磨盤山水庫(kù)枯水興利調(diào)度分析

劉艷芳，崔 強(qiáng)

(1. 哈爾濱市西泉眼水庫(kù)管理處，哈爾濱150300;2. 哈爾濱市磨盤山水庫(kù)管理處，哈爾濱150080)

1 工程概況

磨盤山水庫(kù)樞紐工程為大( 2) 型水庫(kù)，攔河壩、溢洪道、供水取水建筑物、導(dǎo)流灌溉洞等主要水工建筑物為2 級(jí)。工程標(biāo)準(zhǔn)按100 a 一遇洪水設(shè)計(jì)，5 000 a一遇洪水校核［1］。地震設(shè)防烈度為Ⅵ度。

水庫(kù)樞紐工程由黏土心墻土石壩、溢洪道、導(dǎo)流灌溉洞、供水引水洞組成。攔河壩壩頂高程324.50 m，壩頂長(zhǎng)度406 m，最大壩高49.9 m。開敞式河岸溢洪道緊鄰右壩肩，由進(jìn)口段﹑控制段﹑泄槽及挑流消能段組成。閘孔凈寬12 m，堰頂高程310 m，上設(shè)弧形閘門控制泄流，閘室段長(zhǎng)25 m。導(dǎo)流灌溉洞位于右壩肩與溢洪道之間，隧洞進(jìn)口底高程280.00 m，洞長(zhǎng)211 m，洞徑4.0 m，進(jìn)口設(shè)取水塔分層取水，出口設(shè)工作閘門，挑流消能。城鎮(zhèn)供水引水建筑物位于溢洪道右側(cè)，由取水塔和引水隧洞組成。進(jìn)口位于壩軸線上游約200 m，取水塔底板頂高程290.00 m，引水隧洞洞徑3.2 m，洞長(zhǎng)1 384.3 m。

2 流域概況

磨盤山水庫(kù)壩址位于拉林河干流上游五常市沙河子鄉(xiāng)沈家營(yíng)村上游1.8 km 附近，流域面積1 151 km2，磨盤山水庫(kù)多年平均年徑流量為560.49×106m3，拉林河是松花江右岸的較大支流，流域面積為19 200 km2，河長(zhǎng)為450 km。造成流域大暴雨的天氣系統(tǒng)主要是臺(tái)風(fēng)和氣旋。河流上游為黑龍江省暴雨中心之一，多年平均年降水量為800 mm左右，6—9月汛期降水量占年降水量80%左右，汛期降雨量多集中在7—8月份，土壤經(jīng)常處于濕潤(rùn)狀態(tài)，上游為山區(qū)，植被良好，森林茂密，產(chǎn)流條件優(yōu)越。

拉林河流域一年中有兩個(gè)汛期，即春汛和夏汛，春汛以融雪為主，夏汛由暴雨形成，夏汛多大于春汛，個(gè)別年份春汛大于夏汛。夏汛主要發(fā)生在7—8月份，洪水過程尖瘦，陡漲陡落，洪水過程多數(shù)為單峰型，個(gè)別有雙峰型，一次洪水過程在7 d左右，洪水總量大多數(shù)集中在1 ～3 d。

3 水情現(xiàn)狀

磨盤山水庫(kù)是以哈爾濱市居民生活供水為主，兼向沿線山河、五常等城鎮(zhèn)供水，并結(jié)合下游防洪、農(nóng)田灌溉、環(huán)境用水等綜合利用的大型水利樞紐工程，按照省水利設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的磨盤山水庫(kù)興利調(diào)度圖控制運(yùn)用。

庫(kù)水位已降至水庫(kù)運(yùn)行以來的歷史低點(diǎn)，已給今年的水庫(kù)調(diào)度帶來了極大的困難，從水文氣象情況看，前期降水又是歷史低點(diǎn)，很難預(yù)測(cè)今年的春季來水量，形勢(shì)嚴(yán)峻，所以我們要充分做好思想準(zhǔn)備，隨時(shí)關(guān)注水情變化，按照水庫(kù)功能及調(diào)度原則及時(shí)組織相關(guān)單位做好會(huì)商調(diào)度工作。

