刘楼水库防洪调度方法浅析

王真真

（菏泽市河湖流域工程管理服务中心，山东菏泽 274000）

0 引言

伴随经济的快速发展，农村人口逐步向城市转移，城市化率将大大提高，居民的日常用水需求将迅速增加，供需矛盾日益突出。单纯依靠当地水源，无法解决菏泽市定陶区日益加剧的供需矛盾。为了提高城市供水能力，改善饮用水质量，定陶区必须寻找新的水源，缓解城市供水矛盾，满足居民用水需求。刘楼水库的建设可以提高当地径流的利用率，优化当地水资源配置，实现“优化用水、优化利用”，为定陶区提供高保障率、优质水源，解决城乡居民饮水安全问题，缓解日益紧张的水供需矛盾，促进经济社会发展。

图1 刘楼水库枢纽全景

1 水库概况

菏泽市定陶区刘楼水库工程，位于定陶区的西南部，临商路的西部、西环线以南。水库永久用地面积是152.93 hm2，其中水库淹水用地面积为113.4 hm2，围堰用地面积8.85 hm2，坝外脚截沟用地面积为10.12 hm2，截沟用地面积为5.04 hm2，管理用地面积为12.25 hm2，水厂和管理站用地3.28 hm2。水库设计水位50.70 m，对应的设计库容1252万m3，水库调节库容1152万m3。水库工程总投资4.88亿元。刘楼水库工程为三级工程，工程规模中等。主要建筑物级别为三级，副楼建筑物级别为四级。库区地震动峰值加速度0.1 g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，地震设计烈度为7度。

刘楼水库位于定陶区西南1.5 km处，主要是为了调蓄定陶区东鱼河引黄水量，解决引水与居民生活用水之间的时空分配矛盾，，解决全区11个乡镇68.63万居民饮水安全问题，并为666.67 hm2农田提供灌溉用水。工程建成后，刘楼水库每年提供生活用水2342万m3，灌溉用水237万m3，解决了水库控制范围内水资源分配不均匀的问题，定陶区的居民生活供水危机得以缓解，地方的社会经济的可持续发展得到保障。

2 调度条件

2.1 水文气象

根据东鱼河张庄水文站1977～2010年实测逐月含沙量统计分析，工程所处河段多年平均悬移质含沙量为0.66 kg/m3，断面最大平均含沙量为13.7 kg/m3，发生在1978年7月11日。东鱼河流域在工程所处河段有路菜园站和张庄闸站两处水文测站。路菜园站，设立于1972年4月，控制流域面积646 km2，位于定陶区南王店乡路菜园闸，设计中采用该站水位实测资料。张庄闸站，设立于1968年6月，控制流域面积3934 km2，位于成武县苟村乡张庄闸，设计中采用该站泥沙实测资料。

定陶区属北温带半湿润性大陆季风区，具有春暖干旱、夏热多雨、秋季凉爽、冬季干冷多风、四季分明的特点。光照充足，温度适宜，雨热同季，适合农作物生长。根据近40年降水资料分析，定陶区平均年降水量为671 mm。1967年最大1125 mm，1966年最小356 mm。降雨多集中在6、7、8、9四个月份，占全年降雨的70%以上。年平均蒸发量1911.3 mm，最大蒸发量2577 mm，出现在1966年。年平均气温13.8℃，最高气温43.2℃，最低气温-17.9℃，年平均无霜期207天。

2.2 水工金属结构安全运用条件

入库泵站进口闸在水库水位等于或低于最高蓄水水位51.70的静水或动水条件下闭门挡水。闸门框架及面板没有变形、没有歪扭、门槽没有堵塞、启闭灵活。闸门没有裂纹、没有锈蚀、没出现气蚀、没有磨损、没出现焊缝开裂、没出现油漆剥落等现象。启闭机机械转动部分润滑油充足、地脚螺栓没有松动，丝杠没有出现弯曲、磨损、锈蚀，吊点受力均衡。

2.3 水工建筑物安全运用条件

刘楼水库经过下闸蓄水工程验收后具备了一定的蓄水等功能，达到了设计要求，枢纽工程外貌特征均达到规范要求。大坝上下游护坡工程完成，具备挡水条件，迎水坡没有风浪冲损。没有害虫及害兽活动，坝头岸坡没有浇渗。且坝身没有裂缝、无塌坑、无滑坡和隆起现象。背水坡没有散浸及集中渗漏。坝后排水导渗设施没有堵塞、破坏、失效现象。坝址没有流土管涌迹象。入库泵站、出库泵站及启闭机等电气设备全部完成施工，完成安装调试，投入使用。

2.4 工程安全监测与巡视检查要求

按规范要求对水库每年进行一次全面检查，研究判断水库是否具备安全度汛条件，检查过程中，按规定程序，对大坝各种设施进行外观检查，还应审阅维护记录、大坝运行和监测数据等档案资料。汛期，按照要求定期对主要建筑物进行检测与巡视检查，当水位超过汛限水位时，应根据实际情况安排工程技术人员根据险情程度增加观测次数。非汛期，按监测要求对主要水工建筑物进行监测与巡视检查。对巡视检查和测量结果，做好记录，整编归档。发现险情及时上报。

