馮家山水庫防洪調(diào)度時(shí)段劃分探討

姚 虹，姚德倉，高曉婷

（寶雞市馮家山水庫管理局,陜西 寶雞 721300）

全面了解大型水庫防洪調(diào)度的全過程，正確劃分水庫防洪調(diào)度時(shí)段，熟練掌握各時(shí)段特點(diǎn)和工作重點(diǎn)，對(duì)于做好水庫防洪保安工作具有十分重要的意義。下面以馮家山水庫為研究對(duì)象，具體探討水庫防洪調(diào)度時(shí)段的劃分。

1 水庫基本情況

馮家山水庫是以灌溉、城市生活、工業(yè)供水為主，兼作防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大（二）型水利工程，位于陜西省西部千河之上，按照100 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪峰流量3550 m3/s，5000 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，校核洪峰流量8860 m3/s。水庫樞紐工程由攔河大壩、泄洪洞、溢洪洞、非常溢洪道、輸水洞和電站等組成。大壩為均質(zhì)土壩，高度75 m，寬度10 m，長(zhǎng)度300 m，總庫容4.27 億m3，防洪庫容1.27 億m3，汛期限制運(yùn)行水位707 m。泄洪洞最大泄洪流量575 m3/s，溢洪洞最大泄洪流量1140 m3/s，水庫水位在汛限水位707 m時(shí)，兩洞全開泄洪流量1110 m3/s。

2 水庫防洪調(diào)度原則

馮家山水庫本著興利、防洪、排沙三兼顧的原則，綜合分析流域水文、氣象預(yù)報(bào)資料，全面掌握洪水來勢(shì)，在保證大壩安全的前提下，按下游防洪需要和流域防汛要求對(duì)洪水進(jìn)行調(diào)蓄，既要滿足灌溉、供水、發(fā)電和下游防洪要求，又要采用異重流排沙減於措施延長(zhǎng)水庫壽命。

3 馮家山水庫泄流方式

當(dāng)洪水來臨時(shí)，根據(jù)庫水位和沙情，首先開啟泄洪洞閘門，進(jìn)行泄洪排沙，以減少水庫淤積。當(dāng)庫水位超過汛線水位707.00 m，且?guī)焖焕^續(xù)上漲時(shí)，依據(jù)調(diào)洪驗(yàn)算成果，參考實(shí)測(cè)降雨量、水位和洪水預(yù)報(bào)成果，采取以下泄流方式：

（1）當(dāng)發(fā)生洪水，庫水位超過汛線水位707.00 m，且繼續(xù)上漲時(shí)，先逐漸開啟泄洪洞閘門泄洪，維持汛線水位不變；若泄洪洞閘門全開暢泄，庫水位繼續(xù)上漲時(shí)，再開啟溢洪洞閘門泄洪，維持汛線水位不變；若泄洪洞、溢洪洞閘門全部開啟泄洪，庫水位繼續(xù)上漲，最高庫水位不超過708.96 m時(shí)、最大泄洪流量不超過1310 m3/s時(shí)，視本次洪水為100年一遇以下或100 年一遇洪水。

（2）當(dāng)溢洪洞和泄洪洞閘門全開泄洪，庫水位上升至714.0m且流域降雨仍在持續(xù),庫水位繼續(xù)上漲時(shí)，炸除或機(jī)械挖除非常溢洪道副壩參與泄洪，若水位仍在繼續(xù)上漲，但最高庫水位不超過714.7 m，最大泄洪流量不超過2030 m3/s。視本次洪水為5000 一遇洪水。

（3）當(dāng)洪水落峰時(shí)，應(yīng)將庫水位降至汛線水位707.0m，使水庫具有足夠的防洪庫容，以防后期可能發(fā)生的復(fù)峰洪水及稀遇洪水，確保大壩安全。

