潘家口水庫主汛期中小洪水調度方式研究

徐好峰，劉兵超，周廣剛

（海河水利委員會引灤工程管理局，天津 300393）

1 基本情況

1.1 灤河流域

灤河流域位于華北平原東北部，北部、東部以蘇克斜魯山、七老圖山、奴魯爾虎山及松嶺為界，與西拉木倫河、老哈河、大凌河、小凌河、洋河為鄰，西南以燕山山脈為界。

灤河干流流經河北省承德市豐寧縣，張家口市沽源縣、塞北管理區；內蒙古正藍旗、多倫縣；河北省承德市隆化縣、灤平縣、雙灤區、雙橋區、高新區、承德縣、興隆縣、寬城縣，唐山市遷西縣、遷安市，秦皇島市盧龍縣，唐山市灤州市、灤南縣，秦皇島市昌黎縣，唐山市樂亭縣，自源頭閃電河至河口全長888 km。灤河支流眾多，流域面積大于1 000 km2的主要支流有12 條，其中流域面積最大的是伊遜河、長度和水量最大的是青龍河。灤河水量比較豐沛，但年內分配集中，年際豐枯變化懸殊，而且常出現連豐連枯現象。灤河流域的洪水具有暴漲暴落、峰高量大的特點，容易造成洪澇災害。

1.2 潘家口水庫

潘家口水庫位于河北省唐山市遷西縣的灤河干流上，控制流域面積33 700 km2，占流域總面積的75%，總庫容29.30 億m3，以供水為主，結合供水發電兼顧防洪，為多年調節水庫。主壩為混凝土低寬縫重力壩，按1 000 a 一遇洪水設計、5 000 a 一遇洪水校核，壩頂高程230.50 m（大沽高程），壩長1 039.00 m，最大壩高107.50 m。水庫設有18 孔溢洪道，最大泄洪能力53 100 m3/s；共有4 個底孔，最大泄洪能力3 100 m3/s。水庫正常蓄水位222.00 m，設計洪水位224.50 m，校核水位227.00 m，汛限水位216.00 m，防洪庫容9.70億m3，興利庫容19.50億m3。

1.3 灤河堤防工程

灤河干流上游為山區河道，兩岸無堤。大黑汀水庫以下至京山鐵路橋段，除遷西縣城段、遷安市區段兩岸筑有防洪大堤外，其余河段無堤，兩城區防洪堤間過流能力已達到20 a 一遇設計標準，分別為12 350 、13 800 m3/s。京山鐵路橋至入海口段為平原河道，兩岸筑有防洪大堤和防洪小埝，具體如下：防洪大堤分為左、右堤，其中左堤（于莊子至王家樓段）設計流量25 000 m3/s，現狀行洪能力20 000 m3/s；右堤上段（京山鐵路橋至汀流河段）設計流量25 000 m3/s，已按照50 a 一遇防洪標準完成治理，基本達到設計標準；右堤下段（汀流河鎮至袁莊段）設計流量25 000 m3/s，現狀行洪能力15 000 m3/s。防洪小埝分為左、右堤，其中左堤（王家樓至吳家鋪段）設計流量8 230 m3/s，現狀行洪能力4 000 m3/s；右堤上段（大李莊至后沙鋪村段）設計流量8 230 m3/s，現狀行洪能力6 000 m3/s；右堤下段（后沙鋪村至入海口段）設計流量8 230 m3/s，現狀行洪能力4 000 m3/s。

2 灤河洪水特性

灤河流域位于中緯度歐亞大陸東岸，地處暖溫帶半濕潤、半干旱大陸性季風氣候區，具有季風顯著、四季分明、雨量集中、雨熱同季、地形多樣和氣候復雜等特征。流域多年平均降雨量在400～700 mm，降雨分布受地形影響自東南向西北遞減，暴雨中心多集中在潵河、柳河和潘家口一帶。流域降雨時空分布不均，降雨量年內分配集中，暴雨洪水主要集中在7月下旬—8月上旬，年際豐枯變化懸殊，常出現連豐連枯現象。潘家口水庫正處于暴雨中心區的前緣，全年降雨量的80%集中在汛期的6—9月，較大暴雨多出現在6、7兩月，而特大暴雨多集中在7月下旬—8月上旬，暴雨及造成的洪水年際變化很大，具有峰高量大的特點，各站的洪水變差系數達1.4～1.45［1］。

3 主汛期劃分

根據灤河流域特點，灤河年來水量主要集中在7、8 月，占全年來水量的60%以上；灤河洪水由暴雨形成，多發生在7 月下旬—8 月上旬。1988 年，經水利部海委與天津院研究分析，向水利電力部水利水電規劃設計管理局報送《潘家口水利樞紐后期洪水控制運用的設計報告》（水津規字第4 號及第8 號文件）。1989 年，水利電力部水利水電規劃設計管理局發布《對于潘家口水庫后期洪水及控制運用方式的批復》（水規水字第4號），確定主汛期和后汛期按8月15日分界，因此潘家口水庫主汛期為7月1日—8月15日［2］。

