徐好峰,劉兵超,周廣剛
(海河水利委員會(huì)引灤工程管理局,天津 300393)
灤河流域位于華北平原東北部,北部、東部以蘇克斜魯山、七老圖山、奴魯爾虎山及松嶺為界,與西拉木倫河、老哈河、大凌河、小凌河、洋河為鄰,西南以燕山山脈為界。
灤河干流流經(jīng)河北省承德市豐寧縣,張家口市沽源縣、塞北管理區(qū);內(nèi)蒙古正藍(lán)旗、多倫縣;河北省承德市隆化縣、灤平縣、雙灤區(qū)、雙橋區(qū)、高新區(qū)、承德縣、興隆縣、寬城縣,唐山市遷西縣、遷安市,秦皇島市盧龍縣,唐山市灤州市、灤南縣,秦皇島市昌黎縣,唐山市樂亭縣,自源頭閃電河至河口全長(zhǎng)888 km。灤河支流眾多,流域面積大于1 000 km2的主要支流有12 條,其中流域面積最大的是伊遜河、長(zhǎng)度和水量最大的是青龍河。灤河水量比較豐沛,但年內(nèi)分配集中,年際豐枯變化懸殊,而且常出現(xiàn)連豐連枯現(xiàn)象。灤河流域的洪水具有暴漲暴落、峰高量大的特點(diǎn),容易造成洪澇災(zāi)害。
潘家口水庫(kù)位于河北省唐山市遷西縣的灤河干流上,控制流域面積33 700 km2,占流域總面積的75%,總庫(kù)容29.30 億m3,以供水為主,結(jié)合供水發(fā)電兼顧防洪,為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。主壩為混凝土低寬縫重力壩,按1 000 a 一遇洪水設(shè)計(jì)、5 000 a 一遇洪水校核,壩頂高程230.50 m(大沽高程),壩長(zhǎng)1 039.00 m,最大壩高107.50 m。水庫(kù)設(shè)有18 孔溢洪道,最大泄洪能力53 100 m3/s;共有4 個(gè)底孔,最大泄洪能力3 100 m3/s。水庫(kù)正常蓄水位222.00 m,設(shè)計(jì)洪水位224.50 m,校核水位227.00 m,汛限水位216.00 m,防洪庫(kù)容9.70億m3,興利庫(kù)容19.50億m3。
灤河干流上游為山區(qū)河道,兩岸無(wú)堤。大黑汀水庫(kù)以下至京山鐵路橋段,除遷西縣城段、遷安市區(qū)段兩岸筑有防洪大堤外,其余河段無(wú)堤,兩城區(qū)防洪堤間過流能力已達(dá)到20 a 一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),分別為12 350 、13 800 m3/s。京山鐵路橋至入??诙螢槠皆拥溃瑑砂吨蟹篮榇蟮毯头篮樾≯?,具體如下:防洪大堤分為左、右堤,其中左堤(于莊子至王家樓段)設(shè)計(jì)流量25 000 m3/s,現(xiàn)狀行洪能力20 000 m3/s;右堤上段(京山鐵路橋至汀流河段)設(shè)計(jì)流量25 000 m3/s,已按照50 a 一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)完成治理,基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);右堤下段(汀流河鎮(zhèn)至袁莊段)設(shè)計(jì)流量25 000 m3/s,現(xiàn)狀行洪能力15 000 m3/s。防洪小埝分為左、右堤,其中左堤(王家樓至吳家鋪段)設(shè)計(jì)流量8 230 m3/s,現(xiàn)狀行洪能力4 000 m3/s;右堤上段(大李莊至后沙鋪村段)設(shè)計(jì)流量8 230 m3/s,現(xiàn)狀行洪能力6 000 m3/s;右堤下段(后沙鋪村至入??诙危┰O(shè)計(jì)流量8 230 m3/s,現(xiàn)狀行洪能力4 000 m3/s。
灤河流域位于中緯度歐亞大陸東岸,地處暖溫帶半濕潤(rùn)、半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),具有季風(fēng)顯著、四季分明、雨量集中、雨熱同季、地形多樣和氣候復(fù)雜等特征。流域多年平均降雨量在400~700 mm,降雨分布受地形影響自東南向西北遞減,暴雨中心多集中在潵河、柳河和潘家口一帶。流域降雨時(shí)空分布不均,降雨量年內(nèi)分配集中,暴雨洪水主要集中在7月下旬—8月上旬,年際豐枯變化懸殊,常出現(xiàn)連豐連枯現(xiàn)象。潘家口水庫(kù)正處于暴雨中心區(qū)的前緣,全年降雨量的80%集中在汛期的6—9月,較大暴雨多出現(xiàn)在6、7兩月,而特大暴雨多集中在7月下旬—8月上旬,暴雨及造成的洪水年際變化很大,具有峰高量大的特點(diǎn),各站的洪水變差系數(shù)達(dá)1.4~1.45[1]。
根據(jù)灤河流域特點(diǎn),灤河年來(lái)水量主要集中在7、8 月,占全年來(lái)水量的60%以上;灤河洪水由暴雨形成,多發(fā)生在7 月下旬—8 月上旬。1988 年,經(jīng)水利部海委與天津院研究分析,向水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局報(bào)送《潘家口水利樞紐后期洪水控制運(yùn)用的設(shè)計(jì)報(bào)告》(水津規(guī)字第4 號(hào)及第8 號(hào)文件)。1989 年,水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局發(fā)布《對(duì)于潘家口水庫(kù)后期洪水及控制運(yùn)用方式的批復(fù)》(水規(guī)水字第4號(hào)),確定主汛期和后汛期按8月15日分界,因此潘家口水庫(kù)主汛期為7月1日—8月15日[2]。
潘家口水庫(kù)主汛期中小洪水是指潘家口水庫(kù)流域以上主汛期發(fā)生50 a一遇以下洪水。
潘家口水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水調(diào)度方式為兩級(jí)洪水調(diào)度,規(guī)劃洪水調(diào)度方式為三級(jí)洪水調(diào)度。
中小洪水兩級(jí)洪水調(diào)度方式為:主汛期,當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生50 a一遇以下洪水時(shí),控泄10 000 m3/s。
中小洪水三級(jí)洪水調(diào)度方式為:主汛期,當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生20 a 一遇以下洪水時(shí)控泄6 000 m3/s,發(fā)生20~50 a一遇洪水時(shí)控泄14 000 m3/s。
