杜鵬程 謝國慶

袁灣水庫工程是列入2020 年國家150 項(xiàng)重大水利工程項(xiàng)目清單和《河南省人民政府關(guān)于新時(shí)代支持革命老區(qū)振興發(fā)展的實(shí)施意見》的重點(diǎn)水利項(xiàng)目，位于河南省信陽市淮河上游右岸一級支流潢河上游，壩址位于光山縣潑陂河鎮(zhèn)和晏河鄉(xiāng)交界處。該工程以防洪為主，結(jié)合供水、灌溉，兼顧發(fā)電、改善生態(tài)等綜合利用。工程由攔河主壩、副壩和水電站等組成。水庫總庫容2.51 億m3，防洪庫容1.21 億m3，最大壩高32.10m，為大（2）型水庫。

該工程建成后，結(jié)合淮河上游防洪體系其他已建和規(guī)劃工程，可使淮河干流王家壩以上圩區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)狀的10 年一遇提高到20 年一遇，灌溉農(nóng)田11.6 萬畝，年提供城市生活及工業(yè)供水5040 萬m3，對于幫助大別山革命老區(qū)的新縣、光山和潢川等縣鞏固脫貧攻堅(jiān)成果、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、優(yōu)化區(qū)域水資源配置、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有積極作用。

袁灣水庫工程筑壩蓄水和生產(chǎn)生活取水對上下游水文情勢將產(chǎn)生一定影響。

一、潢河水文情勢現(xiàn)狀

潢河又名潢水，發(fā)源于河南省新縣田鋪鄉(xiāng)萬字山，于潢川縣境內(nèi)匯入淮河。流域地處淮河上游南部，大別山中心地帶，全長140km，流域面積2400km2，流經(jīng)新縣、光山縣、潢川縣，年平均徑流量為10.59 億m3，河床比降平均約1.18/1000，高程約40～268m。

上中游為山區(qū)、淺山丘陵區(qū)，河床平均寬80～150m，河道比降大；下游由丘崗地區(qū)過渡到平原區(qū)，河床寬150～200m，水流平緩。汛期最大流量可達(dá)3726m3/s，冬季最小流量僅2～3m3/s。

根據(jù)1967—2015 年水文站實(shí)測和匯流面積推演得出潢河袁灣水庫壩址徑流量最小值為6547 萬m3（2001—2002 年）、最大值為69599 萬m3（1987—1988 年）、多年平均值為24707 萬m3、50%年型為22650 萬m3、75%年型為14834 萬m3、95%年型為8500 萬m3。

袁灣水庫壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量7.30 萬t，推移質(zhì)輸沙量1.46 萬t，年輸沙模數(shù)為152t/（km2·a）。

二、庫區(qū)水文情勢變化分析

袁灣水庫建成蓄水后，水庫壩前到庫區(qū)回水尾端15.4km 處的天然河段將轉(zhuǎn)換成水庫形態(tài)，水深、水面面積及流動速度等會出現(xiàn)相應(yīng)變化。相比庫區(qū)建成前，庫區(qū)回水區(qū)域內(nèi)的水面面積和水深會在一定程度上增加，同時(shí)由回水尾端至壩前水深的增幅也會不斷增加，最高水深增大幅度可達(dá)到23m；庫區(qū)內(nèi)由庫區(qū)回水末端至壩前流速會出現(xiàn)部分減緩，壩前斷面流動速度減緩幅度最高。在水庫穩(wěn)定工作時(shí)，水庫水位在62m 與68.5m 的死水位和正常蓄水位間不斷變化，水深變幅平均為6.5m。

三、壩址生態(tài)流量保障性分析

根據(jù)流域地形地貌特點(diǎn)，考慮到袁灣水庫具有年調(diào)節(jié)能力，將改變其下游河道的徑流時(shí)空分布。因此，袁灣水庫壩址處需下泄一定的流量滿足壩下河道內(nèi)用水需求。

