新疆大型水利工程拦蓄洪尾的可行性分析与风险控制

杜利胜

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆伊犁 835100)

0 引言

某大型水利枢纽工程正常蓄水位105 m，主汛期(6～8月)汛限水位99.60 m，当水库水位在99.6 m，根据计划年度最高蓄水位105 m的目标，对后续天然来水及下游灌溉用水的综合分析，贯彻目前国家提出的从控制洪水向管理洪水转变的治水新思路，从预报调度角度对水库拦蓄洪尾调度措施进行探讨研究，以求在满足库区防护对象防洪要求和不增加下游防洪负担的前提下，利用非工程性的调度措施缓解水库蓄水与下游灌溉之间的矛盾，充分发挥水库综合效益.

1 拦蓄洪尾的必要性

水库坝址处8月份多年平均流量802 m3/s，9月份多年平均流量563 m3/s，根据当地政府提供的下游灌溉用水要求，9月份灌溉用水流量620 m3/s［1］.由于下游存在大量无坝引水工程，为使这些工程能引到水，水库必须加大泄量，抬高下游河道水位，这使得9月份实际出库的灌溉流量大于设计的灌溉需求流量，若按目前的渡汛方案，主汛期末(8月31日)水库的水位不超过99.6 m的要求，8月份以后水库不但无法蓄水，反而要向下游供水，水库水位将从99.6 m持续下降，无法完成今年105 m的蓄水任务.

2 工程设计防洪标准

按照国家批准的设计原则，水库防洪任务的特点是在保证大坝枢纽本身的安全为主，并保护下游100年一遇防洪标准下不受淹没影响.设计规划明确，水库大坝下游至下一工程段河道安全泄量1 500 m3/s，入库洪水＜4 500 m3/s时按＜1 500 m3/s泄放，＞4 500 m3/s时按相应的最大能力泄放［2］.

3 拦蓄洪尾调度可行性分析

3.1 工程所在河流洪水特性分析

工程所在河流1号水文站站的洪水成因可分为:冰川积雪消融型、暴雨型和消融、降雨相叠的混合型三种成因洪水.其中:消融型洪水约占30.3%，暴雨型洪水约占24.2%，混合型洪水约占45.5%.三种洪水成因中，实际发生以消融型与混合型成因居多.

1号水文站消融型成因的洪水过程多为复峰型，且随气温的日变化而变化，洪水过程呈一日一峰的锯齿型，洪水过程的历时相对较长，洪量相对较大，形成本流域大洪水.如1963年、1966年、1973年、1999年大洪水等.1号水文站1959-2001年(47年)最大历史连续洪水各月发生频次见表1.从表1可见，6月份发生大洪水的次数占总数的18.5%，7月发生次数占总数的58.1%，8月发生次数占总数的23.4%，且洪峰流量大于900 m3/s以上的大洪水几乎发生在7月，见表2.

表1 卡恰甫其海站最大连续洪水各月发生情况表

表2 1号站不同流量各月发生情况表

3.2 1959－2005年8月份水量分析

根据1959-2005年1号水文站实测历史资料，统计各年8月份逐日流量过程，可知在过去的47年历史中，多年平均流量537 m3/s，各年8月份来水过程基本相似，主要集中在中旬以前，其中最大洪峰发生在 1998 年，最大流量为 12 000 m3/s［3］.根据设计单位提供的采用面积比拟法，由式Q坝址=(F坝址/F1号水文站)×Q水库坝址的洪峰及时段洪量值，Q坝址 =0.91 745×Q1号水文站 =0.91 745×Q1=1 200m3/s，坝址处最大流量1 200m3/s，小于五年一遇洪水，根据以上计算可知，1号水文站8月份发生较大洪水的概率比较小，见表2.

