林大亮

(蒼南縣吳家園水庫管理所，浙江 蒼南 325801)

1 水庫概況

吳家園水庫位于蒼南縣藻溪鎮(zhèn)吳家園村，在藻溪的西溪支流上，距藻溪鎮(zhèn)約2km。吳家園水庫總庫容2164 萬m3，是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。防洪保護下游藻溪鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)共約30萬人口的生命財產(chǎn)安全和2000.00hm2農(nóng)田以及沈海高速G15等基礎設施的安全；還承擔了下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活及農(nóng)田灌溉用水，95%供水保證率下供水量為61862m3/d；灌溉農(nóng)田面積1666.67hm2；電站裝機容量2×200kW，年發(fā)電量92萬kW·h。吳家園水庫在保證下游藻溪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪安全和促進經(jīng)濟社會發(fā)展中具有重要作用。

2 水庫控制運用情況

2.1 調(diào)度運行簡況

根據(jù)統(tǒng)計，流域多年平均降水量1946.9mm，多年平均徑流量4313.4萬m3。多年平均徑流深1321.8mm，徑流系數(shù)0.679，壩址處多年平均徑流1.368m3/s。1990年年入庫徑流量最大，為8336.2萬m3，年降雨量3366.1mm。1986年年入庫徑流量最小，為2220.1萬m3，年降雨量1215.9mm。根據(jù)現(xiàn)有水位記錄資料，水庫歷史最高水位發(fā)生時間為2016年9月29日，庫水位45.88m，最低水位發(fā)生時間為2004年1月28日-1月31日，庫水位23.65m。在2007年超強臺風“韋伯”期間，吳家園水庫臺前處于低水位運行，接近空庫起調(diào)，共攔蓄洪水量1280萬m3，最高水位達42.40m，對減輕下游防洪壓力起到積極作用。2020年吳家園水庫最高水位為32.48m，最低水位為27.17m。

2.2 水雨情監(jiān)測及洪水預報調(diào)度

水庫設有水、雨情自動測報系統(tǒng)兩套，運行正常。多年來水庫洪水調(diào)度根據(jù)水庫水位及降雨量，結合水庫控運計劃，由蒼南縣水利局統(tǒng)一調(diào)度。吳家園水庫位于蒼南縣藻溪鎮(zhèn)吳家園村，距縣城12km，距下游藻溪鎮(zhèn)約2km。目前有藻靈公路從大壩下游經(jīng)過，并有三級公路直通壩址。大壩現(xiàn)狀上壩道路結合下游壩坡馬道布置，上壩道路長340m，寬6m，可滿足水庫管理和抗汛搶險要求。水庫日常運行管理由吳家園水庫管理所負責，對外通訊主要靠固定電話和移動電話和1 臺型號為LeSatF1衛(wèi)星移動電話，通訊狀況良好。水庫設有100kVA三相變壓器一臺，75kW和30kW備用柴油發(fā)電機組各一臺。

2.3 工程安全監(jiān)測、監(jiān)視系統(tǒng)

工程安全監(jiān)測的主要監(jiān)測項目有壩體表面變形觀測、上下游水位觀測、壩體滲流監(jiān)測、繞壩滲流監(jiān)測、防滲墻應力與應變及測斜觀測、水情自動測報等項目。表面變形觀測：采用視準線法，大壩共設置6條視準線，分5個觀測橫斷面埋設測點，即每個高程布置5個測點，共計30個測點，用以監(jiān)測大壩表部的垂直和水平位移。每條視準線在兩岸基巖上各布置一個工作基點和校核基點，并在兩岸各設一個水準基點。上下游水位觀測：在溢洪道進水渠前適當位置設自記水位儀一套，另在攔河壩右岸前方適當位置設立柱式水尺一套進行上游水位觀測。