3.1 2012年春季

磨盤山水庫(kù)2012年2月11日冰厚0.82 m，歷年平均最大冰厚為0.99 m，2011年最大冰厚0.82 m(3月1日) 。2012年2月18日庫(kù)水位308.72 m，比去年同期低5.56 m，相應(yīng)蓄水量1.52 ×108m3，入庫(kù)流量0.437 m3/s，出庫(kù)流量8.50 m3/s。2011年冬季至2012年春季降水情況，截至到2月18日庫(kù)區(qū)觀測(cè)降水37.9 mm與歷年同期比減少了30%，同時(shí)由于去年夏秋季干旱，直接影響土壤墑情。氣象部門預(yù)測(cè)3、4月份正常略多，將會(huì)緩解目前的緊張狀況。從數(shù)據(jù)看，2011年冬季至2012年春季入庫(kù)情況是有歷史紀(jì)錄以來的極低值，幾乎無來水，說明上游土壤墑情和積雪情況不好，也將影響春季融雪情況。

3.2 與歷年情況對(duì)比

2011年11月平均降水量25.8 mm，12月為2.1 mm，2012年1月無降水，二月降水已有10 mm。2011年11月—2012年2月18日流域降水總量37.9 mm。我們將歷年春季降水情況以及水庫(kù)運(yùn)行以來春季來水情況進(jìn)行如下分析預(yù)測(cè):

表1 2006年水庫(kù)運(yùn)行以來春季降雨及來水情況表

從表1 數(shù)據(jù)看，2011年冬季至2012年春季降水遠(yuǎn)低于歷年同期水平，直接影響2012年春季來水，2011年秋季后流域干旱，下墊面土壤墑情不好，也將影響徑流形成，在對(duì)來水預(yù)測(cè)時(shí)也要相應(yīng)調(diào)整徑流系數(shù)。

4 今年來水用水預(yù)測(cè)分析

4.1 氣象部門數(shù)據(jù)

參照哈爾濱市氣象預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)磨盤山水庫(kù)流域內(nèi)水文氣象情況。哈市氣溫預(yù)測(cè)春季( 3—5月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為6.5 ℃，比歷年同期高0.7 ℃，比去年同期高1.3 ℃，其中3月氣溫偏高，全市平均氣溫約為－2.5 ℃，比歷年同期高1.3 ℃，比去年同期高1.9 ℃;4月氣溫偏高，全市平均氣溫約為8.0 ℃，比歷年同期高1.1 ℃，比去年同期高1.8 ℃;5月氣溫正常略低，全市平均氣溫約為14.0 ℃，比歷年同期低0.4 ℃，比去年同期高0.3 ℃。夏季(6—8月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為21.5 ℃，比歷年同期高0.2 ℃，比去年同低0.4 ℃。秋季(9—10月) 氣溫正常略高，全市平均氣溫約為10.3 ℃，比歷年同期高0.1 ℃，比去年同期低0.8 ℃。

春季降水正常略少，全市平均降水量約為82 mm，比歷年同期少1%，比去年同期少20%。其中3月降水正常略多，全市平均降水量約為14 mm，比歷年同期多15%，比去年同期少77.5%;4月降水偏多，全市平均降水量約為28 mm，比歷年同期多23%，比去年同期多23%;5月降水正常略少，全市平均降水量約為40 mm，比歷年同期少17%，比去年同期少49%。夏季降水正常略少，全市平均降水量約為335 mm，比歷年同期少11%，比去年同期多20%。秋季降水正常略少，全市平均降水量約為75 mm，比歷年同期少11%，比去年同期多70%。

4.2 開庫(kù)日期及水文要素預(yù)測(cè)

