西山水库初期蓄水计划实施分析

高 峻，孟 红，王艳艳

(1.汤原县水务局，黑龙江汤原154700;2.双鸭山市水务局，黑龙江双鸭山155100)

1 概况

西山水利枢纽工程位于黑龙江省伊春市翠峦区西北2 km伊春河干流上，是一座以防洪和供水为主，兼顾发电、灌溉、提供森林灭火水源、改善枯水期水环境等综合利用功能的大型水利枢纽工程。水库建成后，按50 a及100 a一遇洪水两级控制操作，洪水控制泄量分别为570 m3/s、950 m3/s，配合城区堤防建设可将伊春市的防洪标准提高到50～100 a一遇;为伊春市主城区提供1.4亿m3的供水水源;发展灌溉面积1 200 hm2;水库电站装机10 MW，多年平均发电量近期2 055万kW·h、远期1 585万kW·h。

枢纽工程主要由堆石坝、右岸溢洪道、引水隧洞、电站厂房及开关站等组成。黏土心墙堆石坝坝顶高程290.50 m，防浪墙顶高程291.70 m，坝长961.35 m，最大坝高33.01 m，坝顶宽度8 m。溢洪道采用WES型实用堰，布置在右岸，堰顶高程276 m，总堰宽24 m，分3孔布置。工作门为弧形钢闸门，液压式启闭机。溢洪道基础座落于弱风化花岗岩上。引水系统布置在大坝右岸山体中，岸塔式进水口底板高程267.00 m，压力水道为圆形断面，洞径5 m。尾部分3条支管，两条发电支管管径均为2.8 m;供水支管用于城镇供水及灌溉、环境用水，管径为2.0 m。西山电站为混合式电站。电站厂房位于坝下3.4 km，翠峦河右岸，装机容量10 MW。

西山水库始建于2005年，根据施工进度安排，拟于2009年9月底封堵导流洞，水库蓄水发挥效益。水库蓄水后，如何处理来水与下游用水的关系、水库蓄水的安全性如何成为摆在我们面前的课题。

2 初期蓄水计划的几个步骤

水库初期蓄水计划与水库正常运用调度不同，需重点考虑下游各用水户现状需水量、取水措施取水能力及水库入流过程、施工进度、蓄水安全等因素。在进行水库初期蓄水计划时，笔者认为应重点考虑上述因素后按下列步骤进行:

1)按照水库批复的工程任务，考虑下游河道内外用水户现状需水要求，预测各用水户水库蓄水期间的需水量，考虑现有取水工程取水能力并计入河道输水损失后得到水库蓄水期间需供水量。

2)根据水库坝址上游雨量站、水文站实测径流过程分析流域内水文情势，在历年实测还原后的坝址天然径流中选取水文年做为起始年，水文年应以水库下闸蓄水起始时期为第一个时段。

3)考虑水库坝址上游已建水利工程的影响，利用水文年相应径流进行调查并与区间径流叠加后扣除区间用水得到坝址入库径流。

4)根据监理工程师批复的施工进度计划，考虑水库防渗体、围堰等建筑物施工进度与库区淹没实施进度，分析水库蓄水安全，研究各时段水库蓄水高程。

5)对水库进行兴利调节计算，根据来水、用水进行调度，得到不同的来水典型年组水库蓄水过程。分析不同水文年组来水过程相应的水库蓄水时段。

6)根据兴利调节计算成果，采用水库现有泄洪建筑物，对水库坝址洪水期入库洪水进行调节计算，考虑超高后分析水库洪水期允许蓄水高程。

7)根据(4)与(6)确定的各期允许蓄水高程，重新对水库进行兴利调节计算，反复试算后确定水库蓄水方案。

根据以上计算过程以西山水库为例进行水库下闸蓄水后的初期蓄水过程。

3 西山水库施工进度及蓄水原则

根据监理工程师批复的施工进度计划及工地实际情况，截止2009年9月23日，西山水库进展情况及施工进度为:

1)库区清理、淹没移民及淹没补偿已处理完毕，对水库蓄水没有影响。

2)溢洪道主体工程已竣工，具备过流条件，达到设计要求，堰顶高程276 m，净宽24 m。

3)土坝黏土心墙除施工导流缺口填筑高程达到286.7 m外，其余部分均填筑到设计高程287.60 m，如在2009年9月底黏土心墙填筑完毕，对水库蓄水没有影响。

4)水电站机组设备已安装完毕，正在进行电气安全检测，但送出工程的初步设计正在审批中，施工时间未定，故水库目前无法发电。

5)取水塔、输水洞及稳压井等供水措施正在施工中，其中取水塔基础浇筑完毕，上升高程277 m，预计2010年6月底竣工，取水塔需修筑施工围堰;工程供水管道及净水厂的设计尚在进行中，开工时间未定，不具备供水条件。