（4）當(dāng)庫水位降至汛線水位707.0 m，如需要排沙，根據(jù)水庫水沙情況采取下列調(diào)度方式：①通過泄流設(shè)施保持進(jìn)出庫流量平衡，使水庫維持汛線水位；②在具備排沙條件時(shí)，通過泄洪洞小流量、長(zhǎng)歷時(shí)進(jìn)行泄洪排沙，流量控制在100 m3/s；③為確保供水需要，庫水位應(yīng)不低于706.8 m。

4 水庫防洪調(diào)度時(shí)段劃分

以100 年一遇洪水的調(diào)度為例，繪制出同一時(shí)刻入庫洪水流量與出庫泄洪流量關(guān)系曲線及水庫水位曲線圖（見圖1），圖1 中水庫起調(diào)水位為汛限水位707 m。曲線主要包含著三個(gè)因素：庫水位、入庫流量、出庫泄流量。根據(jù)曲線不同段落的特點(diǎn)，可以將水庫防洪調(diào)度過程劃分為四個(gè)時(shí)段。

圖1 馮家山水庫百年一遇洪水調(diào)洪過程示意圖

4.1 前期

從洪水開始入庫至泄洪洞、溢洪洞閘門全開。該時(shí)段的特點(diǎn)：可以利用兩洞閘門開度控制泄洪流量，一般宣泄流量與入庫流量相等，庫水位徘徊在汛限水位附近。可以簡(jiǎn)單的概括為“兩增一停”，即宣泄流量與入庫流量同步增加，庫水位停留在汛限水位不變。

4.2 中前期

從兩洞閘門全開起，到本次洪水洪峰流量出現(xiàn)時(shí)止。該時(shí)段的特點(diǎn)：人為不能增大宣泄流量，宣泄流量隨著庫水位的迅速增長(zhǎng)而緩慢增加。可以簡(jiǎn)單的概括為“兩快一慢”，即入庫流量與庫水位快速增大、增高，宣泄流量隨著庫水位的抬高而緩慢增大。

4.3 中后期

從出現(xiàn)洪峰流量起，至出現(xiàn)最高庫水位時(shí)結(jié)束。該時(shí)段的特點(diǎn)：入庫流量開始逐漸減小，庫水位進(jìn)一步增高，宣泄流量進(jìn)一步增大，出現(xiàn)最高庫水位時(shí)刻，宣泄流量與入庫流量相等，可以簡(jiǎn)單的概括為“兩增一減”。

4.4 后期

從最高庫水位開始，到降至汛限水位時(shí)止。該時(shí)段的特點(diǎn)：入庫流量減小，宣泄流量逐步減小，庫水位逐漸降低，直到汛限水位時(shí)徹底關(guān)閉兩洞閘門，可以概括為“兩減一降”。

需要說明的是，馮家山水庫在汛限水位707 m時(shí)，兩洞最大泄流能力為1110 m3/s，其中泄洪洞548 m3/s，溢洪洞560 m3/s。前期調(diào)度洪水的基本原則是來多少流量及時(shí)宣泄多少流量。因此當(dāng)洪峰流量大于1110 m3/s時(shí)，全部具備四個(gè)時(shí)段。當(dāng)洪峰流量小于1110 m3/s時(shí)，只有“前期”和“后期”兩個(gè)時(shí)段。

5 水庫防洪調(diào)度時(shí)段劃分的意義與作用

5.1 “前期”是防洪調(diào)度的關(guān)鍵時(shí)期

該時(shí)段一定要認(rèn)真指揮、精心調(diào)度。在綜合分析天氣預(yù)報(bào)和流域水雨情預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，當(dāng)預(yù)測(cè)本次為小量級(jí)洪水時(shí)，可以適當(dāng)采取以蓄為主、以泄為輔、出庫流量小于入庫流量的調(diào)度方式；當(dāng)預(yù)測(cè)本次為中量級(jí)洪水或者不能判明本次洪水量級(jí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取蓄泄平衡，即出庫流量等于入庫流量的調(diào)度方式；當(dāng)預(yù)測(cè)本次為大量級(jí)洪水時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取蓄泄平衡、甚至提前預(yù)泄或者一開始就將泄洪洞和溢洪洞閘門全開暢泄的調(diào)度方式。這一時(shí)段持續(xù)時(shí)間較短，是人為主動(dòng)干預(yù)的最佳時(shí)期，如果在泄洪與不泄洪、泄洪流量大與小上猶豫不決，將會(huì)對(duì)水庫后續(xù)防洪調(diào)度和大壩安全造成很大壓力。

