限水位、正常蓄水位進(jìn)行初步復(fù)核。

設(shè)計洪水復(fù)核主要采用實測洪水系列進(jìn)行計算，不具備條件時選用適宜的計算方法，通過暴雨途徑推求。設(shè)計洪水復(fù)核成果是洪水調(diào)節(jié)計算的輸入條件，設(shè)計洪水復(fù)核成果通常呈現(xiàn)減小趨勢，為工程安全考慮，輸入條件一般采用原設(shè)計洪水。設(shè)計洪水過程通過典型年縮放得到。確定水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)度原則，選擇不同汛限水位進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算。計算水庫允許最高洪水位，分析各工況調(diào)洪成果變化趨勢及水庫允許最高洪水位關(guān)系，判斷汛限水位的合理范圍。

最終，綜合考慮水庫興利、實際運用、淹沒占地及工程安全等因素，對水庫特征值及特征庫容進(jìn)行復(fù)核。

2.存在的主要問題及原因

經(jīng)過多個水庫特征值復(fù)核工作，將存在的問題歸納總結(jié)為如下3個方面：

一是以水庫的汛限水位為界，與前次水位—庫容關(guān)系成果相較，近期最新實測庫容成果存在低水位對應(yīng)庫容（汛限水位與低水位之間）減小，高水位對應(yīng)庫容（汛限水位與高水位之間）增加的特征，即汛限水位以下體現(xiàn)出淤積特征，而汛限水位以上體現(xiàn)出類似沖刷的現(xiàn)象。見圖1。

二是不改變正常蓄水位，僅在現(xiàn)狀汛限水位與正常蓄水位之間上調(diào)汛限水位，雖然棄水量呈現(xiàn)出減小的趨勢，但可供水量變化并不明顯，下游用水仍舊難以保證。

三是按照單變量進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，即僅采用最新實測水位—庫容關(guān)系，設(shè)計洪水成果、調(diào)度運用原則以及水位—泄量關(guān)系采用以往成果，設(shè)計洪水位以及校核洪水位仍有可能出現(xiàn)降低的情況。

結(jié)合實際工作進(jìn)行初步分析存在上述問題的原因。水位—庫容關(guān)系出現(xiàn)低水位減小，高水位增加的情況，原因主要有以下兩個方面。第一，發(fā)生洪水時，庫水位保持在汛限水位附近，大水對庫區(qū)附近的入庫河道產(chǎn)生沖刷，進(jìn)入汛限水位淹沒范圍后，受水面及地形影響，流速明顯降低，挾帶泥沙產(chǎn)生沉積，汛限水位一下庫容勢必減??；第二，由于洪水造成庫區(qū)附近局部產(chǎn)生沖刷，水庫回水將局部向上游延伸，庫區(qū)范圍出現(xiàn)增大的趨勢，汛限水位以上存在庫容增大的可能。抬高汛限水位，可供水量變化不明顯，原因有兩個方面。第一，汛限水水位和正常蓄水位之間的重疊庫容有限；第二，雖然汛期棄水量減少，但減少的棄水占用了部分容積，汛期過后的部分月份水量仍然相對豐沛，雖無大水威脅，水位需控制在正常蓄水位，因此汛期過后的棄水量增加。設(shè)計洪水位、校核洪水位計算成果降低，主要由于水位—庫容關(guān)系高水位增加，即調(diào)洪庫容增加，使得調(diào)洪成果有所降低。可見調(diào)洪成果降低是第一類問題的衍生現(xiàn)象。

圖1某水庫水位—庫容關(guān)系變化

3.建議及對策

河北省批量大、中型水庫特征值復(fù)核工作完成后，由于出現(xiàn)興利功能未見明顯改善、調(diào)洪水位出現(xiàn)降低現(xiàn)象，多數(shù)水庫特征值未進(jìn)行調(diào)整，仍維持原有指標(biāo)。為了更合理的安排水資源，保障用水安全，同時滿足防洪需求，對于大、中型水庫，特別是大型水庫，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更充分的論證工作。一方面，對上述存在問題進(jìn)行進(jìn)一步分析論證，探尋問題出現(xiàn)的根源。另一方面，探尋在保有現(xiàn)狀水位庫容關(guān)系的前提下，對“興水利”和“除水害”提供更合理的方向。

在此，建議進(jìn)一步研究入庫河段地形變化趨勢以及汛限水位附近洪水前后的水位—庫容變化；為了充分利用水資源，對于有條件的水庫（有充足水源），建議考慮適當(dāng)抬高正常蓄水位，同時兼顧調(diào)整汛限水位；分析逐月徑流和汛期洪水以及最大三日洪量的關(guān)系，掌握近年來徑流、洪水變化趨勢和周期，汛前對當(dāng)年的豐、平、枯進(jìn)行預(yù)判，根據(jù)豐枯情況，制定不同的調(diào)節(jié)原則和調(diào)度原則，即枯水年側(cè)重保障用水安全、豐水年側(cè)重保證防洪安全。選取不同的汛限水位、正常蓄水位進(jìn)行水庫運行管理。因此，預(yù)測工作至關(guān)重要。

4.結(jié)語

水庫特征水位和特征庫容關(guān)系到水庫自身和下游的防洪安全，也關(guān)系到下游地區(qū)的用水安全。受上游來水以及下游用水變化的影響，河北省部分大、中型水庫會出現(xiàn)庫水位長期難以達(dá)到正常蓄水位的現(xiàn)象，同時隨著水庫的長期運用產(chǎn)生的淤積，興利庫容逐漸減小。通過開展水庫特征值復(fù)核工作，發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)實存在的問題，需要繼續(xù)探討和研究，以作為用水安全及防洪安全的保障。建議結(jié)合水庫自身條件及對水庫近年來的來水規(guī)律，根據(jù)豐枯情況，選取不同的汛限水位、正常蓄水位進(jìn)行水庫興利調(diào)節(jié)和洪水調(diào)節(jié)?！?/p>