江垭水库防洪作用分析

佘玉良，叶泽纲

（湖南省水文水资源勘测中心，湖南 长沙 410008）

江垭水库是澧水流域上具有重要防洪作用的大型水库，1999 年建成并承担防洪削峰任务。为了掌握江垭水库的有关情况，本文旨在对水库的防洪作用进行分析，以供今后防洪调度工作参考。

1 基本情况

1.1 澧水流域

澧水是湖南省的四大河流之一，流域面积为18 496 km2，河长388 km，多年平均径流量为131.2 亿m3，最大1 日洪量为16.2 亿m3。澧水干流无控制性水库，在支流上建有大型水库2 座（江垭和王家厂水库），总库容为20.46 亿m3，大型水库控制面积为4 195 km2，占澧水流域的22.68%，防洪库容为8.71 亿m3，占最大1 日洪量的53.8%。

澧水流域位于湖南省的主要暴雨区，具有典型的山区洪水特点，曾于1935 年出现流域性特大洪水，当时三江口洪峰流量高达30 300 m3/s，澧水干流、娄水、渫水的来水大致各占1/3。1950 年以来，澧水发生流量大于12 000 m3/s 的洪水有15 次，最大为1969 年的22 200 m3/s。1998 年7 月，澧水流域出现建国以来第二大洪水，三江口洪峰流量达19 000 m3/s，江垭入库洪峰流量为3 800 m3/s，造成沿岸县城被淹，下游尾闾澧南垸等堤垸溃决，直接经济损失数十亿元。

1.2 江垭水库

江垭水库位于澧水的第一大支流娄水上。娄水跨湘鄂两省，多年平均降水量为1 650 mm。坝址位于娄水中游，在湖南省慈利县江垭镇上游约5 km 的峡谷中，距娄水河口63.3 km，水库集水面积为3 711 km2，占娄水流域面积（5 048 km2）的73.5%，占澧水流域面积（18 496 km2）的20.1%。坝址多年平均流量为132 m3/s，多年平均年径流量为41.6 亿m3。江垭水库正常蓄水位为236 m，总库容为17.41 亿m3，汛限水位为210.6 m，防洪库容为7.4 亿m3，死水位为188 m，设计洪峰流量为12 200 m3/s，设计洪水位为236.37 m，校核洪水位为240.40 m，库容系数为0.28，属年调节水库，是以防洪为主，兼顾发电、灌溉、供水、航运等综合利用的水利工程。

江垭水库流域位置示意图见图1。

图1 江垭水库流域位置示意图

2 水库防洪与调度

2.1 洪水调度方式

江垭水库防洪设计标准为50 年一遇洪水，当来水不超过50 年一遇的洪峰流量8 470 m3/s 时，在下泄流量不超过1 700 m3/s，可控制下游三江口站的流量不超过12 000 m3/s，水库调度方式按防洪高水位236 m 控制：库水位在防洪高水位236 m 以下时，水库以确保下游安全为重点进行调度；当水库水位超过236 m 时，水库尽量开启泄洪设备泄洪，最大泄洪量将达5 400 m3/s，直至洪峰流量过后，在退水过程中才视下游水情逐步腾空水库或关闭泄洪闸门蓄水。

2.2 防洪运用方案

防洪运用方案采取错峰补偿调度方式，具体为以下三个要点：

1） 在三江口洪水处于涨水期，入库流量小于1 700 m3/s 时，江垭水库不拦洪，来多少泄多少；当入库流量大于或等于1 700 m3/s 时，且水情预报8 h 后三江口流量小于12 000 m3/s 时，江垭水库按1 700 m3/s 流量控制下泄；当水情预报8 h 后三江口流量达12 000 m3/s时，江垭水库立即关闸错峰，发电流量为420 m3/s 时照常下泄。

2）在三江口洪水处于退水期，当三江口流量小于12 000 m3/s，且有下降趋势，则江垭水库按1 700 m3/s 流量控制，以空出一部分库容来迎接下一个洪峰。

3）当江垭水库防洪库容蓄满后，按入库流量等量泄水。

2.3 超蓄调洪

历史上，湖南省洪水灾害频繁出现，曾经多次发生大的洪水灾害，在防洪调度时基本上考虑水库下游河道安全、利用超蓄库容来限制下泄流量，比如，柘溪、五强溪、凤滩等大型水库于1996 年、1998 年曾经两次利用超蓄库容拦洪，发挥了重要的防洪减灾作用，但同时给水库的安全运行带来了严重威胁，库区回水淹没损失加重。因此，如何利用水库超蓄能力，做到蓄洪泄洪兼顾、上游下游兼顾，变害为利，科学合理、恰到好处地调度好大洪水，是值得认真研究的。从湖南省的洪水灾害特点、防洪需要和流域防洪体系来看，客观要求大型水库利用超蓄库容调度大洪水。江垭水库根据目前大型水库被迫超蓄的现实情况，积极行动，开展了超蓄调洪方案的分析和论证，确定在风险可控的情况下，将水库的超蓄洪水调度为风险与利益兼顾的科学合理调度。