5.2 “中前期”和“中后期”是水庫泄洪的重要時(shí)期

“中前期”時(shí)段的特點(diǎn)是入庫流量迅速增大，庫水位迅速升高，泄洪洞和溢洪洞閘門已經(jīng)全開暢泄，泄洪流量只能隨著庫水位的升高而緩慢增加。時(shí)段末將出現(xiàn)最大洪峰流量，是入庫洪水流量的拐點(diǎn)，隨后入庫洪水流量將呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。

“中后期”時(shí)段的特點(diǎn)是入庫洪水洪峰流量已經(jīng)出現(xiàn)，基本可以判明本次洪水量級(jí)，隨后入庫洪水流量將逐漸減小，但是仍舊大于泄洪流量，因此庫水位還將繼續(xù)上升。時(shí)段末將出現(xiàn)最高庫水位，此時(shí)入庫流量與泄洪流量持平，是水庫水位的拐點(diǎn)，隨后水庫水位將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

“中前期”和“中后期”時(shí)段，由于泄洪洞和溢洪洞閘門全開暢泄，已經(jīng)不能夠人為增大泄洪流量，泄洪流量只能隨著水庫水位的抬高而緩慢增大，該時(shí)期的主要工作是加強(qiáng)觀察監(jiān)測(cè)，確保水庫工程正常運(yùn)行。

非常溢洪道是馮家山水庫特有的一個(gè)非正常工程設(shè)施，在遭遇5000 年一遇或者超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，通過對(duì)天氣預(yù)報(bào)、流域降雨、入庫洪水情況進(jìn)行綜合分析，該時(shí)期內(nèi)可以考慮適時(shí)炸除非常溢洪道進(jìn)口土堤子堰，使非常溢洪道及時(shí)參與泄洪。同時(shí)也可以考慮加固壩頂防浪墻，增大水庫防洪庫容，防止洪水漫溢壩頂。在遭遇5000 年一遇或者超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，采取這兩項(xiàng)特別措施，以確保水庫大壩安全。

5.3 “后期”是水庫防洪調(diào)度的收尾時(shí)期

“后期”時(shí)段入庫流量繼續(xù)減小，水庫水位開始下降，但是應(yīng)當(dāng)高度警惕，不能掉以輕心，仍舊要保持一定規(guī)模的下泄流量，在較短時(shí)間內(nèi)將水庫水位降至汛期限制水位707 m，防止隨后發(fā)生復(fù)峰洪水，確保水庫大壩安全。

6 結(jié)語

水庫安全事關(guān)全局，防汛責(zé)任重于泰山。水庫防洪調(diào)度是水庫防汛的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)各時(shí)段的不同特點(diǎn)，有條不紊地開展水庫防洪調(diào)度工作。“前期”時(shí)段是常遇且非常關(guān)鍵的時(shí)期，指揮決策要果斷，閘門開啟要迅速；“中前期”和“中后期”將出現(xiàn)最大洪峰流量和最高洪水位，要密切注意水雨情發(fā)展變化，監(jiān)護(hù)水庫大壩和泄洪設(shè)施安全運(yùn)行，必要時(shí)要采取炸除非常溢洪道進(jìn)口土堤子堰和加固壩頂防浪墻等非常措施；“后期”要保持足夠大的下泄流量，在短時(shí)間內(nèi)將庫水位降至汛限水位，以防后期再次發(fā)生較大洪水。