水库防洪调度措施的思考与探索

彭跃挺

摘 要：文章以厦门市汀溪水库为例，提出该水库作为下游广大地区唯一的重要供水水库，该水库的防洪调度就应尽可能兼顾下游民众和企业的供水的重要原则。通过来去水分析和调小泄洪流量并延长泄洪时间等调度措施，达到既保证大坝防洪安全又尽可能满足下游供水需求的目的。文章提出的调度措施具有创新性和操作性值得广大水利同行借鉴和参考。

关键词：水库 防洪 调度措施

中图分类号：F407.9 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）07-294-02

一、引言

汀溪水库位于厦门市同安区西北汀溪镇上埔村，大坝建在西溪一级支流汀溪河段上，距同安城区7km，在厦门地区是一座综合性较强的水库。汀溪水库集雨面积77.4km2，校核洪水位73.33m，总库容4445万m3，设计洪水位71.90m（相应库容4096万m3），防洪高水位72.02m（p=2%）（相应库容4125万m3），正常蓄水位70.66m（相应库容3797万m3）以上专用防洪库容328万m3，汛限水位70.66m，溢洪道4孔每孔净宽10m；上游有溪东水库，集雨面积23.4km2，库容1412万m3；1972年建成跨流域小坪引水工程西源引水渠长23km，年引水3000万m3。厦门是一個用水紧张的地区，水资源异常短缺，汀溪水库担负同安和翔安两区原水供应。近年来，随着同安、翔安两区社会持续快速发展，水资源需求日益增大，对汀溪水库供水保障的要求日益提高。因此做好水库的调度，是水资源兴利除弊最重要的一环，提高汀溪水库防洪调度措施，在确保防洪安全的前提下，提高汛期蓄水，尽可能多地利用洪水资源，缓解两区用水矛盾，增加工程兴利效益，显得极为重要。

二、防洪调度措施

（一）防洪任务

汀溪水库保护同安城区5个镇（街）30多万居民及324国道和福厦高速路等重要企业工业设施。

（二）防洪调度程序

汀溪水库调度接受厦门市防汛抗旱指挥部统一监督领导，汀溪水库开闸预泄洪流量小于100m3/s，由水库提出具体方案，提前两个小时报备后，在洪水来临时库水位上升至接近汛限水位时可自主进行预泄洪。开闸预泄洪流量等于或大于100m3/s，要提前3个小时报批后，才能泄洪。

（三）汛期防洪调度原则

汀溪水库的主要功能是防洪、城镇供水和灌溉。在水量调度中，必须主次分明，为城镇供水留有充足的水量。在制定泄洪方案时应以防洪保坝安全放水为第一位，以供水保民生放第二位，以灌溉发电摆放第三位。汛期防洪调度原则：一是在确保水库正常供水的同时，以汛限水位为控制条件，当已发生入库洪水水位处于汛限水位以下时，为确保兴利要求，此时水库原则上暂不开闸泄洪。二是当库水位接近汛限水位时，当入库洪水量小于20年一遇洪峰流量时，及时逐步调整闸门开启孔数和开度，按“来多少，泄多少”进行泄洪。三是当入库洪水流量大于20年一遇流量时，闸门全部打开，保持自由泄流状态，以确保水库大坝自身安全为主进行防洪调度。四是当库水位从本场洪水最高调洪水位消落至汛限水位时，重新调整闸门开启孔数和开度，把库水位控制在汛限水位。

（四）防洪调度方法

总结近年来防洪调度研究成果有模型调度，预报调度法，预泄能力约束法、库容补偿法等。因汀溪水库要承担下游防洪要求，一般有三种调度方式：一是固定控制泄量方式；二是补偿凑泄方式；三是错峰调度方式。从安全角度考虑采用固定控制泄量方式。根据水库上游茂林溪流域等特性参照预泄能力约束法制定一套符合汀溪水库雨情、水情、工情的预泄洪固定控制调度方案。

三、来去水分析

（一）做好水文遥测系统及上游来水分析

汀溪水库来水量主要由茂林溪、造水溪及西源引水渠来水组成，其来水量监测可由茂林溪上的五丰站（如茂林溪五丰站水位～流量关系表1）及上游造水溪上的溪东水库和西源站承担。实时掌握汀溪水库坝址上游汀溪、溪东、五丰、造水、汪前、半岭等流域内六个水文站的雨情。

对上游来水量进行分析，可以较直观分析入库流量，根据公式W=（F*XF*α）/10（F为流域面积，单位km2；XF为流域加权平均降雨量，单位mm；α为径流系数）计算出径流总量W（单位万m3）。

