三里莊水庫防洪興利調度方案設計

王海霞，張俊玲，趙承強

（1.濰坊市水利局，山東 濰坊 261061；2.青州市彌河管理局，山東 青州 262500；3.諸城市水利水產局，山東 諸城 262200）

三里莊水庫位于諸城市南外環路以南，控制流域面積240 km2。水庫工程等別為Ⅲ等，設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準2 000年一遇，水庫死水位64.08 m，興利水位70.26 m，設計洪水位71.89 m，校核洪水位74.26 m，總庫容6 912萬m3，興利庫容2 334萬m3。三里莊水庫是一座兼具防洪及城市供水等功能的綜合利用中型水庫，水庫調度基本任務為：保障水庫防洪安全的前提下，保障水庫能夠按計劃供水，達到設計保證率，防止發生供水深度破壞，以期達到國民經濟最優化，同時提高水庫管理水平。

1 防洪調度設計

三里莊水庫防洪調度主要是以天氣預報和流域雨量站實測雨量預估洪水，以庫水位為判斷條件，根據確定的防洪調度圖進行調度。水庫防洪調度圖橫坐標選用最大24 h凈雨，并在調度圖下方繪制了P+Pa與最大24 h凈雨的關系曲線。防洪調度圖主要包括3個區域，分別為不泄水區、控制泄洪區和敞泄區。

1.1 不泄水區邊界線計算

三里莊水庫不泄水區計算按照來水全部蓄存，最高水位不超過汛中限制水位的原則，用水量平衡的方法，求不同雨前庫水位所對應的凈雨，即得邊界線坐標值，不泄水區計算的最高壅水位取汛中限制水位70.10 m。計算公式如下：

式中：VS為汛中限制水位所對應的庫容，104m3；V0為雨前水位的相應庫容，104m3；F 為流域面積，為240 km2。計算結果如表1所示。

表1 三里莊水庫不泄水區邊界線計算成果

1.2 控制泄洪區邊界線計算

控制泄洪區計算的最高壅水位取允許壅高水位71.37 m。邊界線下端點H0取死水位64.08 m，經試算，R24取282.0 mm。邊界線上端點H0取71.37 mm，R24根據 Qm～R24相關關系確定為83.19 mm。控制泄洪區其他中間點根據試算求得。計算結果如表2所示。

表2 三里莊水庫控制泄洪區邊界線計算成果

1.3 敞泄區邊界線計算

洪水敞泄區計算的最高壅水位取允許最高水位73.21 m。邊界線下端點H0取死水位64.08 m，經試算，R24取540.0 mm。邊界線上端點H0取 73.21 m，R24根據 Qm～R24相關關系確定為205.26 mm。敞泄區其他中間點根據試算求得。計算結果如表3所示。

表3 三里莊水庫敞泄區邊界線計算成果

1.4 調度圖的應用

根據計算結果繪制汛期調度圖，如圖1示。

圖1 三里莊水庫防洪調度圖

1）中小洪水調度方案：三里莊水庫中小洪水調度運用計劃為：雨前水位低于汛中限制水位70.10 m，根據調度圖判斷雨后庫水位仍低于70.10 m時，閘門不開啟；雨前水位介于70.10～71.37 m時，日凈雨不超過208.5 mm，根據調度圖預計雨后最高水位不超過71.37 m，5孔閘門緩慢開啟3.30 m，控制下泄流量最大不超過700 m3/s。

2）標準內較大洪水調度方案：雨前水位介于70.10～71.37 m時，如日凈雨超過208.5 mm，根據調度圖預估水位將超過71.37 m，5孔閘門緩慢開啟3.30 m，控制下泄流量最大不超過700 m3/s。當水位超過71.37 m時，日凈雨不超過456.20 mm時，預計最高庫水位將低于最高運行水位73.21 m，水庫5孔閘門全開敞泄。此時應做好影響范圍內村莊群眾轉移安置的準備工作，確保群眾生命財產安全。

2 興利調度

三里莊水庫調節方式為多年調節，興利供水調度圖根據1989年以來的歷年來水資料及需水量資料繪制而成。限制供水線的繪制方法為：選擇年來水量稍大于或者小于供水量的年份，從供水期末庫空（死水位）開始，順時序調節計算，求得各月水庫蓄水曲線，取得下包線，即為所求限制供水線。防破壞線繪制方法為：選出幾個來水量稍大于用水量的年份作為代表年，起始庫容從年末蓄滿多年庫容到年初仍回到多年庫容為止，按照逆時序求得水庫的蓄水過程，將各個代表年的逐月蓄水量繪制于同一張圖上，求得各個蓄水曲線的外包線，所得即為水庫供水防破壞線。興利調度圖成果如圖2所示。

圖2 三里莊水庫興利調度圖

Ⅰ區域：為調洪區，防洪限制水位70.10 m以上到允許最高水位之間為調洪區，當水庫超過防汛限制水位時，應按照防汛要求放水。

Ⅱ區域：為加大供水區，當水庫蓄水量超過①線時，水庫供水可以加大，多余的水量可以蓄存于水庫，但是汛期水位不得高于防汛限制水位70.10 m。

Ⅲ區域：為正常供水期，當水庫蓄水量位于①線和②線之間時，水庫可以按照供水計劃正常供水。

Ⅳ區域：為限制供水區，當遇到特枯年份，水庫蓄水量低于②線時，應及時有計劃地減少供水，使缺水造成的損失降到最低。降低供水量可以采用原供水量的70%～80%的辦法完成，防止造成供水深度破壞。

3 結語

三里莊水庫為諸城市的重要水庫，防洪任務異常艱巨，同時水庫還擔負著城區生活供水任務，用水部門對供水保障率要求較高。本次三里莊水庫調度規程設計過程中在經過上級主管部門同意的前提下，充分考慮水庫興利任務的重要性，適當地降低水庫大壩防洪標準運行，有利于提高城鎮居民生產生活供水保障率，對于防止供水發生深度破壞具有十分重要的現實意義。