水庫特征值復核工作的幾點思考

□權琦澤 王澤東 謝曉婷 賈新穎

水庫特征水位和特征庫容關系到水庫自身和下游的防洪安全以及下游地區的用水安全。由于氣候、下墊的面變化和經濟發展需要，水庫上游來水情況改變；隨著水庫運行時間的推移，上游來沙使水庫可用容積改變。為進一步優化水庫興利、防洪效益，河北省按照冀水建管〔2016〕131號文指示，完成批量大中型水庫淤積測量和特征值修正工作。

1.工作環節及要點

為了更合理的利用水資源，同時滿足水庫防洪要求，根據河北省水利廳冀水建管〔2016〕131號《關于做好大中型水庫庫容曲線修側和水庫特征值修正工作的通知》，河北省完成了批量大中型水庫淤積測量和特征值修正工作。水庫特征值復核的前期工作主要包括庫區地形施測、基礎資料收集等內容。后續工作已計算為主，主要包括淤積趨勢預測、設計徑流復核、設計洪水復核、興利調節計算、洪水調節計算等內容。通過對計算成果的分析及運用，可對特征水位及特征庫容進行復核。

此次水庫淤積測量采用低空攝影測量無人機技術、多波束測深技術等先進技術手段與傳統測量方法相結合，提高了測量工作的精度及效率。修測后的水位—庫容關系，采用三維拓撲網格進行計算，同時結合等高線復核。最新施測的庫區地形為淤積趨勢預測提供最新基礎數據，為興利調節計算、洪水調節計算提供水位—面積關系及水位—庫容關系，是基礎工作也是重點環節。高精度的測量成果及可靠的水位—庫容關系是后續計算的有力保障。

基礎資料收集主要包括水庫以往的水位—庫容關系成果、實測水文資料（徑流、洪水、泥沙等）、水庫興利調節原則以及防洪調度運用原則、上游來水組成以及用水情況變化、下游需水情況、歷史洪水情況、歷次設計洪水成果等。充分而可靠的資料是開展后續計算工作的堅實基礎。

淤積趨勢預測根據此次最新實測水位—庫容關系和水庫歷次實測水位—庫容關系成果對庫容變化、淤積量、淤積趨勢等內容進行分析，如具備實測泥沙資料，可對上述分析內容進行佐證，如不具備，則可采用侵蝕模數圖作為輔助。進而確定水庫年淤積量，通過判別庫區淤積形態，分配各水位下的淤積量，預測出水位—庫容關系。進而可以判斷到預測節點，死庫容是否淤滿，對水庫死水位進行復核。

設計徑流復核主要采用徑流資料、降雨資料進行分析計算，以實測成果為優先選擇，但應做好三性審查。等值線圖作為徑流復合的后備力量。需要注意的是，實測徑流成果需要進行還原及還現工作，等值線圖計算成果即為天然徑流，后續需進行還現。徑流系列的還原及還現工作、典型年的選擇、水庫興利調節原則、上游來水組合以及對下游現狀需水情況和規劃需水情況的把握是保證興利調節計算可靠性的關鍵點。興利調節計算中，對汛限水位、正常蓄水位做出多組合的假定，對各方案缺水量及棄水量進行計算和對比分析。根據計算成果，分析各組汛限水位、正常蓄水位的優劣，對水庫汛限水位、正常蓄水位進行初步復核。

設計洪水復核主要采用實測洪水系列進行計算，不具備條件時選用適宜的計算方法，通過暴雨途徑推求。設計洪水復核成果是洪水調節計算的輸入條件，設計洪水復核成果通常呈現減小趨勢，為工程安全考慮，輸入條件一般采用原設計洪水。設計洪水過程通過典型年縮放得到。確定水庫防洪標準、調度原則，選擇不同汛限水位進行洪水調節計算。計算水庫允許最高洪水位，分析各工況調洪成果變化趨勢及水庫允許最高洪水位關系，判斷汛限水位的合理范圍。

