王建光

（山東省濰坊市水利建筑設計研究院，261205，濰坊）

位于山東半島中部的彌河流域，水系復雜，支流眾多。 流域內(nèi)建有大型水庫1 座（冶源水庫）、中型水庫5座、小型水庫157 座，大中型攔河閘壩12 座。 冶源水庫位于彌河干流上游，其控泄方案與彌河防洪安全有著密切的關系，因此應綜合考慮彌河上下游、左右岸的關系，從全局高度研究制定冶源水庫控泄方案，構筑起綜合防洪減災體系。

一、彌河流域概況

彌河流域面積4 008 km2，其中干流長度193 km， 流域面積3 319 km2。彌河流域南高北低， 地形較為復雜，膠濟鐵路以南多為山丘區(qū)， 坡度較大；以北為平原洼地，坡度較緩。

冶源水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼有養(yǎng)殖、發(fā)電、旅游等綜合功能的大（2）型水庫。 水庫現(xiàn)狀防洪標準按百年一遇設計， 五千年一遇校核。水庫控制流域面積786 km2，設計總庫容16 863 萬m3， 死庫容1 270 萬m3，防洪庫容7 185 萬m3，興利庫容8 408萬m3。 水庫校核洪水位141.95 m，設計洪水位138.76m，興利水位137.72 m，死水位128.40 m。水庫樞紐由主壩、副壩、溢洪道（閘）、東西放水洞及東西水電站等建筑物組成。溢洪道為開敞式，設7.1 m 弧形鋼閘門10 扇，閘底高程131 m，為寬頂堰。 東西放水洞均為鋼筋混凝土方涵，進口底高程均為126 m，出口處各建有壩后式水電站。

二、冶源水庫控泄方案

冶源水庫洪水調(diào)節(jié)計算有兩種調(diào)算方案， 一種為一級控泄方案，另一種為二級控泄方案。

1.一級控泄方案

起調(diào)水位取興利水位137.72 m，調(diào)節(jié)計算中不考慮輸水洞的泄量。 當水庫水位低于20 年一遇防洪高水位時，控制下泄流量為1 200 m3/s；當水庫水位高于20 年一遇防洪高水位時，按自由出流敞開閘門泄洪，以確保大壩安全。 《山東省臨朐縣冶源水庫除險加固工程初步設計報告》（山東省水利勘測設計研究院，2008 年）、《山東省臨朐縣冶源水庫2014 年汛期調(diào)度運用計劃》（山東省水利勘測設計研究院，2014 年）采用此方案。

2.二級控泄方案

起調(diào)水位取興利水位137.72 m，調(diào)節(jié)計算不考慮輸水洞的泄量。 當水庫水位低于20 年一遇防洪高水位時，控制下泄流量為1 200 m3/s；當庫水位高于20 年一遇防洪高水位時，且低于50 年一遇防洪高水位時，按二級泄流控制泄量為2 000 m3/s；當水庫水位高于50 年一遇防洪高水位時，按自由出流敞開閘門泄洪，以確保大壩安全。 《濰坊市流域綜合規(guī)劃設計洪水復核分析計算報告》（濰坊市水文局，2008 年）、《濰坊市彌河流域防洪規(guī)劃（修編）》（濰坊市水利局，2019 年）采用此方案。

3.兩種控泄方案成果對比

水庫控泄方案關系水庫特征水位及下游河道洪峰流量。 為體現(xiàn)兩種控泄方案成果的可比性，我們采用確定現(xiàn)狀水庫特性的同一組水文數(shù)據(jù)進行計算對比。 根據(jù)《山東省臨朐縣冶源水庫除險加固工程初步設計報告》的相關成果，采用實測流量法分析計算水庫洪水，設計標準采用百年一遇， 校核標準采用五千年一遇，洪水最大時段長取72 小時，洪峰流量及最大6、24、72小時洪量采用年最大選樣方法經(jīng)還原計算和一致性修正后得到，系列時間為1962—2005 年共計44 年， 按兩種控泄方案分別計算。一級控泄方案設計水位為138.76 m， 二級控泄方案設計水位為139.45 m，高于一級控泄方案0.69 m；一級控泄方案校核水位為141.95 m， 二級控泄校核水位為142.34 m， 高于一級控泄方案0.39 m；兩種控泄方案下，冶源水庫壩頂高程均滿足工程要求。 二級控泄方案比一級控泄方案50 年一遇水庫最大泄量削減1 366 m3/s。