壩體滲流觀測：選取3個斷面作為觀測斷面(壩0+057.00、壩0+112.00和壩0+165.00)，各觀測斷面分別在壩上0+001.90、壩下0+002.10 和壩下0+024.645 位置不同高程處埋設共計21只滲壓計。繞壩滲流觀測：在大壩兩岸分別設置了6根測壓管，測壓管內(nèi)布置滲壓計，用以進行繞壩滲流觀測。防滲墻應力、應變及測斜觀測：選取3個斷面為觀測斷面，在每個斷面的合適位置設應變計和無應力計，設應變計66只，無應力計15只。水情自動測報：在水庫管理房處設置雨量站，進行水情自動預報。儀器設備自2009年4月開始安裝以來，經(jīng)過10年多施工期、運行期監(jiān)測，部分儀器損毀失效，總埋設安裝儀器數(shù)量168，目前完好數(shù)量為138，完好率達82.1%。目前測量儀器的數(shù)量、精度滿足規(guī)范要求。

3 汛期調(diào)度原則

1)梅汛期起調(diào)水位為42.50m，臺汛期起調(diào)水位為38.50m。

2)當庫水位超過44.50m(梅汛期)或40.49m(臺汛期)，低于46.45m 時，水庫與區(qū)間洪水實行錯峰補償調(diào)節(jié)。當水庫與丁步頭區(qū)間來水之和小于360m/s(相應水位7.42m)時，水庫按照入庫流量下泄。當水庫與丁步頭區(qū)間來水之和>360m3/s 時，水庫實行補償調(diào)節(jié)，控制丁步頭斷面流量不超過360m3/s(相應水位7.42m)；當丁步頭區(qū)間來水>360m3/s 時，水庫關閘不泄洪。

3)當庫水位超過防洪高水位46.45m，水庫轉為保壩為主，泄洪洞和溢洪道閘門逐漸開啟直至完全開啟，在洪峰來臨前控制下泄流量不超過入庫流量。

4)洪峰過后，根據(jù)天氣預報和下游河道水位變化情況適時調(diào)節(jié)閘門開度，及時將庫水位回落至相應的汛限水位。

4 興利調(diào)度計劃

4.1 入庫徑流

根據(jù)吳家園水庫徑流系列1961年-2020年共60年徑流資料，多年平均徑流量4314.4萬m3。多年平均徑流深1321.8mm，徑流系數(shù)67.89%，壩址處多年平均徑流1.368m3/s。

4.2 用水需求

吳家園水庫是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用的中型水庫，在95%供水保證率下，優(yōu)先保證生活供水，壓縮生態(tài)供水，停止灌溉用水、發(fā)電用水。根據(jù)《蒼南縣給排水專項規(guī)劃修編(2019-2035)》，江南垟片的規(guī)劃供水水源為吳家園水庫及挺南水庫，供水規(guī)模合計10萬m3/d，近期能滿足江南垟片各鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水要求，遠期可將橋墩水庫水源與吳家遠水庫聯(lián)通，實現(xiàn)原水互備。吳家園水庫及挺南水庫的供水范圍主要為藻溪鎮(zhèn)(3萬人)及江南垟片部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，包括錢庫鎮(zhèn)(13萬人)、宜山鎮(zhèn)(5萬人)、金鄉(xiāng)鎮(zhèn)(9萬人)、大漁鎮(zhèn)(1萬人)、炎亭鎮(zhèn)(1萬人)等，供水人口合計約32萬。本次需水量分析采用人均綜合用水量指標法，用水指標主要根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》、《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程規(guī)劃規(guī)范》進行取值，在95%供水保證率下，本次取185L/(人·d)。吳家園水庫供水范圍的生活供水為32萬人×0.185m3/(人·d)=5.92萬m3/d。平水年情況下，生態(tài)供水為6000-8000m3/d。在95%供水保證率下，生態(tài)供水壓縮為0.3 萬m3/d。由以上分析可得，在95%供水保證率下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活供水及生態(tài)供水的總量為6.22 萬m3/d，供水不足部分由挺南水庫等其他水源進行補充。