（二）通过来去水分析，制定好预泄洪方案

根据流域降水和天气预报做好来水分析，若水库水位上升至接近汛限水位，制定好预泄洪方案。在台风暴雨来临时，一种是提前腾空库容到汛限库容的85%，再根据实际降雨情况来调度，防止降雨降到汀溪流域外，而流域内又下很少，影响第二年城镇供水。另一种根据流域内各站已经下的降雨量，库内水位上升较快，快接近汛限水位时，进行泄洪。比如2006年受第四号台风“碧莉斯”影响从7月14日8时开始下雨到7月17日21时结束，从汀溪水库群水文遥测系统获得汀溪站降雨331mm、溪东站降雨357mm、五峰站降雨427mm、造水站降雨446mm、汪前站降雨611mm、半岭站降雨539mm，而7月14日8时汀溪水库水位是66.82m，库容2904.50万m3，溪东水库水位是123.61m，库容880.07万m3，下到7月16日8时溪东水库开始溢洪（此时库容1128万m3）。估算洪水总量，根据汀溪流域6站加权平均降雨量XF=469mm，流域面积100.8km2，径流系数根据相同月份推算的经验系数取0.63，洪水总量约2978万m3，（扣溪东水位123.61m，库容880.07万m3，距溢洪还有248万m3的调洪库容）、汀溪水位66.82m，库容2904万m3，若按水位69.0m（库容3405万m3）预泄，还有501万m3蓄洪，剩下2229万m3加下雨前汀溪水库库容2904万m3，总库容达5133万m3超过设计总库容4445万m3，故2229万m3洪水应泄掉才能确保大坝安全。从西源站的水位查水位流量关系表得到西源引水的入库流量，在汀溪水库泄洪期间，西源站停止引水，西源引水渠沿途泄洪闸打开泄洪，确保引水防洪安全。从茂林溪五丰站的水位查水位流量关系表，得到每小时的即时流量，从汀溪水库站的库内水位查水位库容关系表可推算每小时库内即时流量，经计算统计16日2时，茂林溪五丰站最高水位96.43m，相应流量207m3/s，3时汀溪水库水位69.53m，最大入库流量达257m3/s。若开4孔每孔高度1m，库水位69.0m时，从溢洪道泄洪关系表查得相应下泄流量约229.16m3/s，约27小时可泄2227万m3水量，若开4孔每孔高度0.6m，从溢洪道泄洪关系表查得相应下泄流量约134.99m3/s，约46小时可泄2235万m3水量，根据入库流量，灵活调整溢洪道闸门孔数和开启度泄洪。据2006年第四号台风“碧莉斯”影响的实测资料从69.61m起调，开启孔数2孔，泄洪流量为38.4m3/s，根据汀溪水库流域内降雨和来水情况，溢洪道逐步调整到4孔，每孔开启度90cm（最大），此时库水位70.25m，最大泄洪流量253m3/s。洪峰过后，来水量衰减较快，库水位急剧下降，逐步调整到闸门1孔开启度30cm，泄洪流量17.5m3/s左右。当茂林溪五丰站流量下降至涵洞放水流量8.2m3/s左右时，汀溪水库水位要经过5天约10cm左右很缓慢上涨和下降过程。这场洪水，五峰站最大瞬时流量达207m3/s，汀溪水库最大入库流量达257m3/s。从2006年以后实际运行至今遇到洪水和开闸泄洪流量都未超过2006年的记录。

（三）调小泄洪流量并延长泄洪时间的重要调度措施

因近年来气侯异常，降雨不均匀性，常有同安城区或厦门岛内下暴雨量大而且时间较长，但汀溪流域内确是降雨较少，没有多少来水量。这种情况当库水位上升到将近汛限水位时，调小泄洪流量并延长泄洪时间，保持洪水资源不被多泄掉保证灌溉和供水显得很重要。在主汛期，根据气象预报，常报有大暴雨，根据测算应有500万m3的来水，在水位将近汛限水位时，就开闸泄洪，腾空15%库容，一下子泄了400多万m3的库容，而因降雨不均匀，流域内实际来水才几十万立方米水量。400万m3库容在估水节水时期能供应同安和翔安两区生活生产一个月的原水。

1.当洪水位上涨至接近汛限水位时，提前开启溢洪道闸门小流量泄洪，如水位69.0m时，开启两孔、开启度30cm、泄洪流量是35m3/s，期间根据上游降雨和来水情况，调整增加溢洪道孔数和开启度进行调洪，待洪峰过后，据上游来水酌情调整减少闸门孔数和开启度进行调洪，并提出在确保大坝安全情况下，采用小流量泄洪并延长泄洪时间（例如：水位69.66m时，闸门开1孔、开启30cm的泄洪流量是19.32m3/s），更好达到水量平衡，灵活保持库水位控制在较高水位，提高水库蓄水库容兴利。同安城区溪边控制断面河道安全泄量2370m3/s（发生频率p=7.8%洪水洪峰流量1220m3/s，），汀溪泄洪控制在100m3/s以內对下游河道是安全的，特别是开一孔下泄19m3/s时并延长泄洪时间对下游更是安全的。

2.大坝最近又进行新的除险加固比加固前更安全所以延长小流量泄洪时间的调度措施是可行的。通过较长时间小流量泄洪以保持较高的库水位，来提高兴利库容供水，保障两区工农业生产，具有重大的社会效益、经济效益和环境效益。

四、结语

汀溪水库是厦门特区最重要的水库之一。其防洪调度工作又是防汛工作的重中之重，通过实际的防洪调度和来去水分析达到符合汀溪水库实际需要的优化方案，能增加兴利库容，增加水库效益；还可解决同安、翔安两区水资源短缺的问题，在实践中通过积累经验数据不断优化调度方案，提出有前瞻性的调度措施。

参考文献：

[1] 陈能志，朱光华.福建水口水库汛限水位动态控制及调度方案研究[J].水利科技，2012（1）

（作者单位：厦门市汀溪水库管理处 福建厦门 361100）

（责编：贾伟）