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(hù)下游藻溪鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)共約30萬人口的生命財(cái)產(chǎn)安全和2000.00hm2農(nóng)田以及沈海高速G15等基礎(chǔ)設(shè)施的安全；還承擔(dān)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(jī)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(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要作用。

2 水庫控制運(yùn)用情況

2.1 調(diào)度運(yùn)行簡(jiǎn)況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(shí)間為2016年9月29日，庫水位45.88m，最低水位發(fā)生時(shí)間為2004年1月28日-1月31日，庫水位23.65m。在2007年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“韋伯”期間，吳家園水庫臺(tái)前處于低水位運(yùn)行，接近空庫起調(diào)，共攔蓄洪水量1280萬m3，最高水位達(dá)42.40m，對(duì)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(cè)及洪水預(yù)報(bào)調(diào)度

水庫設(shè)有水、雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)兩套，運(yùn)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(jié)合水庫控運(yùn)計(jì)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(jí)公路直通壩址。大壩現(xiàn)狀上壩道路結(jié)合下游壩坡馬道布置，上壩道路長(zhǎng)340m，寬6m，可滿足水庫管理和抗汛搶險(xiǎn)要求。水庫日常運(yùn)行管理由吳家園水庫管理所負(fù)責(zé)，對(duì)外通訊主要靠固定電話和移動(dòng)電話和1 臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)eSatF1衛(wèi)星移動(dòng)電話，通訊狀況良好。水庫設(shè)有100kVA三相變壓器一臺(tái)，75kW和30kW備用柴油發(fā)電機(jī)組各一臺(tái)。

2.3 工程安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)視系統(tǒng)

工程安全監(jiān)測(cè)的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有壩體表面變形觀測(cè)、上下游水位觀測(cè)、壩體滲流監(jiān)測(cè)、繞壩滲流監(jiān)測(cè)、防滲墻應(yīng)力與應(yīng)變及測(cè)斜觀測(cè)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)等項(xiàng)目。表面變形觀測(cè)：采用視準(zhǔn)線法，大壩共設(shè)置6條視準(zhǔn)線，分5個(gè)觀測(cè)橫斷面埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，即每個(gè)高程布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)30個(gè)測(cè)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)大壩表部的垂直和水平位移。每條視準(zhǔn)線在兩岸基巖上各布置一個(gè)工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)，并在兩岸各設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。上下游水位觀測(cè)：在溢洪道進(jìn)水渠前適當(dāng)位置設(shè)自記水位儀一套，另在攔河壩右岸前方適當(dāng)位置設(shè)立柱式水尺一套進(jìn)行上游水位觀測(cè)。

壩體滲流觀測(cè)：選取3個(gè)斷面作為觀測(cè)斷面(壩0+057.00、壩0+112.00和壩0+165.00)，各觀測(cè)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(shè)共計(jì)21只滲壓計(jì)。繞壩滲流觀測(cè)：在大壩兩岸分別設(shè)置了6根測(cè)壓管，測(cè)壓管內(nèi)布置滲壓計(jì)，用以進(jìn)行繞壩滲流觀測(cè)。防滲墻應(yīng)力、應(yīng)變及測(cè)斜觀測(cè)：選取3個(gè)斷面為觀測(cè)斷面，在每個(gè)斷面的合適位置設(shè)應(yīng)變計(jì)和無應(yīng)力計(jì)，設(shè)應(yīng)變計(jì)66只，無應(yīng)力計(jì)15只。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)：在水庫管理房處設(shè)置雨量站，進(jìn)行水情自動(dòng)預(yù)報(bào)。儀器設(shè)備自2009年4月開始安裝以來，經(jīng)過10年多施工期、運(yùn)行期監(jiān)測(cè)，部分儀器損毀失效，總埋設(shè)安裝儀器數(shù)量168，目前完好數(shù)量為138，完好率達(dá)82.1%。目前測(cè)量?jī)x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(tái)汛期起調(diào)水位為38.50m。

2)當(dāng)庫水位超過44.50m(梅汛期)或40.49m(臺(tái)汛期)，低于46.45m 時(shí)，水庫與區(qū)間洪水實(shí)行錯(cuò)峰補(bǔ)償調(diào)節(jié)。當(dāng)水庫與丁步頭區(qū)間來水之和小于360m/s(相應(yīng)水位7.42m)時(shí)，水庫按照入庫流量下泄。當(dāng)水庫與丁步頭區(qū)間來水之和>360m3/s 時(shí)，水庫實(shí)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，控制丁步頭斷面流量不超過360m3/s(相應(yīng)水位7.42m)；當(dāng)丁步頭區(qū)間來水>360m3/s 時(shí)，水庫關(guān)閘不泄洪。

3)當(dāng)庫水位超過防洪高水位46.45m，水庫轉(zhuǎn)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(yù)報(bào)和下游河道水位變化情況適時(shí)調(diào)節(jié)閘門開度，及時(shí)將庫水位回落至相應(yīng)的汛限水位。