4.3 興利特征水位

吳家園水庫梅汛期和非汛期興利上限水位為正常蓄水位44.50m，臺汛期興利上限水位為水庫汛限水位40.49m?？购当ＷC水位：根據(jù)《溫州市防汛防臺抗旱應急預案》(溫委辦發(fā)〔2011〕100 號)，7月-10月吳家園水庫應預留抗旱庫容800 萬m3，對應庫水位34.51m。發(fā)電死水位：23.37m。

5 興利調(diào)節(jié)計算及調(diào)度計劃

5.1 興利調(diào)節(jié)計算方法

吳家園水庫平均多年徑流量為4314.4 萬m3，年徑流變化及徑流年內(nèi)分配很不均勻，統(tǒng)計多年徑流資料，結合水庫調(diào)節(jié)性能，吳家園水庫一般3-6月份為蓄水期，11月—次年2月末為供水期。吳家園水庫的供水保證率采用95%。根據(jù)國民經(jīng)濟各有關部門的用水要求，利用水庫重新分配天然流量所進行的計算為徑流調(diào)節(jié)計算。徑流調(diào)節(jié)的基本原理為水量平衡原理。計算時段的水庫水量平衡方程為：

W末=W初+W入-W出

(1)

式中：W末為時段末水庫蓄水量；W初為時段初水庫蓄水量；W入為計算時段入庫水量；W出為計算時段出庫流量，包括向各用水部門提供的水量、棄水量及水庫水量損失等。

根據(jù)以上的計算原理，根據(jù)吳家園水庫的實際情況，計算方法采用典型年法調(diào)算。

5.2 興利調(diào)節(jié)計算

根據(jù)水庫來水、水庫供水對象的需水量及水庫水量損失等，以各設計典型年的徑流分配過程為水庫來水過程，各用水部門綜合需水量過程及水庫水量損失為用水過程，根據(jù)水量平衡方程按逆時序逐段(月、旬)調(diào)節(jié)計算水量的余與缺、水庫的回蓄量、供水量及各時段末的庫水位。

5.3 興利調(diào)度計劃

根據(jù)各設計典型枯水年調(diào)節(jié)計算成果，以時間為橫坐標、庫水位為縱坐標，點繪各設計典型枯水年的調(diào)度過程線，至少可得到三條調(diào)度過程線。再將各條調(diào)度線各時段的最大縱坐標值連接起來，便可得到上包線，也稱為防破壞線。同樣，將各調(diào)度線各時段的最小縱坐標值點連接起來，便可得到下包線，此線表示為保證水庫正常供水所需要的最低蓄水線，也稱為限制供水線。采用上述調(diào)節(jié)計算方法，用水量改為只包括生活及重要工業(yè)等用水部門，演算的起始水位選用興利下限水位23.37m。取三條調(diào)度過程線的下包線作為保證水位線。根據(jù)水庫設計典型枯水年月(旬)末水庫水位上下包線，結合水庫的防洪、灌溉、供水、發(fā)電、抗旱等多方需求及多年來的運行經(jīng)驗，經(jīng)優(yōu)化調(diào)整，擬定防破壞線、限制供水線，水庫興利調(diào)度各月末控制水位圖表見表1、圖1。

表1 吳家園水庫興利調(diào)度控制線(月末)

圖1 吳家園水庫興利調(diào)度圖

吳家園水庫以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電。下游用水主要為城鎮(zhèn)居民生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉，基本無工業(yè)用水。綜合水庫用水特性和主管部門興利調(diào)度相關文件要求，結合水庫興利調(diào)度線，將水庫興利上限水位和興利下限水位之間的區(qū)域劃分為4 個分區(qū)：加大供水區(qū)、正常供水區(qū)、限制供水區(qū)、城鎮(zhèn)生活供水區(qū)，興利上限水位以上為防洪區(qū)。