3.3 8月份蓄水分析

8月开始进入后汛期，虽然该时段也时有洪水发生，但洪水量级大多较小，多发生在8月15日以前，往往是峰高量小，危害较小.如果为此而延长汛限水位时段，电站要承受很大的发电损失，经济上是不合理的，更重要的是后期无法按设计要求完成蓄水任务［4］.8月份坝址处多年平均流量为492 m3/s，按303 m3/s的灌溉用水下泄，水库平均可蓄水189 m3/s.由于恰甫其海水库目前处于初期蓄水阶段，水位蓄到992 m时需要停滞15 d，若水库水位从 989.6 m开始起蓄到 992.0 m，共需水1.26 亿 m3，蓄水历史 7.7 d，在从 992.0 m 蓄到995 m，共蓄水1.81亿 m3，蓄水历史11 d，由以上多年平均流量计算分析，初步将蓄水计划定在8月1日.

3.4 汛期限制水位动态控制方案

根据1959-2005年的实测历史资料，水库坝址处8月1日～8月6日的平均流量863 m3/s，减去603 m3/s的灌溉流量，平均蓄水量260 m3/s，8月1日从99.6 开始蓄水到102.0 m，共需 5.6 d，即到 8月6日水位达到102.0 m，然后将水位维持在102.0 m停滞15天，从8月22日开始继续蓄水，22～31日恰甫其海坝址处多年平均716 m3/s，减去603 m3/s的灌溉流量，平均蓄水量113 m3/s，到8月31日共蓄水0.97 亿 m3，月末库水位达到 108.0 m.9 月开始按灌溉流量开始供水［5］.

4 风险控制

4.1 水情自动测报系统

枢纽工程水情自动测报系统于2008年汛期建成投运，控制了1号水文站站以上27 000 km2的流域面积，共建遥测雨量站28个、水位站8个、中继站4个、中心站1个，实现了雨水情遥测，人工流量合成预报，基本预见期为9～12 h.据2004-2005年间的次洪作业预报资料统计，预报精度达到82.2%，满足洪水调度的需要.

4.2 预报预泄能力分析

由于洪水的复杂性和多变性，必须考虑次洪退水段拦尾超蓄后，出现复峰或突发性洪水而产生的风险，保证枢纽工程与下游两岸的防洪安全.因此，利用建立的水情自动测报系统，在预报将发生较大洪水的预见期内进行预报预泄，可以有效地降低实际的起调水位，库水位在100 m附近可预先降低水位0.5 m左右.但在实际运用中要根据当次洪水的预报成果慎重决策预泄汛限水位以下库容的程度，以避免水库回蓄困难.要着重注意如下几点:

(1)当预报预测未来可能有特大暴雨时，可以采用预泄腾空库容，适当降低库水位(至设计的汛限水位以下)，而不宜不管天气状况与水情趋势，硬性要求降低水位.

(2)8月份开始超设计汛限水位蓄水，是根据多年平均流量计算的，流域水文气象特性在时间和空间上具有较大的差异，应根据分期洪水特点确定不同的分期水位.

5 结语

设计确定的水库汛期限制水位是根据多年水文统计规律分析得出的，是综合性的参数，实际运用中应结合气象水文条件考虑分时段实行动态控制运用，可更好地协调防洪与发电、灌溉之间的矛盾，更充分地发挥水库灌溉、发电、防洪等综合利用效益.

［1］郭素珠.浅谈厦门经济特区农业节水灌溉发展思路及对策［J］.水利科技，2002(1):107-109.

［2］陈惠源，陈森林，高似春.水库防洪调度问题探讨［J］.武汉水利电力大学学报，1998，16(1):12-14.

［3］黄 强，苗隆德，王增发.水库调度中的风险分析及决策方法［J］.西安理工大学学报，1999，15(4):55-58.

［4］文峰，孟玉川.适合山地丘陵区的节水灌溉技术——低压管道［J］.水利技术监督，2003(6):33-37.

［5］万 俊，陈惠源，杨小东，等.白盆珠水库汛期蓄水运用风险分析［J］.水电能源科学，2000，18(1):112-115.