水库特征值复核工作的几点思考

□权琦泽 王泽东 谢晓婷 贾新颖

水库特征水位和特征库容关系到水库自身和下游的防洪安全以及下游地区的用水安全。由于气候、下垫的面变化和经济发展需要，水库上游来水情况改变；随着水库运行时间的推移，上游来沙使水库可用容积改变。为进一步优化水库兴利、防洪效益，河北省按照冀水建管〔2016〕131号文指示，完成批量大中型水库淤积测量和特征值修正工作。

1.工作环节及要点

为了更合理的利用水资源，同时满足水库防洪要求，根据河北省水利厅冀水建管〔2016〕131号《关于做好大中型水库库容曲线修侧和水库特征值修正工作的通知》，河北省完成了批量大中型水库淤积测量和特征值修正工作。水库特征值复核的前期工作主要包括库区地形施测、基础资料收集等内容。后续工作已计算为主，主要包括淤积趋势预测、设计径流复核、设计洪水复核、兴利调节计算、洪水调节计算等内容。通过对计算成果的分析及运用，可对特征水位及特征库容进行复核。

此次水库淤积测量采用低空摄影测量无人机技术、多波束测深技术等先进技术手段与传统测量方法相结合，提高了测量工作的精度及效率。修测后的水位—库容关系，采用三维拓扑网格进行计算，同时结合等高线复核。最新施测的库区地形为淤积趋势预测提供最新基础数据，为兴利调节计算、洪水调节计算提供水位—面积关系及水位—库容关系，是基础工作也是重点环节。高精度的测量成果及可靠的水位—库容关系是后续计算的有力保障。

基础资料收集主要包括水库以往的水位—库容关系成果、实测水文资料（径流、洪水、泥沙等）、水库兴利调节原则以及防洪调度运用原则、上游来水组成以及用水情况变化、下游需水情况、历史洪水情况、历次设计洪水成果等。充分而可靠的资料是开展后续计算工作的坚实基础。

淤积趋势预测根据此次最新实测水位—库容关系和水库历次实测水位—库容关系成果对库容变化、淤积量、淤积趋势等内容进行分析，如具备实测泥沙资料，可对上述分析内容进行佐证，如不具备，则可采用侵蚀模数图作为辅助。进而确定水库年淤积量，通过判别库区淤积形态，分配各水位下的淤积量，预测出水位—库容关系。进而可以判断到预测节点，死库容是否淤满，对水库死水位进行复核。

设计径流复核主要采用径流资料、降雨资料进行分析计算，以实测成果为优先选择，但应做好三性审查。等值线图作为径流复合的后备力量。需要注意的是，实测径流成果需要进行还原及还现工作，等值线图计算成果即为天然径流，后续需进行还现。径流系列的还原及还现工作、典型年的选择、水库兴利调节原则、上游来水组合以及对下游现状需水情况和规划需水情况的把握是保证兴利调节计算可靠性的关键点。兴利调节计算中，对汛限水位、正常蓄水位做出多组合的假定，对各方案缺水量及弃水量进行计算和对比分析。根据计算成果，分析各组汛限水位、正常蓄水位的优劣，对水库汛限水位、正常蓄水位进行初步复核。

设计洪水复核主要采用实测洪水系列进行计算，不具备条件时选用适宜的计算方法，通过暴雨途径推求。设计洪水复核成果是洪水调节计算的输入条件，设计洪水复核成果通常呈现减小趋势，为工程安全考虑，输入条件一般采用原设计洪水。设计洪水过程通过典型年缩放得到。确定水库防洪标准、调度原则，选择不同汛限水位进行洪水调节计算。计算水库允许最高洪水位，分析各工况调洪成果变化趋势及水库允许最高洪水位关系，判断汛限水位的合理范围。