水庫興利調(diào)度計劃擬定如下：①防洪區(qū)：水庫按照防洪要求進行調(diào)度；同時加大下游城鎮(zhèn)生活日供水量，電站按裝機容量發(fā)電。②加大供水區(qū)(加大供水)：加大下游城鎮(zhèn)生活日供水量，暫定10 萬m3/d；農(nóng)業(yè)灌溉按需水量供水，電站按裝機容量發(fā)電，可視水庫來水量，加大對下游河道補水。③正常供水區(qū)：城鎮(zhèn)生活供水量6.22 萬m3/d，生態(tài)基流0.8 萬m3/d，農(nóng)業(yè)灌溉按需水量供水，電站按裝機容量發(fā)電。④限制供水區(qū)(限制灌溉、發(fā)電)：優(yōu)先保證城鎮(zhèn)生活供水、生態(tài)需水，適當壓縮農(nóng)業(yè)灌溉和發(fā)電用水。具體調(diào)度如下：當34.51m(庫容800 萬m3)>庫水位≥32.65m(庫容650 萬m3)時，優(yōu)先保證城鎮(zhèn)生活供水量、生態(tài)基流，壓縮農(nóng)業(yè)灌溉供水，每日總供水量應小于8 萬m3。當32.65m>庫水位≥27.55m(庫容300 萬m3)時，優(yōu)先保證城鎮(zhèn)生活供水量、生態(tài)基流，大幅壓縮農(nóng)業(yè)灌溉供水，每日總供水量應<6 萬m3。當27.55m>庫水位時，停止向江南平原供水，保證藻溪供水和大壩養(yǎng)護需要。⑤城鎮(zhèn)生活供水區(qū)(停止灌溉、發(fā)電)：壓縮藻溪供水，減少生態(tài)基流，停止灌溉和發(fā)電供水。當遇旱情時，庫水位低于抗旱庫容對應的庫水位(34.51m)時，其供水調(diào)度權限歸溫州市水利局，在溫州市水利局授權范圍內(nèi)，蒼南縣水利局可以對吳家園水庫進行供水調(diào)度。

6 興利調(diào)度建議

在計劃用水、節(jié)約用水的基礎上，貫徹“一水多用”的原則，提高水的重復利用率。在實時調(diào)度中，為充分發(fā)揮水庫的調(diào)度作用，獲得盡可能大的綜合利用效益，應根據(jù)當時的庫水位和前期來水情況，參照調(diào)度圖和水文氣象預報，合理調(diào)整調(diào)度計劃。當遇到特殊干旱年，水庫水位已落于限制供水區(qū)時，應根據(jù)當時具體情況結合上述興利調(diào)度計劃適當核減供水量，按照先生活后生產(chǎn)的原則，重新調(diào)整各用水部門的用水量。對年度(或季度、月)興利調(diào)度情況及時進行總結，為后續(xù)的調(diào)度運行管理積累寶貴的經(jīng)驗，提出切實可行的改進意見或建議。

7 安全度汛措施

吳家園水庫調(diào)度嚴格按水庫調(diào)度規(guī)程進行水庫調(diào)度運用，建立了有效的信息溝通和調(diào)度磋商機制。當遇正常運行情況，低于正常水位和發(fā)生小于設計標準的洪水時，由水庫管理所和蒼南縣水利局進行信息溝通和磋商調(diào)度，遇水位在正常蓄水位以上或發(fā)生超標準洪水時，由蒼南縣水利局與相關單位進行信息溝通和磋商調(diào)度。吳家園水庫嚴格執(zhí)行上級調(diào)度令，建立調(diào)度值班制度、巡視檢查制度和安全監(jiān)測制度、水情預報、運行維護制度等。

8 結 語

吳家園水庫為中型水庫，是蒼南縣重要的防洪、供水工程，為指導水庫管理單位對水庫進行科學的控制運用，確保水庫運行安全，充分發(fā)揮水庫綜合效益，編制本計劃是十分必要的。