根據(jù)《關(guān)于印發(fā)水電水利建設(shè)項(xiàng)目水環(huán)境與水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)政策研討會議紀(jì)要的函》和《水電水利建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)指南（試行）》，為維護(hù)河段水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，水利水電工程必須下泄一定的生態(tài)流量，將其納入工程水資源綜合配置中統(tǒng)籌考慮。生態(tài)流量需要考慮以下因素：（1）工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活需水量；（2）維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量；（3）維持河道水質(zhì)的最小稀釋凈化水量；（4）水面蒸發(fā)量；（5）維持地下水位動態(tài)平衡補(bǔ)給需水；（6）河道外生態(tài)需水量；（7）魚道需水量。其中袁灣水庫壩址處生態(tài)流量需考慮工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活需水量、維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量、維持河道水質(zhì)的最小稀釋凈化水量和魚道需水量。

根據(jù)壩址下游河道用水需求分析和推薦的計(jì)算方法，本報(bào)告采用Tennant 法、最小月平均徑流法、90%保證率法、濕周法、魚道流量模型等確定減水河段維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定逐月所需水量并取最大值，得出袁灣水庫擬采取生態(tài)流量下泄方案如表1。經(jīng)過調(diào)算的袁灣水庫90%年型逐月下泄水量均大于或等于擬定的生態(tài)流量下泄方案，詳見圖1。

圖1 袁灣水庫90%年型逐月下泄水量與生態(tài)流量對比圖

表1 袁灣水庫生態(tài)流量下泄方案表（單位：m3/s）

四、壩下水文情勢變化分析

根據(jù)水文調(diào)算的潢河袁灣水庫壩下斷面90%年型建庫前和建庫后逐月水量資料，計(jì)算出流量，再通過曼寧公式求出流速、水深，進(jìn)而比對建庫前和建庫后水文情勢變化情況。

（一）流量

在P=90%來水頻率下，建庫前壩下徑流量為11236 萬m3/a，建庫后調(diào)算為7389 萬m3/a，減少34.2%；建庫前壩下逐月流量為0.65～8.25m3/s，建庫后調(diào)算為0.86～11.78m3/s，變化率-89.1%～373.3%；建庫后有10 個(gè)月（1—5 月、7—8 月、10—12 月）流量減少，減少率-89.1%～-1.1%，3 月份減少幅度最大；建庫后有2 個(gè)月（6 月、9 月）流量增加，增長率為36.4%～373.3%，6 月份增加幅度最大。

（二）流速

在P=90%來水頻率下，建庫前壩下逐月流速為0.2～0.54m/s，建庫后調(diào)算為0.22～0.62m/s，變化率-58.6%～85.5%；建庫后有10 個(gè)月（1—5 月、7—8 月、10—12 月）流速減少，減少率-58.6%～-0.4%，3 月份減少幅度最大；建庫后有2 個(gè)月（6 月、9 月）流速增加，增長率為13.2%～85.5%，6 月份增加幅度最大。

（三）水深

在P=90%來水頻率下，建庫前壩下逐月水深為0.07～0.31m，建庫后調(diào)算為0.08～0.38m，變化率-73.6%～155.1%；建庫后有10 個(gè)月（1—5 月、7 月、8 月、10—12 月）水深減少，減少率-73.6%～-0.7%，3 月份減少幅度最大；建庫后有2 個(gè)月（6 月、9 月）水深增加，增長率為20.5%～155.1%，6 月份增加幅度最大。

五、對潢河水資源的影響分析

袁灣水庫引水工程實(shí)施后，多年平均情況下，從袁灣水庫年取水量約為6300 萬m3（含生活、工業(yè)、灌溉供水）。通過模型調(diào)算，得出袁灣水庫引水工程建成前、后水庫壩址處年徑流變化，規(guī)劃年2030 年，壩址處多年平均徑流量減少了25.5%，75%、90%年份對壩址處徑流量影響分別為27.2%、34.2%，滿足國際上對河流的開發(fā)利用率一般不超過40%的要求，水庫工程建成后不同來水頻率對壩址處徑流量的影響見表2。

