王 偉，程 剛，張麗娟，李長晉，許 浩

（1.陜西省西安市水災(zāi)害防御管理中心,陜西 西安 710000；2.陜西省西安市水利規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院,陜西 西安710000）

1 石砭峪水庫工程概況

石砭峪水庫工程位于陜西省西安市長安區(qū)灃河二級(jí)支流石砭峪河,距離石砭峪峪口2 km處,工程距西安市中心35 km。石砭峪水庫興建于1970年,多年平均徑流量0.97億m3,水庫總庫容2810萬m3,調(diào)度庫容595萬m3,興利庫容2455萬m3,死庫容75萬m3。石砭峪水庫工程等級(jí)為Ⅲ等,主要建筑物為3級(jí),樞紐工程由大壩、輸水洞、泄洪洞組成。水庫大壩為瀝青砼斜墻堆石壩,壩高85 m,壩頂高程735 m,壩頂長265 m,壩頂寬7.5 m。水庫汛限水位725 m,死水位675 m。輸水洞位于左岸,具有導(dǎo)流、供水和泄洪的作用,設(shè)計(jì)最大泄量192 m3/s。洞長448m,洞徑3.6 m,比降6%,為鋼筋混凝土襯砌圓型壓力洞,進(jìn)口底坎高程675.00 m,設(shè)計(jì)最大泄水流量192 m3/s。泄洪洞位于右岸,洞長508 m,為城門洞形無壓隧洞,洞底寬7 m～8 m,高9 m～16 m,全洞壁鋼筋混凝土襯砌。進(jìn)口設(shè)溢流堰,堰頂高程716 m,孔口尺寸為10 m×10 m。設(shè)計(jì)工況泄洪量為332 m3/s,校核工況泄流量為707 m3/s。

2 石砭峪水庫防洪與供水安全管理現(xiàn)狀

2.1 防洪安全管理現(xiàn)狀

2.1.1 防洪對(duì)象

石砭峪水庫潰壩淹沒威脅111 km,其中壩址至秦渡鎮(zhèn)至漁王村33 km,漁王村至文家村27 km,水磨村至三橋鎮(zhèn)18 km。長安區(qū)五臺(tái)、王曲、子午、韋曲、郭杜、黃良6個(gè)街辦,共123 km2；高新區(qū)興隆、細(xì)柳、靈沼、五星、秦鎮(zhèn)、魚化寨6個(gè)街辦,98 km2；灃西新城馬王、釣臺(tái)2個(gè)街辦,37 km2；灃東新城三橋、灃東2個(gè)街辦,38 km2；雁塔區(qū)丈八溝1個(gè)街辦,9 km2；未央?yún)^(qū)六村堡、漢城、草灘3個(gè)街辦72 km2,潰壩淹沒威脅范圍共377 km2?？傆?jì)人口49萬,耕地2.2萬hm2,20個(gè)街辦,鐵路26 km,公路26 km等。

2.1.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）及《水利工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）,石砭峪水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn),樞紐工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,設(shè)計(jì)洪水位731.00 m,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇,校核洪水位732.50 m。

2.1.3 防洪安全保障應(yīng)急措施

巡查人員發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情后,及時(shí)向石砭峪水庫防汛辦報(bào)告,石砭峪水庫防汛辦鑒別險(xiǎn)情程度向石砭峪水庫防汛指揮部報(bào)告,石砭峪水庫防汛指揮部研判險(xiǎn)情等級(jí)后啟動(dòng)預(yù)案、發(fā)布搶險(xiǎn)指令,石砭峪水庫防汛辦公室及各防汛工作組按照險(xiǎn)情指令等級(jí)組織實(shí)施。應(yīng)急響應(yīng)過程見圖1。

圖1 石砭峪水庫防洪安全應(yīng)急響應(yīng)流程圖

2.1.4 水庫洪水調(diào)度

（1）入庫洪水流量小于200 m3/s以下洪水調(diào)度。

當(dāng)水庫預(yù)報(bào)入庫洪水流量小于200 m3/s以下洪水時(shí),調(diào)度方式：漸開泄洪洞閘門,控制出庫流量不超過入庫流量,最大下泄流量不超過90 m3/s,壩前最高水位為727.83 m。當(dāng)庫水位回落至汛期控制運(yùn)用水位以下時(shí),調(diào)整下泄流量,使本次洪水過后,庫水位達(dá)到或低于汛期控制運(yùn)用水位。

