渭南市涧峪水库安全度汛与科学调度浅析

(陕西渭南涧峪水库管理局，陕西 渭南 714000)

1 研究背景

1.1 水库概况

涧峪水库位于渭河一级支流赤水河上游，地处西涧峪口距华州区高塘镇南7 km，是一座以防洪、供水、灌溉为主，兼顾发电的综合利用中型水利工程。水库枢纽工程于2003年开工，2007年9月通过了蓄水阶段验收，开始蓄水试运行。由堆石面板坝、溢洪洞、输水洞、泄洪洞、东涧峪引水洞等组成，坝高81 m，坝顶长196 m，水域面积0.5 km2。农田灌溉设计引水流量2.1 m3/s，灌溉面积5.24万亩。水库设计正常蓄水位786.5 m、防洪限制水位781.5 m、洪水位787.98 m、校核洪水位789.53 m、总库容1 284万m3，调节库容1 115万 m3、滞洪库容314万 m3、死库容43万 m3。

坝址以上控制流域面积115.3 km2，水库回水长度3 km，设计年均供水量2 255万 m3，其中向渭南市区供水1 300万 m3，农业灌溉供水955万 m3。电站装机容量为1 200 kw，年利用小时为2 832 h，年发电量339.86万 Kwh。

水库建成后使赤水河防洪标准由20年一遇提高到30年一遇，保护了下游5.39万人生命财产和5.95万亩耕地安全，并对陇海铁路、西潼高速公路及郑西高铁等重要设施起到了保护作用。

1.2 水库调度运用情况

根据陕西省水利厅陕水建发〔2007〕104号关于印发渭南市涧峪水库工程蓄水阶段验收鉴定书通知精神，控制汛期水位780 m，在遭遇100年一遇洪水时，泄洪洞最大下泄流量40.9 m3/s，库水位786.4 m低于堰顶高程786.5 m，溢洪洞不泄流。若发生超标准洪水，溢洪洞泄流，以保证大坝安全。

实际运行在2017年涧峪水库坝址以上流域全年降雨量693 mm，汛期内降雨量612.7 mm，降雨时间分布均匀，有效的降雨分别在9月、10月。其中降雨较集中的三个时段为：(6月4—10日，降雨66.3 mm；9月27—28日，降雨58.3 mm；10月3—4日，降雨45.4 mm。)最大日降雨量在9月27日，降雨量为41.7 mm。最高库水位为9月27日785 m(库容1 065万 m3)，入库累计水量2 177万 m3。

2 径流与洪水分析计算

涧峪河是赤水河的上游河道，发源于秦岭东部的草链岭与箭峪岭之间，由东、西涧峪河汇合而成，峪口以上控制流域面积分别为51.9 km2、63.4 km2，两峪在峪口外300 m处交汇而称涧峪河。下行12 km交汇箭峪河后称为赤水河。流域形状为南北狭长的三角形，峪口以上流域地貌为秦岭石质山区，流域内林草覆盖率在90%以上，水土流失轻微。

2.1 分析计算采用的基础资料

涧峪水库控制流域范围内无水文测站，计算采用相邻水文站、雨量站及现状水库实际运行资料推求。一是东邻桥峪河桥峪水库，坝址以上控制流域面积66.3km2，至今积累库水位流量逐日观测资料，其多年平均径流量为2 620万 m3(径流深为395.2 mm)。二是东北方向32 km的罗夫河峪口处设有罗夫堡水文站，控制流域面积122 km2，现有系列实测降雨、径流、洪水资料及泥沙悬移质实测资料。多年平均径流量为3 740万 m3，多年平均降雨量为622.5 mm。罗夫堡站上游约10 km设有华阳川雨量站，现有连续实测降雨系列资料。多年平均降雨量为838.9 mm。三是涧峪口西南方向约67 km处的大峪河峪口以上2.8 km处设有大峪水文站，有降雨及径流系列资料，该站控制流域面积53.9 km2，多年平均径流量为3 024万 m3；大峪水文站上游5 km处设有板庙子雨量站，多年平均降雨量1 007.1 mm。

