彭躍挺

摘 要：文章以廈門市汀溪水庫為例，提出該水庫作為下游廣大地區(qū)唯一的重要供水水庫，該水庫的防洪調(diào)度就應(yīng)盡可能兼顧下游民眾和企業(yè)的供水的重要原則。通過來去水分析和調(diào)小泄洪流量并延長泄洪時(shí)間等調(diào)度措施，達(dá)到既保證大壩防洪安全又盡可能滿足下游供水需求的目的。文章提出的調(diào)度措施具有創(chuàng)新性和操作性值得廣大水利同行借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：水庫 防洪 調(diào)度措施

中圖分類號(hào)：F407.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2015）07-294-02

一、引言

汀溪水庫位于廈門市同安區(qū)西北汀溪鎮(zhèn)上埔村，大壩建在西溪一級(jí)支流汀溪河段上，距同安城區(qū)7km，在廈門地區(qū)是一座綜合性較強(qiáng)的水庫。汀溪水庫集雨面積77.4km2，校核洪水位73.33m，總庫容4445萬m3，設(shè)計(jì)洪水位71.90m（相應(yīng)庫容4096萬m3），防洪高水位72.02m（p=2%）（相應(yīng)庫容4125萬m3），正常蓄水位70.66m（相應(yīng)庫容3797萬m3）以上專用防洪庫容328萬m3，汛限水位70.66m，溢洪道4孔每孔凈寬10m；上游有溪東水庫，集雨面積23.4km2，庫容1412萬m3；1972年建成跨流域小坪引水工程西源引水渠長23km，年引水3000萬m3。廈門是一個(gè)用水緊張的地區(qū)，水資源異常短缺，汀溪水庫擔(dān)負(fù)同安和翔安兩區(qū)原水供應(yīng)。近年來，隨著同安、翔安兩區(qū)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展，水資源需求日益增大，對汀溪水庫供水保障的要求日益提高。因此做好水庫的調(diào)度，是水資源興利除弊最重要的一環(huán)，提高汀溪水庫防洪調(diào)度措施，在確保防洪安全的前提下，提高汛期蓄水，盡可能多地利用洪水資源，緩解兩區(qū)用水矛盾，增加工程興利效益，顯得極為重要。

二、防洪調(diào)度措施

（一）防洪任務(wù)

汀溪水庫保護(hù)同安城區(qū)5個(gè)鎮(zhèn)（街）30多萬居民及324國道和福廈高速路等重要企業(yè)工業(yè)設(shè)施。

（二）防洪調(diào)度程序

汀溪水庫調(diào)度接受廈門市防汛抗旱指揮部統(tǒng)一監(jiān)督領(lǐng)導(dǎo)，汀溪水庫開閘預(yù)泄洪流量小于100m3/s，由水庫提出具體方案，提前兩個(gè)小時(shí)報(bào)備后，在洪水來臨時(shí)庫水位上升至接近汛限水位時(shí)可自主進(jìn)行預(yù)泄洪。開閘預(yù)泄洪流量等于或大于100m3/s，要提前3個(gè)小時(shí)報(bào)批后，才能泄洪。

（三）汛期防洪調(diào)度原則

汀溪水庫的主要功能是防洪、城鎮(zhèn)供水和灌溉。在水量調(diào)度中，必須主次分明，為城鎮(zhèn)供水留有充足的水量。在制定泄洪方案時(shí)應(yīng)以防洪保壩安全放水為第一位，以供水保民生放第二位，以灌溉發(fā)電擺放第三位。汛期防洪調(diào)度原則：一是在確保水庫正常供水的同時(shí)，以汛限水位為控制條件，當(dāng)已發(fā)生入庫洪水水位處于汛限水位以下時(shí)，為確保興利要求，此時(shí)水庫原則上暫不開閘泄洪。二是當(dāng)庫水位接近汛限水位時(shí)，當(dāng)入庫洪水量小于20年一遇洪峰流量時(shí)，及時(shí)逐步調(diào)整閘門開啟孔數(shù)和開度，按“來多少，泄多少”進(jìn)行泄洪。三是當(dāng)入庫洪水流量大于20年一遇流量時(shí)，閘門全部打開，保持自由泄流狀態(tài)，以確保水庫大壩自身安全為主進(jìn)行防洪調(diào)度。四是當(dāng)庫水位從本場洪水最高調(diào)洪水位消落至汛限水位時(shí)，重新調(diào)整閘門開啟孔數(shù)和開度，把庫水位控制在汛限水位。