（2）入庫流量大于200 m3/s,小于100 年一遇及以下洪水調(diào)度。

當(dāng)水庫預(yù)報(bào)洪水入庫流量大于200 m3/s小于100年一遇洪水（洪峰流量為643 m3/s,相應(yīng)洪量為2080萬m3）時(shí),調(diào)度方式為：可根據(jù)預(yù)報(bào)的洪水情況進(jìn)行預(yù)泄,同時(shí)根據(jù)入庫流量開啟泄洪洞閘門,控制出庫流量不超過入庫流量,最大下泄流量不超過463.49 m3/s,壩前最高水位為727.20 m。當(dāng)庫水位回落至汛期控制運(yùn)用水位以下時(shí),調(diào)整下泄流量,使本次洪水過后,庫水位達(dá)到或低于汛期控制運(yùn)用水位。

（3）100年一遇洪水以上,1000年一遇及以下洪水調(diào)度。

當(dāng)水庫預(yù)報(bào)洪水大于100年一遇洪水（洪峰流量為643 m3/s,相應(yīng)洪量為2080萬m3）,且小于等于1000年一遇洪水（洪峰流量為1073m3/s,相應(yīng)洪量為3338萬m3）時(shí),調(diào)度方式為：可根據(jù)預(yù)報(bào)的洪水情況進(jìn)行預(yù)泄,同時(shí)根據(jù)入庫流量開啟泄洪洞閘門,漸開輸水洞閘門,控制出庫流量不超過入庫流量,最大下泄流量不超過678.41 m3/s,壩前最高水位為730.94 m。當(dāng)庫水位回落至汛期控制運(yùn)用水位以下時(shí),調(diào)整下泄流量,使本次洪水過后,庫水位達(dá)到或低于汛期控制運(yùn)用水位。

（4）1000年一遇以上洪水調(diào)度。

當(dāng)水庫預(yù)報(bào)洪水為1000年一遇（洪峰流量為1073 m3/s,相應(yīng)洪量為3338 萬m3）以上洪水時(shí),調(diào)度方式為：可根據(jù)預(yù)報(bào)的洪水情況進(jìn)行預(yù)泄,全開泄洪洞和輸水洞聯(lián)合泄洪,最大下泄流量達(dá)899 m3/s,壩前允許最高水位為732.50 m。當(dāng)水庫水位回落時(shí),及時(shí)調(diào)整下泄流量,使本次洪水過后,庫水位達(dá)到或低于汛期控制運(yùn)用水位。

2.2 供水安全管理現(xiàn)狀

2.2.1 供水范圍及對(duì)象

石砭峪水庫是西安市黑河引水系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)補(bǔ)水源。從1990年起,石砭峪水庫承擔(dān)了西安市供水任務(wù),灌溉供水量減少；引乾濟(jì)石調(diào)水工程是陜西省實(shí)施的南水北調(diào)工程之一,該工程是將漢江支流乾佑河水量,越秦嶺調(diào)入渭河流域的石砭峪水庫,設(shè)計(jì)年調(diào)水量4697萬m3。

2.2.2 供水過程

在實(shí)際供水時(shí),將引乾濟(jì)石工程調(diào)水及石砭峪流域自產(chǎn)徑流經(jīng)石砭峪水庫調(diào)節(jié),最大限度的滿足各用水戶的用水要求,供水優(yōu)先次序?yàn)槭紫缺ＷC下游生態(tài)用水,其次是向城市供水,最后考慮灌溉用水。

石砭峪水庫2014年～2021年的年供水?dāng)?shù)據(jù),見圖2。石砭峪水庫實(shí)際年際供水量整體呈現(xiàn)遞增的趨勢,2014至2016年年均供水量在4000萬m3上下浮動(dòng),2017年年均供水量上升至6947萬m3,隨后供水量逐年攀升,由2018年的4837萬m3增長至2021年的11200萬m3,達(dá)到歷年供水量的最大值,年均供水增長率為32.9%。一方面是由于近些年來區(qū)域降水量較為豐沛,引乾濟(jì)石調(diào)水量自2018年逐年提升,同時(shí)入庫流量也大幅增加,為石砭峪水庫提供了充足的可供水資源；另一方面也是由于西安市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,人口激增,城市對(duì)水資源的需求量大幅增加,這也為石砭峪水庫供水增加提供了需求。