2.2 径流计算成果分析与运用

流域内径流主要由降雨补给，年际变化大，年内分配极不均匀。根据华县气象站资料分析，降雨量占比：7～10月60%， 12～2月3.6%；据罗夫堡水文站资料统计，径流量占比：7～9月47.7%，6～10月52.3%，其中12～2月4.7%。实测年最大径流量为7 757万 m3(1958年)，最小径流量为1 361万 m3(1995年)，极值倍比为5.7。秦岭北麓，从东到西，径流深与降雨量有逐渐增加的趋势。

罗夫堡多年径流量均值为3 739.5万 m3，按矩法估算统计参数，以PⅢ型曲线适线，适线成果多年平均径流量3 770万 m3，Cv=0.44，Cs=2.5Cv；

大峪河多年径流均值为3 024万 m3，按矩法估算统计参数，以PⅢ型曲线适线，适线成果多年平均径流量为3 030万 m3，Cv=0.42，Cs=2.5Cv。

桥峪水库所在流域与设计流域产、汇流条件极为相似，但其观测资料较短，年径流均值为2 620万 m3(径流深为395.2 mm)。为便于成果比较，采用罗夫堡站同期径流资料相关延长桥峪水库来水资料，相关系数r=0.82。相关延长后桥峪水库来水序列均值由2 620万 m3增大至2 743.5万 m3；Cv值由0.31减少为0.28。

由渭南地区暨铜川市《实用水文手册》中绘制的多年平均径流深等值线图上查知，涧峪水库坝址流域重心处多年平均径流深为400 mm，由此推得其多年平均径流量为4 612万 m3。

由计算可知，由罗夫堡、大峪站推得的涧峪流域多年平均径流量为3 705.8～5 696.4万 m3，等值线图法和由桥峪水库来水观测值比拟得到的成果适中(表1)。

大峪河流域下垫面条件较涧峪流域好，用其比拟至设计流域值偏大；涧峪水库坝址处海拔高程较罗夫堡水文站测流断面高出近300 m，流域较罗夫河偏南约9 km，下垫面条件较罗夫堡流域好，以罗夫堡水文站作为参证站比拟的径流量偏小；桥峪水库与设计流域相邻，属同一降雨区，降雨量、流域周边高程、下垫面条件极为相似。年径流量采用以桥峪水库观测资料作为参证系列推求成果，这一成果水库设计中径流分析成果吻合。

表1 东、西涧峪不同频率年径流量计算成果表 万 m3

表2 涧峪水库坝址不同频率洪峰流量成果表

2.3 暴雨洪水特性及分析计算成果

渭河以南，秦岭北麓河流，暴雨分为两种类型，一种是锋面雨，另一种是雷暴雨。洪水最早出现在4～5月份，其峰、量较小；最迟10月份，此时峰小、量大，大洪水均发生在7～8月份；罗夫堡水文站实测最大洪峰流量为368 m3/s(1998年7月13日)；实测最小洪峰流量为3.43 m3/s(1997)。

涧峪水库坝址洪峰流量的推求分别采用面积比拟法、推理公式法进行复核计算。两种方法计算成果接近，相对误差0.9%～14.2%。面积比拟法建立在实测资料基础之上，全面真实地反映了本区域洪水的变化规律；但参证站与设计流域面积相差近2倍，对洪水成果将带来一定的误差。暴雨推求洪峰流量概念明确、理论严谨、但参数较多较难准确，致使计算成果有一定误差；从工程安全角度考虑，采用面积比拟法成果作为调度计算依据，成果见表2。

3 水库调节计算

3.1 调节计算原则

涧峪水库工程是一项以城市供水、灌溉、防洪为主，兼有发电功能的水利水电工程，供水保证程度次序为：首先保证城市用水，其次为农业灌溉用水。

依据水库防洪要求，经实测流量资料统计分析，30年一遇以上的洪水均发生在7～9月份，结合水库多年实际运行观测测量，因此确定7～9月份预留188.5万 m3的防洪库容迎汛，相应汛限水位781.5 m，较验收批复汛限水位抬高1.5 m以提升水库综合效益，水库调节按死水位～汛限水位之间运行。