（四）防洪調(diào)度方法

總結(jié)近年來防洪調(diào)度研究成果有模型調(diào)度，預(yù)報(bào)調(diào)度法，預(yù)泄能力約束法、庫容補(bǔ)償法等。因汀溪水庫要承擔(dān)下游防洪要求，一般有三種調(diào)度方式：一是固定控制泄量方式；二是補(bǔ)償湊泄方式；三是錯(cuò)峰調(diào)度方式。從安全角度考慮采用固定控制泄量方式。根據(jù)水庫上游茂林溪流域等特性參照預(yù)泄能力約束法制定一套符合汀溪水庫雨情、水情、工情的預(yù)泄洪固定控制調(diào)度方案。

三、來去水分析

（一）做好水文遙測系統(tǒng)及上游來水分析

汀溪水庫來水量主要由茂林溪、造水溪及西源引水渠來水組成，其來水量監(jiān)測可由茂林溪上的五豐站（如茂林溪五豐站水位～流量關(guān)系表1）及上游造水溪上的溪東水庫和西源站承擔(dān)。實(shí)時(shí)掌握汀溪水庫壩址上游汀溪、溪東、五豐、造水、汪前、半嶺等流域內(nèi)六個(gè)水文站的雨情。

對上游來水量進(jìn)行分析，可以較直觀分析入庫流量，根據(jù)公式W=（F*XF*α）/10（F為流域面積，單位km2；XF為流域加權(quán)平均降雨量，單位mm；α為徑流系數(shù)）計(jì)算出徑流總量W（單位萬m3）。

（二）通過來去水分析，制定好預(yù)泄洪方案

根據(jù)流域降水和天氣預(yù)報(bào)做好來水分析，若水庫水位上升至接近汛限水位，制定好預(yù)泄洪方案。在臺(tái)風(fēng)暴雨來臨時(shí)，一種是提前騰空庫容到汛限庫容的85%，再根據(jù)實(shí)際降雨情況來調(diào)度，防止降雨降到汀溪流域外，而流域內(nèi)又下很少，影響第二年城鎮(zhèn)供水。另一種根據(jù)流域內(nèi)各站已經(jīng)下的降雨量，庫內(nèi)水位上升較快，快接近汛限水位時(shí)，進(jìn)行泄洪。比如2006年受第四號(hào)臺(tái)風(fēng)“碧莉斯”影響從7月14日8時(shí)開始下雨到7月17日21時(shí)結(jié)束，從汀溪水庫群水文遙測系統(tǒng)獲得汀溪站降雨331mm、溪東站降雨357mm、五峰站降雨427mm、造水站降雨446mm、汪前站降雨611mm、半嶺站降雨539mm，而7月14日8時(shí)汀溪水庫水位是66.82m，庫容2904.50萬m3，溪東水庫水位是123.61m，庫容880.07萬m3，下到7月16日8時(shí)溪東水庫開始溢洪（此時(shí)庫容1128萬m3）。估算洪水總量，根據(jù)汀溪流域6站加權(quán)平均降雨量XF=469mm，流域面積100.8km2，徑流系數(shù)根據(jù)相同月份推算的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取0.63，洪水總量約2978萬m3，（扣溪東水位123.61m，庫容880.07萬m3，距溢洪還有248萬m3的調(diào)洪庫容）、汀溪水位66.82m，庫容2904萬m3，若按水位69.0m（庫容3405萬m3）預(yù)泄，還有501萬m3蓄洪，剩下2229萬m3加下雨前汀溪水庫庫容2904萬m3，總庫容達(dá)5133萬m3超過設(shè)計(jì)總庫容4445萬m3，故2229萬m3洪水應(yīng)泄掉才能確保大壩安全。從西源站的水位查水位流量關(guān)系表得到西源引水的入庫流量，在汀溪水庫泄洪期間，西源站停止引水，西源引水渠沿途泄洪閘打開泄洪，確保引水防洪安全。從茂林溪五豐站的水位查水位流量關(guān)系表，得到每小時(shí)的即時(shí)流量，從汀溪水庫站的庫內(nèi)水位查水位庫容關(guān)系表可推算每小時(shí)庫內(nèi)即時(shí)流量，經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)16日2時(shí)，茂林溪五豐站最高水位96.43m，相應(yīng)流量207m3/s，3時(shí)汀溪水庫水位69.53m，最大入庫流量達(dá)257m3/s。若開4孔每孔高度1m，庫水位69.0m時(shí)，從溢洪道泄洪關(guān)系表查得相應(yīng)下泄流量約229.16m3/s，約27小時(shí)可泄2227萬m3水量，若開4孔每孔高度0.6m，從溢洪道泄洪關(guān)系表查得相應(yīng)下泄流量約134.99m3/s，約46小時(shí)可泄2235萬m3水量，根據(jù)入庫流量，靈活調(diào)整溢洪道閘門孔數(shù)和開啟度泄洪。據(jù)2006年第四號(hào)臺(tái)風(fēng)“碧莉斯”影響的實(shí)測資料從69.61m起調(diào)，開啟孔數(shù)2孔，泄洪流量為38.4m3/s，根據(jù)汀溪水庫流域內(nèi)降雨和來水情況，溢洪道逐步調(diào)整到4孔，每孔開啟度90cm（最大），此時(shí)庫水位70.25m，最大泄洪流量253m3/s。洪峰過后，來水量衰減較快，庫水位急劇下降，逐步調(diào)整到閘門1孔開啟度30cm，泄洪流量17.5m3/s左右。當(dāng)茂林溪五豐站流量下降至涵洞放水流量8.2m3/s左右時(shí)，汀溪水庫水位要經(jīng)過5天約10cm左右很緩慢上漲和下降過程。這場洪水，五峰站最大瞬時(shí)流量達(dá)207m3/s，汀溪水庫最大入庫流量達(dá)257m3/s。從2006年以后實(shí)際運(yùn)行至今遇到洪水和開閘泄洪流量都未超過2006年的記錄。

