莒县仕阳水库溢洪规律探析

解学相，王德明，赵宝庆

（1.莒县仕阳水库管理处，山东 莒县 276599；2.日照清沐工程咨询有限公司，山东 莒县 276599）

莒县仕阳水库始建于1958年10月，1959年6月主体工程竣工。水库控制流域面积281 km2，总库容1.348 9亿m3，兴利库容0.686 3亿m3，调洪库容6 889万m3。该水库是一座以防洪城乡供水为主，结合灌溉发电和水产养殖等综合利用的大（2）型水库。枢纽工程由主坝、副坝、溢洪闸、放水洞、水电站5部分组成。

1 研究缘由

仕阳水库自从修建溢洪闸以来，1990—2018年遭遇共11次较大暴雨洪水，间歇性提闸泄水，由于兴利水位偏低、片面强调大坝安全，开闸泄洪致使汛后蓄水不满，影响综合效益的发挥。目前，日照市为保证城市供水实施的河道水库大联通项目及淮委沭河管理模式要求都迫切需要日照水库、仕阳水库、青峰岭水库实行“三库连通”，为此，仕阳水库需进行“增效扩容”，因而通过数据分析对仕阳水库的防洪安全运行及兴利蓄水管理调度关系研究迫在眉睫。

2 水库运行统计分析

根据水库运行58年来运行水情数据，经过对该数据进行数理统计，计算得水库年调节系数α=0.88、多年库容系数β=0.60、查普列什柯夫曲线得p=75%时多年库容系数β=0.75。

2.1 水库汛前蓄水规律

建库58年来，汛前6月1日的蓄水量，最高为2013年7 145万m3、最低为1978年103万m3；多年平均为2 686.4万m3，多余多年平均蓄水量的年份有26次，均方差是1 668.81、变差系数是0.62，偏态系数是0.46。

2.2 水库来水规律

仕阳水库坝址以上流域处在山东东部，沂蒙山区东部，属温暖性大陆性气候，暴雨分布地区不均，是主要山区暴雨区之一。暴雨洪水多发生在盛夏秋初，季节性较强。降水量年际变化大，实测系列中1962年年降水量最大为1 094 mm，1968年年降水量最小为402.2 mm，丰枯比为2.7。降水年内分布不均匀，主要集中在汛期6～9月，汛期降水量占年降水量的83%。受流域内局部地形条件的影响，次降水过程中雨量在空间的分布有一定差异。据统计分析，流域内石亩子水库以下地区的降水一般大于上游，其中桑园、石亩子雨量站附近一带区域为主要暴雨中心，但当流域内发生较大降雨时，面上分布尚均匀。据统计，各雨量站多年平均最大24 h、最大3日降水量分布较均匀，流域内各雨量站多年平均年最大24 h降水量在34.4～267.4 mm之间，多年平均年最大3日降水量在35.6～296.5 mm之间。在降水的时间分布方面，根据多年实测雨量计算，仕阳水库全流域多年平均最大24 h面雨量为103.4 mm，1997年实测年最大24 h面雨量为267.4 mm，为实测最大值。1968年实测年最小24 h面雨量34.4 mm，为实测最小值。造成本流域暴雨的主要天气系统有气旋，台风，峰面，切变线。袁公河属山溪雨源性河流，河道流量随季节变化，洪水主要集中汛期7、8两月，呈陡涨陡落型，较大洪水历时一般在20～25 h左右，复峰洪水历时超过30 h。建库后入库洪峰流量大于1 000 m3/s的洪水有10次，其中最大流量为2 010 m3/s，发生于1974年。仕阳水库多年平均年最大24 h洪量为1 515×104m3/s。