圖2 石砭峪水庫2014年～2021年年供水情況

2.2.3 供水安全保障分析

石砭峪水庫（含引乾濟(jì)石）城市引水量計(jì)算成果表見表1。石砭峪水庫總庫容2810.00萬m3,水質(zhì)符合城市飲用水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。水庫在預(yù)留1000萬m3應(yīng)急庫容的前提下,每年向黑河供水管網(wǎng)供水總量達(dá)5000萬m3以上,供水保證率95%。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化,農(nóng)灌渠道干渠以下渠道消損毀,目前已無法正常供水[1]。2021年計(jì)劃向黑河供水管網(wǎng)供水7000萬m3,實(shí)際供水量為11600萬m3,水庫超額完成供水計(jì)劃,水庫供水得到保障。

表1 石砭峪水庫（含引乾濟(jì)石）城市引水量計(jì)算成果表

3 防洪與供水安全保障措施

3.1 防洪安全保障措施

3.1.1 強(qiáng)化安全制度,落實(shí)安全責(zé)任

建立健全防洪安全保障制度,細(xì)化各級(jí)崗位工作職責(zé),明確任務(wù)分工以及崗位責(zé)任。完善防洪值班輪崗制、防洪安全檢查制、防洪系統(tǒng)檢查制、防洪分級(jí)責(zé)任制、防洪安全培訓(xùn)制等相關(guān)制度[2-3]。實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制,夯實(shí)防洪安全領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任,定期組織安全管理人員進(jìn)行防洪安全檢查并召開防洪安全會(huì)議,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)相關(guān)人力、物力、資金等資源。在出現(xiàn)汛情時(shí),立即按照相關(guān)制度、預(yù)案、程序組織有關(guān)人員開展抗汛工作。

3.1.2 開展工程檢查,確保安全運(yùn)行

對(duì)水庫定期進(jìn)行運(yùn)行情況的工程檢查,并定期開展水庫大壩安全鑒定,一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患或工程運(yùn)行問題,必須立即進(jìn)行工程維護(hù)或水庫除險(xiǎn)加固處理,可通過多渠道籌集資金的方法盡快完成工程達(dá)標(biāo)建設(shè)。認(rèn)真開展防洪檢查和準(zhǔn)備工作,對(duì)于可能出現(xiàn)汛情的敏感區(qū)域采取“預(yù)防為主、高頻檢查、及時(shí)反饋”的措施,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)根據(jù)任務(wù)分工表和責(zé)任劃分表落實(shí)到人,并現(xiàn)場解決問題,做到不留任何防洪安全隱患。

3.1.3 規(guī)范防洪調(diào)度管理,提高應(yīng)急響應(yīng)能力

增強(qiáng)防洪風(fēng)險(xiǎn)意識(shí),進(jìn)一步完善汛期調(diào)度計(jì)劃。強(qiáng)化雨情和水情信息的收集能力,保障信息和數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。在汛情發(fā)生前提前研判,采取精細(xì)化預(yù)報(bào)調(diào)度處理措施,組織專項(xiàng)負(fù)責(zé)人員對(duì)洪水預(yù)報(bào)和水庫調(diào)度信息進(jìn)行處理,并采取水庫水位欲降措施,使其充分滿足防洪調(diào)度要求。及時(shí)上報(bào)水庫防洪搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案,提前準(zhǔn)備充足的防洪物資,落實(shí)防洪物資儲(chǔ)備制度,積極開展雨情和水情分析、汛期洪水風(fēng)險(xiǎn)分析等前期基礎(chǔ)工作。

3.1.4 加強(qiáng)信息管理,推進(jìn)智慧水庫建設(shè)

進(jìn)一步完善水庫信息管理制度,建立水庫信息共享機(jī)制,及時(shí)更新防洪安全信息以及水庫運(yùn)行情況相關(guān)信息,確保防洪指令以及預(yù)警信息等相關(guān)信息通暢無阻。加快推進(jìn)水庫信息化系統(tǒng)建設(shè),采用信息化手段,搭建防洪安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái),建立降雨、洪水實(shí)時(shí)監(jiān)測點(diǎn),將泥石流、滑坡、暴雨等自然災(zāi)害信息管理納入到監(jiān)測平臺(tái)中,完善防洪安全數(shù)據(jù)庫建設(shè),實(shí)現(xiàn)智慧水庫。