3.2 来水量分析

涧峪水库来水量由西涧峪河源来水量和东涧峪河源的调入水量两部分组成。西涧峪大坝坝址处多年平均径流量为2 485万 m3。东涧峪引水隧洞的设计引水流量为2.5 m3/s。经计算，涧峪水库多年平均来水量为4 043万 m3。

3.3 用水过程及损失水量分析

坝后电站位于大坝输水洞出口，电站尾水池为灌溉、供水渠(管)首的汇流池，所以发电是利用引水和弃水利用。

城市供水保证率95%，年均供水量1 300万 m3。

灌溉设计保证率为75%，年灌溉需水量1 542万 m3。

3.4 水库特征水位及库容

根据泥沙分析计算成果，死库容为43万 m3，死水位732.2 m。

正常蓄水位通过水利计算和经济效益分析，确定正常蓄水位为786.5 m。

涧峪水库高程(Z)～水面面积(A)～库容(v)曲线，见图1。

图1 西涧峪水库库容曲线图

根据调节的计算原则，按水量平衡原理，采用时历年长系列法计算，当水库正常蓄水位786.5 m，相应兴利库容1114.5万 m3规模下，农业灌溉保证率为70.5%，城市工业供水保证率为95.3%；水库的供水、防洪均可得到满足，农业灌溉保护率略低于设计标准，但基本可满足当地农业灌溉的要求。另外，整个系列弃水年份较多，大量的弃水发生在汛期，输水管道在汛期可按0.62 m3/s流量引水相应多年平均可超引水量93.5万 m3。

4 调洪演算与工程规模

涧峪水库属三等工程，按50年一遇设计(P=2%)，千年一遇校核(P=0.1%)。涧峪水库泄洪建筑物为侧堰溢洪洞和导流泄洪洞，堰顶高程为786.5 m。起调水位为防洪限制水位781.5 m。

根据调节计算和调洪计算成果确定涧峪水库工程规模特征指标，见表3。

表3 涧峪水库枢纽工程规模特征指标表

当洪水来临时，随来水量增大，库水位上升；当库水位升至正常蓄水位786.5 m时，侧堰溢洪洞开始自由泄洪，当来水量大于下泄流量，水库水位继续上升；至库水位达最高洪水位，流量达最大下泄流量；当来水量小于下泄流量时，水库水位开始下降，当库水位降至正常蓄水位时，打开导流泄洪洞闸门，当库水位降至汛限水位时，关闭闸门，腾出防洪库容，满足防洪需要。

5 水库科学调度分析结论

5.1 水库三大主要功能发挥需要科学调度

通过对水库兴利调节计算和调洪演算，有助于水库三大主要功能安全有效发挥，大大提高了水库科学调度安全可靠性。

首要任务是供水。从渭南市水资源分析来看，涧峪水库供水量仍然满足不了城市要求，所以在丰水年份希望水库多供水，以减少地下水超采；从水库调节结果分析，也有大量的弃水尚未充分利用，所以在确定供水规模时，必须考虑留有一定的富余。结合渭南市实际情况，参照已成工程经验，输水工程日变系数取1.5，时变由水厂调节，相应输水工程设计流量为0.62 m3/s。

其次是灌溉效应的发挥。涧峪水库灌区以东阳塬为主，包括高塘、东阳、圣山三个乡镇，总耕地面积6.54万亩，总人口约4万人。农业经济以种植粮食(小麦、玉米)大葱为主。灌区塬面平坦，光照充足，土层深厚，由于无大的水利设施，灌溉面积严重缩水，所以农业发展相对滞后，群众生活水平相对较低，所以在安全度汛的前提下，充分发挥水库的灌溉效益是可行的。根据1990年编制的《渭南地区农业区划报告》及《华县农业区划更新研究》，灌区农作物种植以夏粮为主，夏秋并举，在农业高产、稳产、高效益的前提下，加大调整产业结构的力度，充分发挥水库的调节作用，确保设施灌溉面积5.24万亩。从节省水资源出发，灌区按节水灌溉设计，干、支渠水利用系数0.95，斗、农渠水利用系数0.93，田间水利用系数0.9，灌溉水利用系数0.7，渠道防渗率要求不低于74%。