2.3 年降雨来水规律

据统计，建库59年以来，年降水量大于等于设计降水量的年份有18次，多年平均年降水量为 752.52 mm，最多为 1 098 mm（2003年），最少为393 mm（2014年）；多年平均年来水量为6 789.11万m3，大于多年平均年来水量的年份有22次，最高为1962年21 880万m3，最少为2014年589.09万m3，年降水的均方差为179.41、变差系数为0.24、偏态系数为-0.07；年来水的均方差为4 278.31、变差系数为0.63、偏态系数为1.17。

2.4 汛期降雨来水规律

多年平均汛期降水量553.6 m；大于多年平均汛期降水量的年份有29次，最多为1960年914 mm、最少为1968年236.5 mm；多年平均汛期来水5 766.99万m3，大于多年平均来水量的年份有22次，最多为1962年159 600万m3，最少为2014年564.7万m3；降雨来水的均方差分别是149.06和3 660.49、变差系数是0.27和0.63，偏态系数是0.18和0.83。

3 水库溢洪规律分析

3.1 有灌溉用水溢洪闸弃水规律

水库的溢洪次数与流量，既与当年汛期降雨来水有关，更与当年汛前蓄水有关。水库运行以来，水库功能前50年以防洪、灌溉为主，其他为辅，现在随着城市发展，水库的功能改变为防洪、城市供水为主，灌溉、发电、养殖为辅。近几年，水库灌区灌溉几率很小，几乎没有多少灌溉面积。只有库区提灌，而且提灌面积有所加大。整个灌溉用水量都在水库来水中予以扣除。水库运行以来累计溢洪19次，最大溢洪流量409 m3/s，全部运行时间平均溢洪流量41.94 m3/s，溢洪年份平均溢洪流量123.62 m3/s，累计弃水47 448万m3，运行年份平均年溢洪弃水水量832.23万m3，其均方差分别是1 914.41、变差系数分别是2.30，偏态系数是3.14。其中汛期溢洪弃水41 879.04万m3、均方差是1 580.84、变差系数是2.19、偏态系数是2.66；运行年份平均溢洪水量722.05万m3、溢洪年份平均溢洪水量2 204.16万m3。多年平均溢洪的几率3年一次数理统计是33.33%，而实际运行以来算数平均也是3年一次溢洪，溢洪水量达5 673.00万m3的概率是20年一遇。多年平均来水与溢洪的关联系数是0.786 5，多年平均汛期来水与溢洪的关联系数是0.786 8，多年平均汛期7~8月来水与溢洪的关联系数是0.774 3。

3.2 无灌溉用水的溢洪规律

不考虑灌区灌溉以后，水库蓄水只是城市供水和生态用水，总用水量减少，溢洪的可能性加大。2015年以来，仕峤灌区几乎没有多少灌溉面积，灌溉用水量只占全部用水量的50%以下。近3年来灌溉用水每年不超2万m3，占全部用水量（灌溉、生态、城市供水）的2%以下，灌溉用水可以不计，溢洪次数是1次。

3.3 汛前蓄水量溢洪规律

运行年份汛前水库蓄水多，本年度降雨多而早，则溢洪几率加大，其相关系数是0.772 5。

3.4 溢洪规律小结

通过上述计算分析，水库运行58年以来，累计溢洪19次，平均3.05年一次，溢洪的总概率是33.33%，平均溢洪流量是41.94 m3/s，运行年份平均溢洪洪水量是722.05万m3。有关指标大小变化与计算周期长短符合实际规律。

4 运行管理建议

经过上述计算分析，水库运行以来多年平均溢洪的概率是33.33%，受年前降雨影响汛前水位偏高时，水库溢洪的概率是50%。受当年汛期降雨来水偏多时、水库溢洪的概率是70%。当年降水大于900 mm或汛前水位高于152.50 m时，遇到降雨溢洪的几率陡增。因此，目前水库工程运行状况下，水库多年调节系数为0.65，增效扩容十分必要，可以有效减少溢洪概率。为此，作为管理单位，首要任务必须及时掌握水库当前的水情、当年降雨资料、水库目前可能的供水量，以便做好综合调度，使水库发挥最大综合效益。