黃材水庫防洪調(diào)度對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用及影響分析

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院，湖南長沙 410007）

1 水庫概述

黃材水庫位于湘江一級支流溈水上游，主壩壩址位于黃材鎮(zhèn)以西3.5 km 的鐵山里，壩址控制集雨面積240.8 km2，干流長36.56 km，干流平均坡降7.805‰。黃材水庫距下游寧鄉(xiāng)市主城區(qū)52.5 km，黃材水庫～寧鄉(xiāng)市主城區(qū)區(qū)間有黃材鎮(zhèn)、橫市鎮(zhèn)、雙鳧鋪鎮(zhèn)、大成橋鎮(zhèn)、煤炭壩鎮(zhèn)、回龍鋪鎮(zhèn)、白馬橋鄉(xiāng)、歷經(jīng)鋪鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝诩s1.5 萬人，農(nóng)田約1.8 萬畝。

黃材水庫是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、供水和養(yǎng)殖等綜合效益的大（Ⅱ）型水利工程，水庫工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2 級，設(shè)計洪水標準100 年一遇，校核洪水標準2 000 年一遇。水庫總庫容1.53 億m3，正常庫容1.26 億m3，校核洪水位168.50 m（相應(yīng)洪峰流量為3 072 m3/s），設(shè)計洪水位167.97 m（相應(yīng)洪峰流量1 908 m3/s），水庫正常蓄水位166.00 m，死水位122.04 m。

目前黃材水庫安全鑒定為三類病險水庫，從2013開始，湖南省、長沙市兩級防辦將其防洪高水位從166.0 m 調(diào)整為164.0 m，待水庫消除安全隱患，解除三類壩后，主汛期防洪高水位恢復(fù)至166.0 m。

2 現(xiàn)行防洪調(diào)度方式及防洪影響分析

2.1 基本情況

根據(jù)《湖南省長沙市黃材水庫調(diào)度規(guī)程（報批稿）》，黃材水庫主汛期4 月1 日—7 月31 日防洪限制水位164.0 m，防洪高水位166.0 m，預(yù)留防洪庫容1 400 萬m3。黃材水庫溢洪尾水匯入溈水，寧鄉(xiāng)市黃材鎮(zhèn)位于壩址下游3 km，該河段安全泄量約400 m3/s，為保證黃材水庫下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)田的防洪安全，黃材水庫主汛期控制最大下泄流量為400 m3/s。

據(jù)此分析黃材水庫主汛期預(yù)留防洪庫容1 400 萬m3，起到對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用。

2.2 洪水資料及組合

1）根據(jù)《寧鄉(xiāng)市城市防洪規(guī)劃》中確定的P=10%、5%、2%頻率洪水：黃材水庫、寧鄉(xiāng)市主城區(qū)同頻率洪水，黃材水庫～寧鄉(xiāng)市主城區(qū)區(qū)間發(fā)生相應(yīng)的洪水和黃材水庫～寧鄉(xiāng)市主城區(qū)區(qū)間、寧鄉(xiāng)市主城區(qū)同頻率洪水，黃材水庫發(fā)生相應(yīng)的組合情況，分別調(diào)洪和取外包線。

2）2017 年實測洪水。各洪水洪峰流量見表1。

表1 各頻率洪水及2017 年實測洪水調(diào)節(jié)后洪峰流量成果表（控泄400 m3/s）m3/s

2.3 洪水調(diào)節(jié)計算

防洪調(diào)度方式為：

1）漲水時，當來水小于400 m3/s 時，黃材水庫來多少泄多少；當來水大于400 m3/s 時，黃材水庫控制下泄流量400 m3/s。

2）退水時，黃材水庫適當加大泄量（不大于400 m3/s），為下一場洪水騰空庫容。

3）庫水位超過防洪高水位166.0 m 時，水庫開閘泄洪（按來流下泄），轉(zhuǎn)入保壩的調(diào)度方式。根據(jù)防洪調(diào)度方式，計算各頻率洪水及2017 年實測洪水調(diào)節(jié)后洪峰流量成果見表1。

2.4 成果分析

從表1 可知，黃材水庫按現(xiàn)有防洪調(diào)度方式運行時，對下游的防洪影響及作用如下：

1）當黃材水庫發(fā)生10 年一遇、20 年一遇洪水時，來水流量分別為1 290 m3/s、1 530 m3/s，下泄流量分別為400 m3/s、856～1 372 m3/s，較天然洪水洪峰流量分別減少890 m3/s、673～158 m3/s，因此，黃材水庫上游發(fā)生10 年一遇及以下頻率洪水時，黃材水庫對下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)田減少的防洪作用顯著。