最终，综合考虑水库兴利、实际运用、淹没占地及工程安全等因素，对水库特征值及特征库容进行复核。

2.存在的主要问题及原因

经过多个水库特征值复核工作，将存在的问题归纳总结为如下3个方面：

一是以水库的汛限水位为界，与前次水位—库容关系成果相较，近期最新实测库容成果存在低水位对应库容（汛限水位与低水位之间）减小，高水位对应库容（汛限水位与高水位之间）增加的特征，即汛限水位以下体现出淤积特征，而汛限水位以上体现出类似冲刷的现象。见图1。

二是不改变正常蓄水位，仅在现状汛限水位与正常蓄水位之间上调汛限水位，虽然弃水量呈现出减小的趋势，但可供水量变化并不明显，下游用水仍旧难以保证。

三是按照单变量进行洪水调节计算，即仅采用最新实测水位—库容关系，设计洪水成果、调度运用原则以及水位—泄量关系采用以往成果，设计洪水位以及校核洪水位仍有可能出现降低的情况。

结合实际工作进行初步分析存在上述问题的原因。水位—库容关系出现低水位减小，高水位增加的情况，原因主要有以下两个方面。第一，发生洪水时，库水位保持在汛限水位附近，大水对库区附近的入库河道产生冲刷，进入汛限水位淹没范围后，受水面及地形影响，流速明显降低，挟带泥沙产生沉积，汛限水位一下库容势必减小；第二，由于洪水造成库区附近局部产生冲刷，水库回水将局部向上游延伸，库区范围出现增大的趋势，汛限水位以上存在库容增大的可能。抬高汛限水位，可供水量变化不明显，原因有两个方面。第一，汛限水水位和正常蓄水位之间的重叠库容有限；第二，虽然汛期弃水量减少，但减少的弃水占用了部分容积，汛期过后的部分月份水量仍然相对丰沛，虽无大水威胁，水位需控制在正常蓄水位，因此汛期过后的弃水量增加。设计洪水位、校核洪水位计算成果降低，主要由于水位—库容关系高水位增加，即调洪库容增加，使得调洪成果有所降低。可见调洪成果降低是第一类问题的衍生现象。

图1某水库水位—库容关系变化

3.建议及对策

河北省批量大、中型水库特征值复核工作完成后，由于出现兴利功能未见明显改善、调洪水位出现降低现象，多数水库特征值未进行调整，仍维持原有指标。为了更合理的安排水资源，保障用水安全，同时满足防洪需求，对于大、中型水库，特别是大型水库，应当进行更充分的论证工作。一方面，对上述存在问题进行进一步分析论证，探寻问题出现的根源。另一方面，探寻在保有现状水位库容关系的前提下，对“兴水利”和“除水害”提供更合理的方向。

在此，建议进一步研究入库河段地形变化趋势以及汛限水位附近洪水前后的水位—库容变化；为了充分利用水资源，对于有条件的水库（有充足水源），建议考虑适当抬高正常蓄水位，同时兼顾调整汛限水位；分析逐月径流和汛期洪水以及最大三日洪量的关系，掌握近年来径流、洪水变化趋势和周期，汛前对当年的丰、平、枯进行预判，根据丰枯情况，制定不同的调节原则和调度原则，即枯水年侧重保障用水安全、丰水年侧重保证防洪安全。选取不同的汛限水位、正常蓄水位进行水库运行管理。因此，预测工作至关重要。

4.结语

水库特征水位和特征库容关系到水库自身和下游的防洪安全，也关系到下游地区的用水安全。受上游来水以及下游用水变化的影响，河北省部分大、中型水库会出现库水位长期难以达到正常蓄水位的现象，同时随着水库的长期运用产生的淤积，兴利库容逐渐减小。通过开展水库特征值复核工作，发现了一些现实存在的问题，需要继续探讨和研究，以作为用水安全及防洪安全的保障。建议结合水库自身条件及对水库近年来的来水规律，根据丰枯情况，选取不同的汛限水位、正常蓄水位进行水库兴利调节和洪水调节。□