3.2 供水安全保障措施

3.2.1 防止水源污染,加強(qiáng)水質(zhì)保障工作

強(qiáng)化水源保護(hù)區(qū)防護(hù)制度管理,編制水源保護(hù)區(qū)污染源治理實(shí)施方案,采取隔離防護(hù)網(wǎng)對(duì)水源保護(hù)區(qū)進(jìn)行封閉管理,從源頭上杜絕水源污染[4]。同時(shí),對(duì)供水設(shè)施進(jìn)行定期、全方面檢查,針對(duì)運(yùn)行不暢的設(shè)備應(yīng)及時(shí)清理、維修和更換,并采取供水設(shè)備升級(jí)改造措施,實(shí)現(xiàn)凈水、供水能力的提升。

3.2.2 完善水質(zhì)監(jiān)測體系,構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測平臺(tái)

優(yōu)化水質(zhì)監(jiān)測方案,建立健全水質(zhì)監(jiān)測管理制度,落實(shí)水質(zhì)監(jiān)測管理責(zé)任,進(jìn)一步推進(jìn)水質(zhì)監(jiān)測平臺(tái)建設(shè),完善水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),建立水質(zhì)監(jiān)測與管理信息數(shù)據(jù)庫。按照國家和有關(guān)部門的要求,定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測,并將數(shù)據(jù)進(jìn)行在線共享,以便于進(jìn)行水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)管與變化分析[5-6]。與此同時(shí),采購并布置自動(dòng)化水質(zhì)監(jiān)測設(shè)施,合理增加水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn),實(shí)現(xiàn)水質(zhì)全方位把控。

3.2.3 識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素,確保供水能力

針對(duì)水庫供水過程中可能存在的問題以及不利影響,及時(shí)發(fā)現(xiàn)特殊情況下影響供水安全的風(fēng)險(xiǎn)因素,例如管理制度因素、水土流失因素、污染因素、工程質(zhì)量因素以及自然災(zāi)害因素等,及時(shí)排查供水安全隱患,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)制定針對(duì)性防范措施,強(qiáng)化供水安全風(fēng)險(xiǎn)管理,編制特殊情況下供水風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案以及特殊情況下供水安全保障應(yīng)急預(yù)案,保障特殊情況下的供水安全。

3.2.4 引進(jìn)高層次人才,強(qiáng)化人才隊(duì)伍建設(shè)

加大人才培養(yǎng)與引進(jìn)方面的資金投入,完善高層次人才引進(jìn)激勵(lì)機(jī)制。重視高層次人才智力資本引進(jìn)與科研成果引進(jìn),提高人才引進(jìn)效率與效益。健全、深化人才隊(duì)伍培養(yǎng)機(jī)制,與水利類大專院校深化校企合作,共同培育創(chuàng)新型管理人才,提高人才的理論水平和實(shí)踐能力。建立健全科學(xué)有效的考核激勵(lì)制度,促進(jìn)與激勵(lì)人才蓬勃發(fā)展。

3.2.5 加強(qiáng)多水源聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化,強(qiáng)化水資源集約節(jié)約利用

調(diào)研西安市現(xiàn)有水庫水源構(gòu)成與供水情況,對(duì)石砭峪水庫、金盆水庫、李家河水庫等各供水水庫組成的多水源聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。按照系統(tǒng)論的理論和方法,以大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)方式,確定其最優(yōu)聯(lián)合調(diào)度模式,統(tǒng)籌考慮聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)各水庫特性。在滿足既定供水任務(wù)的前提下,提出多水源聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化方案,建立西安市多水源聯(lián)合調(diào)度管理模型,通過模擬多種聯(lián)合調(diào)度方案下城市用水保障情況,得出多水源聯(lián)合調(diào)度最優(yōu)方案,優(yōu)化水資源聯(lián)合調(diào)配能力,促進(jìn)水資源節(jié)約集約利用。

4 結(jié)語

水庫的防洪安全和供水安全涉及到社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全保障,是水庫管理和運(yùn)行過程中必須重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。針對(duì)石砭峪水庫防洪與供水安全保障措施進(jìn)行研究與探討,進(jìn)一步完善防洪與供水安全管理機(jī)制、保障水資源供應(yīng)和合理利用、減少水環(huán)境污染、降低洪澇災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。