表2 袁灣水庫建成后對壩址徑流量的影響表（單位：萬 m3）

六、對潢河考核斷面生態(tài)流量的影響分析

根據(jù)《信陽市重點(diǎn)河段生態(tài)流量調(diào)查評價(jià)及閘壩聯(lián)合調(diào)度方案》中潢河考核斷面生態(tài)流量成果，潢河干流至入淮河口共有兩個(gè)考核斷面：潢川橡膠壩斷面和潢川縣入淮河口斷面。潢河水功能區(qū)考核斷面水量特性見表3。

表3 潢河水功能區(qū)考核斷面水量特性表

袁灣水庫壩址位于考核斷面上游，距離下游潢川橡膠壩斷面、潢川縣入淮河口斷面距離分別為56km、98km，水庫建成運(yùn)行后，可向受水區(qū)提供生活、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水等，同時(shí)確保生態(tài)基流，對河道徑流豐枯具有一定的調(diào)節(jié)作用。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，建庫后，90%保證率橡膠壩考核斷面流量為1.99m3/s，大于《信陽市重點(diǎn)河段生態(tài)流量調(diào)查評價(jià)及閘壩聯(lián)合調(diào)度方案》確定的生態(tài)流量1.11m3/s；90%保證率入淮口考核斷面流量為2.08m3/s，大于《信陽市重點(diǎn)河段生態(tài)流量調(diào)查評價(jià)及閘壩聯(lián)合調(diào)度方案》確定的生態(tài)流量1.25m3/s。

可以看出，袁灣水庫建成后，潢川站斷面、入淮口斷面多年平均徑流量分別減少了7.2%和6.3%，但其對下游枯水期徑流有一定的調(diào)節(jié)作用，可以保障下游河道生態(tài)流量。

七、對泥沙的影響分析

袁灣水庫建成后，庫區(qū)水體流速迅速變小，水體中泥沙大量沉積于庫底。袁灣水庫下壩址多年平均年輸沙量為8.76 萬t，庫區(qū)多年平均來水量約24707 萬m3，來水多年平均含沙量0.35kg/m3，約350mg/L。

水庫壩址多年入庫水量為24707 萬m3，興利庫容為5050 萬m3，按水庫平均攔沙率經(jīng)驗(yàn)公式（Brune公式，如下）計(jì)算，水庫平均攔沙率為92.7%，水庫正常運(yùn)行期（水庫有效使用年限按50 年考慮）的淤沙量為406 萬t、290 萬m3。

式中：β 為水庫平均攔沙率；v興為興利庫容，萬m3；ω入多年平均入庫來水量，萬m3。

袁灣水庫死庫容為1040 萬m3，可以滿足淤沙要求。下泄水體平均懸移質(zhì)含沙量0.026kg/m3，約26mg/L，滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（30mg/L）要求。對比來水含沙量350mg/L，可見建庫可以使下泄水含沙量大幅度降低。

八、水庫運(yùn)行對下游防洪的影響

袁灣水庫與出山店水庫、張灣水庫、晏河水庫聯(lián)合運(yùn)用使淮河王家壩以上圩區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20年一遇，將淮河干流控制斷面淮濱站20 年一遇設(shè)計(jì)流量控制在7000m3/s 以內(nèi)，同時(shí)使潢河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20 年一遇。調(diào)洪成果見表4和表5。

表4 潢河袁灣水庫壩址調(diào)洪演算成果表

表5 潢河袁灣水庫下游河道主要斷面防洪能力復(fù)核成果表

九、結(jié)論

擬建袁灣水庫的興利運(yùn)用將直接影響潢河的水文情勢，影響河道的水資源量、流量、流速、水深和泥沙含量，提高防洪能力，也影響河道水生生境，必須保障壩址和考核斷面的生態(tài)流量。相關(guān)建設(shè)和管理人員應(yīng)加強(qiáng)袁灣水庫建設(shè)對潢河水文情勢的影響研究，了解袁灣水庫建設(shè)對潢河水文情勢的影響因素，合理調(diào)度，以逐步改善潢河生態(tài)系統(tǒng)平衡狀態(tài)。研究成果可為其他水庫建設(shè)提供借鑒