開庫(kù)形式為文開，按照2012年1月份平均出庫(kù)量9 m3/s，結(jié)合歷史資料計(jì)算由2012年1月1日—2012年4月20日磨盤山水庫(kù)合計(jì)出庫(kù)量約為0.8631 億m3( 其中城市供水量0.8151 億m3，環(huán)境供水量0.0480 億m3) 。磨盤山水庫(kù)4月20日庫(kù)容約為1.0510 億m3，對(duì)應(yīng)庫(kù)水位305.59 m。此水位將成為建庫(kù)供水以來最低值。

4.3 春季來水預(yù)測(cè)

結(jié)合歷史資料，根據(jù)歷年冬季降水及徑流情況選取相似年水情。經(jīng)計(jì)算2011—2012年度冬季降水量約為59.1 mm( 2012年2、3月降水值按多年平均值計(jì)算) ，春季來水預(yù)測(cè)見表2。

表2 春季來水預(yù)測(cè)表

相應(yīng)相似年1月—6月入庫(kù)徑流量見表3。

表3 1971—2006年1—6月入庫(kù)徑流量統(tǒng)計(jì)表

4.4 用水分配

按照水庫(kù)功能和調(diào)度原則，水庫(kù)在不同庫(kù)水位的情況下分別進(jìn)行來水分配。主要保證城區(qū)供水，按調(diào)度圖適時(shí)向下游農(nóng)田供水。根據(jù)氣象預(yù)報(bào)和以上流域情況分析我們對(duì)不同情況作了一下分析見表4。

4.4.1 城市供水調(diào)度計(jì)劃

根據(jù)哈爾濱市城市居民供水需求，磨盤山水庫(kù)現(xiàn)階段城市供水量為8.5 m3/s，每日供水量為73.44 萬m3。自2012年1月1日—2012年4月20日，磨盤山水庫(kù)將提供城市供水0.8151 億m3。按照預(yù)測(cè)4月20日水位為305.59 m，參照參照《磨盤山水庫(kù)興利調(diào)度圖》，5月1日庫(kù)水位至305.20 m，哈爾濱市城鎮(zhèn)用水按需水量正常供水，城市供水可按正常量供給。

表4 按氣象部門預(yù)測(cè)雨量正常測(cè)算表

4.4.2 興利灌溉調(diào)度計(jì)劃

根據(jù)歷史同期資料，選擇相似年水情資料分析，2012年春汛入庫(kù)量約為2.0 億m3( 1月—6月合計(jì)入庫(kù)量) ，根據(jù)灌溉制度，下游農(nóng)業(yè)灌溉需水量( 4月—6月合計(jì)) 約為0.7695 億m3; 城市供水需水量約為(1—6月)1.3366 億m3。由供水調(diào)度計(jì)劃可知5月1日庫(kù)水位為305.59 m參照《磨盤山水庫(kù)興利調(diào)度圖》，5月庫(kù)水位低于310.00 m時(shí)，哈爾濱市城鎮(zhèn)用水按需水量正常供水，農(nóng)田灌溉用水按需水量的50%削減供水。根據(jù)2012年春季來水預(yù)測(cè)，4、5月份流域降水可達(dá)到多年平均值，制定調(diào)度計(jì)劃如下:

磨盤山水庫(kù)4—6月份農(nóng)業(yè)灌溉用水按同期農(nóng)業(yè)灌溉需水量的50%供給( 當(dāng)水庫(kù)水位達(dá)到305 m時(shí)，停止農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水) ，城市供水量全額供給。考慮到泡田期(5月1日—5月20日) 可能由于來水不足出現(xiàn)春旱情況，供水方式建議以集中供給為主，減少河道滲漏損失。如在6月1日前磨盤山水庫(kù)水位，回蓄至310.00 m，農(nóng)業(yè)灌溉供水可恢復(fù)至同時(shí)段灌溉需水量的100%供給。

5 結(jié) 語(yǔ)

2012年春季，是磨盤山水庫(kù)蓄水較少的一年。由于水庫(kù)提前對(duì)旱情做出了預(yù)測(cè)，采取了較為合理的措施，保證了春灌的順利完成，為今后水庫(kù)枯水調(diào)度積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

［1］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院. 磨盤山水庫(kù)洪水工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2002.