最終，綜合考慮水庫興利、實際運用、淹沒占地及工程安全等因素，對水庫特征值及特征庫容進行復核。

2.存在的主要問題及原因

經過多個水庫特征值復核工作，將存在的問題歸納總結為如下3個方面：

一是以水庫的汛限水位為界，與前次水位—庫容關系成果相較，近期最新實測庫容成果存在低水位對應庫容（汛限水位與低水位之間）減小，高水位對應庫容（汛限水位與高水位之間）增加的特征，即汛限水位以下體現出淤積特征，而汛限水位以上體現出類似沖刷的現象。見圖1。

二是不改變正常蓄水位，僅在現狀汛限水位與正常蓄水位之間上調汛限水位，雖然棄水量呈現出減小的趨勢，但可供水量變化并不明顯，下游用水仍舊難以保證。

三是按照單變量進行洪水調節計算，即僅采用最新實測水位—庫容關系，設計洪水成果、調度運用原則以及水位—泄量關系采用以往成果，設計洪水位以及校核洪水位仍有可能出現降低的情況。

結合實際工作進行初步分析存在上述問題的原因。水位—庫容關系出現低水位減小，高水位增加的情況，原因主要有以下兩個方面。第一，發生洪水時，庫水位保持在汛限水位附近，大水對庫區附近的入庫河道產生沖刷，進入汛限水位淹沒范圍后，受水面及地形影響，流速明顯降低，挾帶泥沙產生沉積，汛限水位一下庫容勢必減小；第二，由于洪水造成庫區附近局部產生沖刷，水庫回水將局部向上游延伸，庫區范圍出現增大的趨勢，汛限水位以上存在庫容增大的可能。抬高汛限水位，可供水量變化不明顯，原因有兩個方面。第一，汛限水水位和正常蓄水位之間的重疊庫容有限；第二，雖然汛期棄水量減少，但減少的棄水占用了部分容積，汛期過后的部分月份水量仍然相對豐沛，雖無大水威脅，水位需控制在正常蓄水位，因此汛期過后的棄水量增加。設計洪水位、校核洪水位計算成果降低，主要由于水位—庫容關系高水位增加，即調洪庫容增加，使得調洪成果有所降低。可見調洪成果降低是第一類問題的衍生現象。

圖1某水庫水位—庫容關系變化

3.建議及對策

河北省批量大、中型水庫特征值復核工作完成后，由于出現興利功能未見明顯改善、調洪水位出現降低現象，多數水庫特征值未進行調整，仍維持原有指標。為了更合理的安排水資源，保障用水安全，同時滿足防洪需求，對于大、中型水庫，特別是大型水庫，應當進行更充分的論證工作。一方面，對上述存在問題進行進一步分析論證，探尋問題出現的根源。另一方面，探尋在保有現狀水位庫容關系的前提下，對“興水利”和“除水害”提供更合理的方向。

在此，建議進一步研究入庫河段地形變化趨勢以及汛限水位附近洪水前后的水位—庫容變化；為了充分利用水資源，對于有條件的水庫（有充足水源），建議考慮適當抬高正常蓄水位，同時兼顧調整汛限水位；分析逐月徑流和汛期洪水以及最大三日洪量的關系，掌握近年來徑流、洪水變化趨勢和周期，汛前對當年的豐、平、枯進行預判，根據豐枯情況，制定不同的調節原則和調度原則，即枯水年側重保障用水安全、豐水年側重保證防洪安全。選取不同的汛限水位、正常蓄水位進行水庫運行管理。因此，預測工作至關重要。

4.結語

水庫特征水位和特征庫容關系到水庫自身和下游的防洪安全，也關系到下游地區的用水安全。受上游來水以及下游用水變化的影響，河北省部分大、中型水庫會出現庫水位長期難以達到正常蓄水位的現象，同時隨著水庫的長期運用產生的淤積，興利庫容逐漸減小。通過開展水庫特征值復核工作，發現了一些現實存在的問題，需要繼續探討和研究，以作為用水安全及防洪安全的保障。建議結合水庫自身條件及對水庫近年來的來水規律，根據豐枯情況，選取不同的汛限水位、正常蓄水位進行水庫興利調節和洪水調節。□