（三）調(diào)小泄洪流量并延長泄洪時(shí)間的重要調(diào)度措施

因近年來氣侯異常，降雨不均勻性，常有同安城區(qū)或廈門島內(nèi)下暴雨量大而且時(shí)間較長，但汀溪流域內(nèi)確是降雨較少，沒有多少來水量。這種情況當(dāng)庫水位上升到將近汛限水位時(shí)，調(diào)小泄洪流量并延長泄洪時(shí)間，保持洪水資源不被多泄掉保證灌溉和供水顯得很重要。在主汛期，根據(jù)氣象預(yù)報(bào)，常報(bào)有大暴雨，根據(jù)測算應(yīng)有500萬m3的來水，在水位將近汛限水位時(shí)，就開閘泄洪，騰空15%庫容，一下子泄了400多萬m3的庫容，而因降雨不均勻，流域內(nèi)實(shí)際來水才幾十萬立方米水量。400萬m3庫容在估水節(jié)水時(shí)期能供應(yīng)同安和翔安兩區(qū)生活生產(chǎn)一個(gè)月的原水。

1.當(dāng)洪水位上漲至接近汛限水位時(shí)，提前開啟溢洪道閘門小流量泄洪，如水位69.0m時(shí)，開啟兩孔、開啟度30cm、泄洪流量是35m3/s，期間根據(jù)上游降雨和來水情況，調(diào)整增加溢洪道孔數(shù)和開啟度進(jìn)行調(diào)洪，待洪峰過后，據(jù)上游來水酌情調(diào)整減少閘門孔數(shù)和開啟度進(jìn)行調(diào)洪，并提出在確保大壩安全情況下，采用小流量泄洪并延長泄洪時(shí)間（例如：水位69.66m時(shí)，閘門開1孔、開啟30cm的泄洪流量是19.32m3/s），更好達(dá)到水量平衡，靈活保持庫水位控制在較高水位，提高水庫蓄水庫容興利。同安城區(qū)溪邊控制斷面河道安全泄量2370m3/s（發(fā)生頻率p=7.8%洪水洪峰流量1220m3/s，），汀溪泄洪控制在100m3/s以內(nèi)對下游河道是安全的，特別是開一孔下泄19m3/s時(shí)并延長泄洪時(shí)間對下游更是安全的。

2.大壩最近又進(jìn)行新的除險(xiǎn)加固比加固前更安全所以延長小流量泄洪時(shí)間的調(diào)度措施是可行的。通過較長時(shí)間小流量泄洪以保持較高的庫水位，來提高興利庫容供水，保障兩區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，具有重大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

四、結(jié)語

汀溪水庫是廈門特區(qū)最重要的水庫之一。其防洪調(diào)度工作又是防汛工作的重中之重，通過實(shí)際的防洪調(diào)度和來去水分析達(dá)到符合汀溪水庫實(shí)際需要的優(yōu)化方案，能增加興利庫容，增加水庫效益；還可解決同安、翔安兩區(qū)水資源短缺的問題，在實(shí)踐中通過積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化調(diào)度方案，提出有前瞻性的調(diào)度措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳能志，朱光華.福建水口水庫汛限水位動(dòng)態(tài)控制及調(diào)度方案研究[J].水利科技，2012（1）

（作者單位：廈門市汀溪水庫管理處 福建廈門 361100）

（責(zé)編：賈偉）