2）黃材水庫集雨面積（F=240.8 km2），僅占寧鄉(xiāng)市主城區(qū)處集雨面積（F=2 030 km2）的11.8%，因此，黃材水庫對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用不明顯。

3）發(fā)生2017 年實測洪水時，黃材水庫最大來流量1 640 m3/s，最大下泄流量449 m3/s，削減洪水洪峰1 190 m3/s；由于黃材～寧鄉(xiāng)市區(qū)間洪水洪峰流量較黃材水庫來水滯后，因此黃材水庫未能削減寧鄉(xiāng)市主城區(qū)河段的洪峰流量。同時“7.1”洪水洪峰過境寧鄉(xiāng)市，洪水主要來源于城區(qū)河段上游全流域范圍，黃材水庫控泄后的洪水不會也沒有對主城區(qū)洪峰形成疊加影響。

2017 年實測洪水調(diào)度過程見表2 所示。

3 調(diào)整防洪調(diào)度方式及防洪影響分析

3.1 調(diào)度方式

黃材水庫現(xiàn)有防洪調(diào)度方式主要考慮下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)田的防洪安全，主汛期控制最大下泄流量為400 m3/s，發(fā)生50 年一遇（寧鄉(xiāng)市主城區(qū)設(shè)計防洪標準）洪水時，黃材水庫對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用甚微。

為了充分分析水庫對下游寧鄉(xiāng)主城區(qū)可能的作用和影響，筆者調(diào)整了防洪調(diào)度方式，假設(shè)黃材水庫防洪庫容1 400 萬m3僅在發(fā)生50 年一遇洪水時使用，分析對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用，其調(diào)度方式為：

1）漲水時，當來水流量小于790 m3/s 時，黃材水庫下泄流量按照來多少泄多少；當來水大于790 m3/s時，黃材水庫控泄790 m3/s。

2）退水時，黃材水庫適當加大泄量（不大于790 m3/s），為下一場洪水騰空庫容。

3）當庫水位超過防洪高水位166.0 m 時，水庫開閘泄洪（按來流下泄），轉(zhuǎn)入保壩的調(diào)度方式。

根據(jù)該防洪調(diào)度方式，計算各頻率洪水（2017 年）及2017 年實測洪水調(diào)節(jié)后洪峰流量成果見表3。

3.2 成果分析

從表3 結(jié)果分析可知：

1）當黃材水庫發(fā)生50 年一遇洪水時，來水流量1 860 m3/s，下泄流量790 m3/s，寧鄉(xiāng)市主城區(qū)天然洪水洪峰流量5 672 m3/s，黃材水庫洪水調(diào)節(jié)后寧鄉(xiāng)市主城區(qū)天然洪水洪峰流量5 607 m3/s，較天然洪水洪峰流量減少65 m3/s，對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的的防洪作用較小。

2）發(fā)生2017 年實測洪水時，黃材水庫最大流量1 640 m3/s，最大下泄流量790 m3/s，削減洪水洪峰850 m3/s，但未減小寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的洪峰流量。可見，黃材水庫控泄流量790 m3/s，對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)基本沒有防洪作用。

4 結(jié)論及建議

1）黃材水庫為溈水流域防洪體系的一部分，對下游的沿河低岸農(nóng)田及鄉(xiāng)鎮(zhèn)有一定的防洪作用，但是由于黃材水庫以上集雨面積僅占寧鄉(xiāng)市主城區(qū)河段以上集雨面積的11.8%，且黃材～寧鄉(xiāng)市區(qū)間洪水洪峰流量較黃材水庫來水滯后，因此無論是現(xiàn)行還是調(diào)整防洪調(diào)度方式，黃材水庫防洪調(diào)度對寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪作用較小。

2）從2017 年“7.1”實際洪水過程分析，寧鄉(xiāng)市主城區(qū)嚴重洪澇災(zāi)害主要是由于溈水全流域洪水造成。

3）寧鄉(xiāng)市主城區(qū)的防洪能力提升，需要通過堤防建設(shè)、河道整治、洲灘保護與利用等措施系統(tǒng)治理，在此基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的工程與非工程措施應(yīng)對超標準洪水。