2.5 充库时间分析

充库过程拟定：由于水库距闫谭引黄闸输水线路较长，且充库流量较小、输水渠道设计流量较大，考虑渠道输水损失和泥沙淤积等因素，为水库单独引水充库困难较大。充库时间应结合灌区引黄灌溉时间，并尽可能避开灌区渠道可直接供水的时期，统筹考虑灌区其他用水户的影响。首先要确保居民生活用水，其次考虑农田灌溉用水。按照可引水天数分析，结合灌区灌溉引水时间、水库用水特点，拟定充库时间为3～5月份、9～10月份。

2.6 定陶引黄河水量配置

根据山东省水利厅鲁水资字〔2010〕3号文《关于印发山东境内黄河及所属支流水量分配暨黄河取水许可总量控制指标细化方案的通知》及菏泽市引黄水量的分配方案，菏泽市分配给定陶区黄河水量为7500万m3。根据定陶区人民政府关于引黄指标的分配方案的通知，对菏泽市分配给黄河水量为7500万m3引黄指标进行了分配，刘楼水库3300万m3，其他调蓄4200万m3，在实际调蓄过程中优先保证刘楼水库用水。

3 防洪调度

3.1 蓄水度汛安全

根据《可研报告》评审意见，刘楼水库是为定陶11个乡镇居民饮水安全问题，保证供水水源水质和水量，充分利用黄河水源来替代地下水引水型水库。按照《防洪标准》（GB50201-94）和SL252-2000的有关规定，刘楼水库属于平原水库，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为100年一遇，汛期库水位不高，暴雨对库水位的影响不大。从安全方面考虑，充分考虑暴雨对库水位的影响，汛期最高库水位控制在51.70 m以下。

3.2 初期蓄水

刘楼水库充库利用东鱼河工程体系，东鱼河经过多年运行，有较完善的引黄、沉沙、输水体系。截至目前，入库泵站引水闸、入库泵站和入库闸、水库围坝、出库泵站等建筑物主体工程已完工，具备正常运行条件。

水库设计蓄水位51.70 m，设计库容1127万m3。初期引水时考虑到大坝初建成对安全有一定影响，初期蓄水分3次进行。第1次蓄水至46.74 m，库容为558万m3，蓄水到位后停留360 h（15天），并对水库围坝和主要建筑物进行安全检查。第1次蓄水全部可通过引水闸、入库泵站自流充库。充库初期采用小流量充库，初期控制入库流量不大于设计充库流量的0.3倍，后期可逐渐增大到设计流量。第2次蓄水至49.20 m，库容为826万m3，蓄水停止后对围坝和主要建筑物进行安全检查，停留30天时间。以上蓄水完成后，结合围坝和主要建筑物的运行情况，第3次蓄水至设计水位51.70 m，库容1127万m3，蓄水至设计水位后，组织管理人员严密观察围坝和主要建筑物（表1）。

表1 水库初期蓄水过程

严格按批准的初期蓄水方案，有序组织进行蓄水。坚决杜绝未验收及超设计标准蓄水行为发生，并安排专职人员对蓄水阶段实行24 h不间断值守，确保初期蓄水安全。初期蓄水安全监测和巡逻观测不得少于2次/天，对重要的围坝上游坝坡、下游坝坡、围坝与建筑物结合部、出库泵站平台等关键部位进行巡查，并做好安全监测和巡查记录，以便进行系统的资料分析。

3.3 供水调度

刘楼水库工程为全区11个乡镇、街道办事处居民生活用水。定陶区人口68.63万人，其中非农业人口11.81万人，农业人口56.82万人。城镇居民生活用水定额为90 L/p·d，农村居民生活用水定额增长到65 L/p·d；大牲畜用水定额40 L/t·d，小牲畜用水定额每天20 L/t·d。经复核，定陶区人畜总需水量为2148万m3。

根据刘楼水库供水区内的人畜需水总量，按居民生活用水的5%考虑公共建筑用水，管网漏损水量和不可预见水量按上述水量之和的5%计算。根据《村镇供水工程技术规范》水厂自用水量按最高日用水量5%～10%计算，总需水量2007.98万m3，则水库出库泵站日出水6.42万m3/天，年供水量2579万m3。

根据黄河的水沙特点与来水过程的不确定性，以及主要利用引黄灌区现有工程取水，充库时间尽可能避开灌区渠道直接供水的时期，并统筹考虑灌区其他用水户的影响。按照可引水天数分析，充库时间拟定充库时间：3～5月份、9～10月份，共40天。由于黄河来水过程的不确定性造成了引黄水库具有抢时间充库的特性，为了便于管理、运行和降低引水造成的水资源损失，尽量结合灌溉，在正常的灌溉引水期前后，尽可能大流量集中充库。充库流量为8 m3/s。

4 结语

工程调度运用是整个水库工程运行中的重要环节，是体现工程经济、社会效益的关键工作。供水对象为定陶区居民用水，把原超采的地下水和生态用水予以回补。正确处理和认识水库供水工程与治污、节水和保护环境的关系，坚持先治污后通水、先节水后调水、先环保后用水的原则。坚持按市场经济配水和计划用水相结合的原则，实现外调水与当地水的优化配置和联合调度，发挥供水效益，最大限度地降低供水成本。

刘楼水库尽可能多充库，保持水库水位高水位运行。依照水库设计功能和灌区供水计划，制定水库年度运用计划，并贯彻执行，具体确定各单项工程设施的启用和关闭。保证工程安全的前提下，综合利用水资源，充分发挥工程效益。按照设计调度原则和上级主管部门的指示，结合当年实际情况，确定充库水量、水位，合理分配水量，定额配水，经济用水。配水时对用水大户统筹安排，以求最佳经济效益。