潘家口水庫(kù)中小洪水分別采用兩級(jí)調(diào)度和三級(jí)調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)洪演算,演算結(jié)果及對(duì)比分析詳見表1。
表1 潘家口水庫(kù)兩級(jí)、三級(jí)洪水調(diào)度方式調(diào)洪計(jì)算成果
(1)當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生3 a 一遇和5 a 一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式與三級(jí)調(diào)度方式下的最大出庫(kù)流量一致,水庫(kù)水位維持在216.00 m保持不變。
(2)當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生10 a一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為216.00 m,最大出庫(kù)流量與最大入庫(kù)流量保持一致;三級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為217.07 m,最大出庫(kù)流量6 000 m3/s。
(3)當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生20 a一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為217.06 m,最大出庫(kù)流量10 000 m3/s;三級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為220.83 m,最大出庫(kù)流量6 000 m3/s。
(4)當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生50 a一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為222.16 m,最大出庫(kù)流量10 000 m3/s;三級(jí)調(diào)度方式下水庫(kù)最高水位為222.36 m,最大出庫(kù)流量14 000 m3/s。
當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生3 a 一遇和5 a 一遇洪水時(shí),2 種調(diào)度方式水庫(kù)最高調(diào)洪水位均為起調(diào)水位216.00 m;當(dāng)發(fā)生10 a 一遇洪水時(shí),水庫(kù)兩級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位216.00 m,三級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位217.07 m;當(dāng)發(fā)生20 a一遇洪水時(shí),水庫(kù)兩級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位217.06 m,三級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位220.83 m;當(dāng)發(fā)生50 a一遇洪水時(shí),水庫(kù)兩級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位222.16 m,三級(jí)調(diào)度方式最高調(diào)洪水位222.36 m。各量級(jí)洪水最高調(diào)洪水位均小于正常蓄水位224.70 m,對(duì)水庫(kù)安全運(yùn)行沒有影響[3]。
當(dāng)潘家口水庫(kù)發(fā)生3 a一遇和5 a一遇洪水時(shí),2種調(diào)度方式水庫(kù)下泄水量與入庫(kù)洪水相同,削峰比例相同。當(dāng)發(fā)生10 a一遇和20 a一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式水庫(kù)最大下泄流量分別為7 520、10 000 m3/s,三級(jí)調(diào)度方式最大泄洪流量均為6 000 m3/s;兩級(jí)調(diào)度方式削峰率分別為0、15%,三級(jí)調(diào)度方式削峰率分別為20%、49%,三級(jí)調(diào)度方式較兩級(jí)調(diào)度方式削峰作用顯著。當(dāng)發(fā)生50 a 一遇洪水時(shí),兩級(jí)調(diào)度方式水庫(kù)最大泄洪流量10 000 m3/s,三級(jí)調(diào)度方式最大泄洪流量14 000 m3/s;兩級(jí)調(diào)度方式削峰率44%,三級(jí)調(diào)度方式削峰率21%,兩級(jí)調(diào)度方式較三級(jí)調(diào)度方式削峰作用好[4]。
潘家口水庫(kù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)水位控制,汛限水位218.00 m,起調(diào)水位216.00 m,汛限水位與起調(diào)水位之間的防洪庫(kù)容為1.14 億m3。當(dāng)上游發(fā)生洪水時(shí),水庫(kù)需提前12 h將1.14 億m3的蓄水下泄,平均下泄流量2 600 m3/s。對(duì)于10 a 一遇以下的小洪水,需充分發(fā)揮水庫(kù)攔洪削峰的作用,起調(diào)水位不必降至216.00 m,嚴(yán)格控制最大下泄流量小于入庫(kù)洪峰流量,減輕洪水對(duì)下游造成的洪水損失[5]。
(1)提高入庫(kù)洪水預(yù)報(bào)精度,減少因預(yù)報(bào)誤差產(chǎn)生的誤泄概率。
(2)加強(qiáng)潘家口水庫(kù)降雨預(yù)報(bào)和洪水預(yù)報(bào)工作,為水庫(kù)調(diào)度提供依據(jù),提高下游防洪安全性。
(3)與灤河下游防汛部門建立聯(lián)調(diào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制,及時(shí)發(fā)布泄洪預(yù)警信息,如果下泄洪水量級(jí)對(duì)下游生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅時(shí),應(yīng)及時(shí)對(duì)下游防洪工程做好搶護(hù)準(zhǔn)備,做好人口安全轉(zhuǎn)移工作。