6)施工导流洞应于2009年9月底开始封堵，2009年10月底封堵结束。

西山水库泄水建筑物包括溢洪道与输水洞(兼导流洞)，导流洞封堵施工期仅有溢洪道可泄流，故在封堵期若库水位低于溢洪道堰顶高程276 m时水库无法放水;在非封堵期，库水位低于276 m时可利用发电洞放流;当库水位高于276 m时，水库在考虑满足下游兴利任务、河道环境流量及坝体不均匀沉陷等因素后确定初期蓄水计划。西山水库兴利任务为发电、供水及灌溉，因送出工程及供水管道、水厂等措施施工时间未定，故水库在蓄水期间无法发电及为城市供水而仅能满足下游现有取水措施及灌区灌溉用水要求。河道下游各用水户根据现状取水措施的取水能力及用水需求预测的水库蓄水期间需水量为:城镇需水655万m3、农业灌溉需水145.33万m3、每年枯水期改善环境供水1 305万m3。

4 西山水库初期蓄水计划

西山水库各建筑物大部分对蓄水水位没有影响，仅取水塔需修筑施工围堰对蓄水水位有要求。根据施工进度安排，取水塔施工围堰需挡次年春汛洪水，即春汛期间水库蓄水位对围堰高度有影响，亦影响了围堰工程造价。

水库下闸蓄水后仅有溢洪道能泄流，故初期蓄水计划按春汛期间库水位是否控制在溢洪道堰顶高程分为考虑围堰与不考虑围堰两个方案。以当年10月到次年9月底为一个水文年，根据当年降水资料选取P=25%、50%、75%共3个典型年进行兴利调节计算，得到各频率入库径流不同方案的蓄水过程。

对比上述各种情况的蓄水过程可知，由于西山水库库容系数0.14(不完全年调节水库)，上述各种情况发生时，水库均能在一个水文年内蓄水至正常蓄水位。在考虑围堰的情况下，当遇到P=25%的丰水年时，水库可在6月中旬蓄水至正常蓄水位，蓄水历时8个半月;当遇到P=50%的平水年时，水库可在7月上旬蓄水至正常蓄水位，蓄水历时9个月;当遇到P=75%的枯水年时，水库可在8月中旬蓄水至汛限水位，蓄水历时10个半月。若不考虑围堰，水库可提前一个月蓄水至正常蓄水位。

以上述各方案洪水期最高蓄水位为起调水位，利用现有溢洪道进行调洪演算，各种情况下水库均能安全渡汛，故洪水期水库对蓄水高程没有限制。

考虑到水库蓄水期较短、库容系数较小、坝址天然年径流远大于下游年需水量的特点，为降低围堰高程减小工程投资，西山水库在春汛期间可以将库水位维持在溢洪道堰顶高程以降低春汛洪水位节省土建工程量。

综上所述，推荐采用考虑围堰工程影响的初期蓄水计划。即水库于2009年9月底下闸蓄水，水位控制在溢洪道堰顶高程276 m，春汛过后，库水位逐渐抬高到正常蓄水位。在初期蓄水期间，应以对水库不产生危害为原则，控制库水位上升速度。

5 结束语

水库的建设是以蓄水发挥效益为最终目标的，初期蓄水计划工作是每一个水库都需要做的。初期蓄水计划与水库正常运用期兴利调度是不同的，一般情况下，初期蓄水时河道下游各用水户的取水量均小于正常运行期，对其进行预测分析，对水库初期蓄水影响很大，不影响下游用水是初期蓄水的一个前提;水库初期蓄水是一个复杂的多约束的系统工程，水库一般来说都有尾工对各期蓄水水位有所要求，合理选取蓄水进度即不影响水库效益又能减小工程投资。

本文以西山水库为例，简要分析了水库初期蓄水计划应考虑且常遇到的一些共性问题。每一座水库因工程任务不同，所处流域径流条件不同，工程蓄水期施工进度不同，在编制初期蓄水计划时都有各自的特点，应在工作中具体问题具体分析，不能一概而论。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省伊春市西山水库工程初步设计报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2005.