具体方案为：在不改变正常蓄水位、大坝设计标准和库区移民范围的前提下，水库超蓄防洪高水位从设计的防洪高水位236 m 提高到239 m，增加超蓄库容1.15 亿m3，在原设计安全泄量1 700 m3/s 不变的前提下，水库的防洪能力由50 年一遇提高到100 年一遇。经有关设计单位的分析计算，大坝的稳定和应力均满足规范所规定的特殊荷载组合的安全要求，坝体不需要加固。主动超蓄的主要工程的坝顶高程由242 m 加高到245 m，溢流堰顶部高程不变，4 扇表孔弧门加高3 m，即由14 m×12 m 改为14 m×15 m，闸门顶部高程由正常蓄水位236 m 提高到239 m，仅增加投资2 000 万元，总库容为19.1 亿m3，防洪库容仍为7.4 亿m3。

3 防洪作用分析

3.1 分析方法

从上可知，江垭水库的设计调度方式，是按防洪高水位236 m 为判断标准的。库水位在236 m 以下时，按下游三江口12 000 m3/s 的行洪能力错峰补偿调度，库水位236 m 以上时，按保坝调度。为分析论证水库本身可开发的防洪能力，在遵循超蓄调度方案的基础上，按三个阶梯层级进行防洪调度计算和防洪作用分析，具体分析方案设计为：①当水库库水位在防洪高水位236 m 以下时，在暂不考虑三江口的错峰问题时，水库最大按1 700 m3/s 的安全泄流量泄洪；②当水库库水位高于236 m 但低于239 m 的水库超蓄防洪高水位时，水库最大泄流量仍按1 700 m3/s 泄洪；③当水库库水位高于239 m 但低于242 m（即在校核水位上加1.6 m）时，大坝安全受到威胁，库区淹没损失加大，水库最大下泄流量可按2 000 m3/s 泄洪，若不考虑三江口补偿调度问题，下游河道最大泄流量可达2 400 m3/s；④当水库库水位达到或超过242 m 时，大坝安全系数到达危险值，水库必须按保坝要求调度，来多少泄多少。这样的调度方式，既包括了原来的设计调度方案，又考虑了一般超蓄调度和特殊超蓄调度方式，能最大限度地分析水库的防洪能力。

具体分析计算方法为：选择该水库100 年一遇设计洪水作为典型洪水，从不同的起调水位着手调洪分析计算，对设计洪水进行放大或缩小，按调洪的最高水位到防洪高水位236 m、超蓄防洪高水位239 m 和242 m 三种调度方式进行调洪计算，分析不同起调水位、不同调度方式下水库的防洪作用。

3.2 分析成果

根据前述的分析方法，分析计算全部采用计算机完成，分析成果见表1，该表充分展示了江垭水库在不同起调水位和不同防洪标准下的防洪能力。

表1 江垭水库防洪能力分析成果

1）若按210 m 水位起调，江垭水库按防洪高水位236 m 设防，可抵御9 480 m3/s 洪峰流量、12 亿m3洪量的洪水，防洪标准为96 年一遇；若按超蓄防洪高水位239 m 设防，可抵御10 300 m3/s 洪峰流量、13.1 亿m3洪量的洪水，防洪标准提高到166 年一遇；若按高水位242 m 设防，可抵御11 400 m3/s 洪峰流量、14.5 亿m3洪量的洪水，防洪标准提高到323 年一遇。随着起调水位的提高，防洪能力逐步降低，起调水位每提高2 m，降低防洪标准约20～30 年。

2）起调水位不同，水库的蓄泄关系发生变化，210 m起调时，65%的洪水蓄于库中，35%的洪水泄出；220 m起调时，60%的洪水蓄于库中，40%的洪水泄出；230 m起调时，只有约45%的洪水留于库中，55%的洪水必须泄掉。可见，江垭水库是一座以蓄为主、蓄泄兼顾的防洪水库，起调水位抬高，单位库容发挥的防洪作用变小，调洪能力降低。

3）特殊情况下，若江垭水库不开泄洪闸门，只留发电流量出库，210 m 起调，经分析计算，按236 m 防洪高水位防洪，可抵御20 年一遇的洪水（洪峰流量为6 890 m3/s）；若按239 m 防洪高水位防洪，可抵御30 年一遇的洪水（洪峰流量为7 750 m3/s）。

4）对于江垭水库，目前已进行大坝加高，建议按防洪超蓄高水位239 m 设防，在210 m 起调水位下，可抵御10 300 m3/s 的洪峰。但由于娄水流域面积小，发生这样大的洪水机会不多，而且距澧水下游石门还有110 km，水库的集水面积只占澧水流域面积的20.1%，对缓解澧水流域的防洪压力，有点力不从心。

4 结 语

综上所述，江垭水库是一座以蓄为主的防洪水库，洪水来临时主要考虑下游地区的防洪要求蓄洪错峰，其防洪作用主要在拦洪和削峰上。若江垭水库按超蓄防洪高水位239 m 设防，可抵御1935 年娄水流域的特大洪水（洪峰流量为10 100 m3/s），特大洪水仅下泄1 700m3/s，减少三江口的流量8 300 m3/s，防洪效益巨大。

以上分析了江垭水库对典型洪水过程情况下的防洪能力，但实际发生的洪水过程是千变万化的，组合情况极其复杂，因此，在进行实时洪水调度时，江垭水库要控制三江口不超过流量12 000 m3/s 的洪水，必须随时掌握澧水干流、渫水的来水及到三江口的组合情况，搞好实时预报调度，开发上下游联合预报调度系统。