兼顾发电增效创收。坝后电站位于大坝输水洞出口，发电水头为水库水位与灌溉，供水汇流池水位之差扣除各种水头损失。经计算，多年平均发电水头为57.5 m。发电流量为供水、灌溉引水量之和，Q=0.42～2.29 m3/s。由公式N=AQH计算，在保证供水流量的情况下电站出力为189.5 kw，加大流量情况下为321.36 kw，年发电量为185.64万 kwh；灌溉期出力1 053 kw，年发电量154.22万 kwh，年总发电量339.86万 kwh。电站装机容量为1 200 kw，年利用小时为2 832 h。

5.2 科学调度分析

5.2.1 防洪调度的原则

(1)在保证大坝安全的前提下，按下游防洪需要对入库洪水进行调蓄。

(2)水库与下游河道堤防和滞洪区防洪体系联合运用，发挥水库的调洪作用。

(3)汛期限制水位以上的防洪库容调度运用，应按各级防汛指挥部门的调度权限，实行分级调度。

5.2.2 兴利调度计划

涧峪水库正常蓄水位为786.5 m，兴利库容1 114.5万 m3，防洪限制水位为781.5 m，重叠库容188.5万 m3。城市供水保证率为95.3%，农业灌溉保证率为70.5%。多年平均城市供水量为1 295万 m3，农业灌溉供水量955万 m3。城市供水加大引水流量0.6 m3/s，平均每年多引弃水量94万 m3。

在2018年兴利调度运用计划中，采取早蓄方案，来洪先蓄的办法，利用坝后电站和泄洪洞调节库水位，将库水位控制在汛限水位780 m以下运行，使防汛调度与兴利调度相结合，在保证水库安全度汛的前提下，充分发挥水库的综合效益。通过运行实践进一步修订兴利调度计划，从而提高综合效应发挥。

5.2.3 安全度汛保障措施

为加强防汛工作的组织领导，提高防汛应急反应能力，确保水库大坝、供水管道、灌区、水源保护等工程安全度汛，保障人民群众生命财产安全，根据防汛工作需要，成立涧峪水库防汛指挥部。加强泄洪预警，汛期预报可采用暴雨推求洪水进行洪水预报，主要由库尾流量观测站、市气象局及市防汛办通过电话、电报、传真等为我局提供“三情”信息。目前，获取“三情”信息，传达防汛指令有电话、网络信息传递，为水库调度提供可靠依据，为泄洪调度及抢险争得主动和时间。

当水库流域出现持续降雨或暴雨并发生洪水，库水位达到汛限水位780 m—50年一遇设计水位785 m时，区间滞洪库容187.5万 m3，水库处于警戒状态，此时可采用输水洞和泄洪洞联合调节水位。

当水库流域仍有持续强降雨，库水位在50年一遇设计水位785 m— 100年一遇校核洪水位786.4 m，区间滞洪库容54.2万 m3，水库进入紧急状态。关闭东涧峪引水洞进水闸门，提前开启全部泄水建筑物预泄洪水，做好下游河道影响区的人员和设施撤离。防汛指挥部发出水情或险情的预警通报。

当水库流域仍有持续强降雨，库水位在100年一遇校核洪水位786.4 m以上时，水库进入十分紧急状态。立即对可能发生溃坝后洪水造成的下游淹没区实行交通和治安管制，动员受威胁的人员做好撤离避洪准备。水库联防指挥部紧急会商水情、险情发展态势，及时决策发布下游人员撤离为主的防洪指挥命令。增调驻军、武警、民兵预备役、抢险队伍和物料全力以赴抢险，力保大坝安全。