4 主汛期中小洪水調度方式

潘家口水庫主汛期中小洪水是指潘家口水庫流域以上主汛期發生50 a一遇以下洪水。

潘家口水庫設計洪水調度方式為兩級洪水調度，規劃洪水調度方式為三級洪水調度。

中小洪水兩級洪水調度方式為：主汛期，當潘家口水庫發生50 a一遇以下洪水時，控泄10 000 m3/s。

中小洪水三級洪水調度方式為：主汛期，當潘家口水庫發生20 a 一遇以下洪水時控泄6 000 m3/s，發生20～50 a一遇洪水時控泄14 000 m3/s。

5 主汛期中小洪水調洪計算

潘家口水庫中小洪水分別采用兩級調度和三級調度方式進行調洪演算，演算結果及對比分析詳見表1。

表1 潘家口水庫兩級、三級洪水調度方式調洪計算成果

（1）當潘家口水庫發生3 a 一遇和5 a 一遇洪水時，兩級調度方式與三級調度方式下的最大出庫流量一致，水庫水位維持在216.00 m保持不變。

（2）當潘家口水庫發生10 a一遇洪水時，兩級調度方式下水庫最高水位為216.00 m，最大出庫流量與最大入庫流量保持一致；三級調度方式下水庫最高水位為217.07 m，最大出庫流量6 000 m3/s。

（3）當潘家口水庫發生20 a一遇洪水時，兩級調度方式下水庫最高水位為217.06 m，最大出庫流量10 000 m3/s；三級調度方式下水庫最高水位為220.83 m，最大出庫流量6 000 m3/s。

（4）當潘家口水庫發生50 a一遇洪水時，兩級調度方式下水庫最高水位為222.16 m，最大出庫流量10 000 m3/s；三級調度方式下水庫最高水位為222.36 m，最大出庫流量14 000 m3/s。

6 調度方式對潘家口水庫調度運行影響分析

6.1 安全性分析

當潘家口水庫發生3 a 一遇和5 a 一遇洪水時，2 種調度方式水庫最高調洪水位均為起調水位216.00 m；當發生10 a 一遇洪水時，水庫兩級調度方式最高調洪水位216.00 m，三級調度方式最高調洪水位217.07 m；當發生20 a一遇洪水時，水庫兩級調度方式最高調洪水位217.06 m，三級調度方式最高調洪水位220.83 m；當發生50 a一遇洪水時，水庫兩級調度方式最高調洪水位222.16 m，三級調度方式最高調洪水位222.36 m。各量級洪水最高調洪水位均小于正常蓄水位224.70 m，對水庫安全運行沒有影響［3］。

6.2 防洪效益分析

當潘家口水庫發生3 a一遇和5 a一遇洪水時，2種調度方式水庫下泄水量與入庫洪水相同，削峰比例相同。當發生10 a一遇和20 a一遇洪水時，兩級調度方式水庫最大下泄流量分別為7 520、10 000 m3/s，三級調度方式最大泄洪流量均為6 000 m3/s；兩級調度方式削峰率分別為0、15%，三級調度方式削峰率分別為20%、49%，三級調度方式較兩級調度方式削峰作用顯著。當發生50 a 一遇洪水時，兩級調度方式水庫最大泄洪流量10 000 m3/s，三級調度方式最大泄洪流量14 000 m3/s；兩級調度方式削峰率44%，三級調度方式削峰率21%，兩級調度方式較三級調度方式削峰作用好［4］。

6.3 風險分析

潘家口水庫執行動態水位控制，汛限水位218.00 m，起調水位216.00 m，汛限水位與起調水位之間的防洪庫容為1.14 億m3。當上游發生洪水時，水庫需提前12 h將1.14 億m3的蓄水下泄，平均下泄流量2 600 m3/s。對于10 a 一遇以下的小洪水，需充分發揮水庫攔洪削峰的作用，起調水位不必降至216.00 m，嚴格控制最大下泄流量小于入庫洪峰流量，減輕洪水對下游造成的洪水損失［5］。

6.4 應對措施

（1）提高入庫洪水預報精度，減少因預報誤差產生的誤泄概率。

（2）加強潘家口水庫降雨預報和洪水預報工作，為水庫調度提供依據，提高下游防洪安全性。

（3）與灤河下游防汛部門建立聯調聯動機制，及時發布泄洪預警信息，如果下泄洪水量級對下游生命和財產構成威脅時，應及時對下游防洪工程做好搶護準備，做好人口安全轉移工作。