4 興利調(diào)度計(jì)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(xiàng)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(jì)10萬m3/d，近期能滿足江南垟片各鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水要求，遠(yuǎn)期可將橋墩水庫水源與吳家遠(yuǎn)水庫聯(lián)通，實(shí)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(jì)約32萬。本次需水量分析采用人均綜合用水量指標(biāo)法，用水指標(biāo)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(jìn)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(jìn)行補(bǔ)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(tái)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(tái)抗旱應(yīng)急預(yù)案》(溫委辦發(fā)〔2011〕100 號(hào))，7月-10月吳家園水庫應(yīng)預(yù)留抗旱庫容800 萬m3，對(duì)應(yīng)庫水位34.51m。發(fā)電死水位：23.37m。

5 興利調(diào)節(jié)計(jì)算及調(diào)度計(jì)劃

5.1 興利調(diào)節(jié)計(jì)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(jì)多年徑流資料，結(jié)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(jì)各有關(guān)部門的用水要求，利用水庫重新分配天然流量所進(jìn)行的計(jì)算為徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。徑流調(diào)節(jié)的基本原理為水量平衡原理。計(jì)算時(shí)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(shí)段末水庫蓄水量；W初為時(shí)段初水庫蓄水量；W入為計(jì)算時(shí)段入庫水量；W出為計(jì)算時(shí)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(jì)算原理，根據(jù)吳家園水庫的實(shí)際情況，計(jì)算方法采用典型年法調(diào)算。

5.2 興利調(diào)節(jié)計(jì)算

根據(jù)水庫來水、水庫供水對(duì)象的需水量及水庫水量損失等，以各設(shè)計(jì)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(shí)序逐段(月、旬)調(diào)節(jié)計(jì)算水量的余與缺、水庫的回蓄量、供水量及各時(shí)段末的庫水位。

5.3 興利調(diào)度計(jì)劃

根據(jù)各設(shè)計(jì)典型枯水年調(diào)節(jié)計(jì)算成果，以時(shí)間為橫坐標(biāo)、庫水位為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪各設(shè)計(jì)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(shí)段的最大縱坐標(biāo)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(shí)段的最小縱坐標(biāo)值點(diǎn)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(jì)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(shè)計(jì)典型枯水年月(旬)末水庫水位上下包線，結(jié)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(guān)文件要求，結(jié)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(gè)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(jì)劃擬定如下：①防洪區(qū)：水庫按照防洪要求進(jìn)行調(diào)度；同時(shí)加大下游城鎮(zhèn)生活日供水量，電站按裝機(jī)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(jī)容量發(fā)電，可視水庫來水量，加大對(duì)下游河道補(bǔ)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(jī)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(dāng)壓縮農(nóng)業(yè)灌溉和發(fā)電用水。具體調(diào)度如下：當(dāng)34.51m(庫容800 萬m3)>庫水位≥32.65m(庫容650 萬m3)時(shí)，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(yīng)小于8 萬m3。當(dāng)32.65m>庫水位≥27.55m(庫容300 萬m3)時(shí)，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(yīng)<6 萬m3。當(dāng)27.55m>庫水位時(shí)，停止向江南平原供水，保證藻溪供水和大壩養(yǎng)護(hù)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(dāng)遇旱情時(shí)，庫水位低于抗旱庫容對(duì)應(yīng)的庫水位(34.51m)時(shí)，其供水調(diào)度權(quán)限歸溫州市水利局，在溫州市水利局授權(quán)范圍內(nèi)，蒼南縣水利局可以對(duì)吳家園水庫進(jìn)行供水調(diào)度。

6 興利調(diào)度建議

在計(jì)劃用水、節(jié)約用水的基礎(chǔ)上，貫徹“一水多用”的原則，提高水的重復(fù)利用率。在實(shí)時(shí)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(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的庫水位和前期來水情況，參照調(diào)度圖和水文氣象預(yù)報(bào)，合理調(diào)整調(diào)度計(jì)劃。當(dāng)遇到特殊干旱年，水庫水位已落于限制供水區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)具體情況結(jié)合上述興利調(diào)度計(jì)劃適當(dāng)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(duì)年度(或季度、月)興利調(diào)度情況及時(shí)進(jìn)行總結(jié)，為后續(xù)的調(diào)度運(yùn)行管理積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，提出切實(shí)可行的改進(jìn)意見或建議。

7 安全度汛措施

吳家園水庫調(diào)度嚴(yán)格按水庫調(diào)度規(guī)程進(jìn)行水庫調(diào)度運(yùn)用，建立了有效的信息溝通和調(diào)度磋商機(jī)制。當(dāng)遇正常運(yùn)行情況，低于正常水位和發(fā)生小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，由水庫管理所和蒼南縣水利局進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，由蒼南縣水利局與相關(guān)單位進(jìn)行信息溝通和磋商調(diào)度。吳家園水庫嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)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(cè)制度、水情預(yù)報(bào)、運(yùn)行維護(hù)制度等。

8 結(jié) 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(dǎo)水庫管理單位對(duì)水庫進(jìn)行科學(xué)的控制運(yùn)用，確保水庫運(yùn)行安全，充分發(fā)揮水庫綜合效益，編制本計(jì)劃是十分必要的。