為保證二級控泄方案計算成果的合理性，將冶源水庫歷年洪峰流量資料系列延長至2019 年，按二級控泄方案重新進行調(diào)算。根據(jù)《濰坊市彌河流域防洪規(guī)劃（修編）》的相關成果，水庫特征水位變化在0.08 m 以內(nèi)，水庫泄量變化在1.5%以內(nèi)，可以認為二級控泄方案計算成果是合理的。

三次洪水調(diào)洪計算成果見表1。

三、冶源水庫控泄方案與彌河防洪關系分析

1.彌河防洪任務

冶源水庫下游彌河干流沿線有臨朐、青州、壽光、濱海4 個縣（市、區(qū)）的幾十個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，120 多萬居民，受影響面積1 100 km2。 彌河干流穿越臨朐、壽光、濱海城區(qū)，濟青高鐵、膠濟、益羊、青臨4 條鐵路和濟青、榮烏、長深3 條高速公路及國道309 等十幾條公路干線與彌河交匯，東黃輸油管線、引黃濟青輸水干渠也跨越彌河。 彌河兩岸現(xiàn)建有青州卷煙廠、清河油田、濰坊純堿廠等重要企業(yè)。 特別是處于彌河下游的壽光市是全國最大的蔬菜基地，關系全國人民基本生活需求，屬于山東省經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)。 彌河行洪安全關系到兩岸人民群眾生命財產(chǎn)安全，防洪任務艱巨。

2.彌河洪災特點

彌河流域地處半島地區(qū)，瀕臨渤海，受太平洋副高壓位置的多變及臺風雙重影響，加上特殊的地形、地貌條件，造成降水量變率大，時空分布不均； 彌河為山區(qū)性獨流入海河道，中上游多山區(qū)丘陵，河道陡峭，洪水暴漲暴落，峰高量大，持續(xù)時間短。 而下游多為平原，河道坡度較緩，洪水急流而下，河槽宣泄不及，極易造成堤防決口，形成洪澇災害；每年洪水發(fā)生的時間也是風暴潮頻繁發(fā)生的時間，由于洪水與風暴潮遭遇，海水上侵，頂托河道洪水排泄不暢，更加劇了洪澇災害；因此洪、澇、潮災害成為彌河流域主要自然災害。

3.冶源水庫防洪作用

彌河上游為山丘區(qū)， 河谷窄深、坡度較陡；下游演變?yōu)榈厣虾?，河道堤防遠高于地面，洪水發(fā)生時下游河道主要宣泄上游來水。 冶源水庫的防洪作用就是攔蓄上游洪水、削減洪峰流量，是減少下游洪澇災害的有效措施。1959 年冶源水庫建成后蓄滯河道洪水，大大減輕了彌河下游的洪澇災害。 由表1 可以看出，冶源水庫削減洪峰明顯。

表1 冶源水庫三次洪水調(diào)洪計算成果對比表

4.冶源水庫控泄方案對洪量、洪峰的影響

分析表1 數(shù)據(jù)，冶源水庫對校核洪水和控泄洪水削減洪峰比例在50%左右， 而對百年一遇、50 年一遇洪水削減洪峰比例僅在20%左右。 根據(jù) 《山東省洪水調(diào)查資料》， 自1568年以來450 余年間河道洪峰流量大多在設計百年一遇洪峰之下，有效攔蓄百年一遇以下洪水應作為重點考慮。 通過兩種控泄方案成果對比，二級控泄方案50 年一遇洪水削減洪峰比例達51%，水庫最大泄量削減1 366 m3/s；同時，二級控泄方案比一級控泄方案多攔蓄洪水1 170 萬m3。

5.冶源水庫控泄方案對上下游的影響

按二級控泄方案調(diào)度洪水，提高水庫校核水位0.39 m、設計水位0.69 m、50 年一遇洪水位0.75 m，水庫校核洪水淹沒面積增加0.526 km2、控泄50 年一遇洪水位淹沒面積增加0.959 km2，影響水庫上游淹沒范圍和移民搬遷范圍。 按一級控泄方案調(diào)度洪水，水庫下游河道平均壅高水位0.55 m，河道治理工程增加工程占地1.22 km2，增大下游河道行洪風險。

6.冶源水庫控泄方案選擇

冶源水庫原設計庫容2.03 億m3，2013 年水庫除險加固工程完成后，水庫設計總庫容16 863 萬m3，水庫校核洪水位141.95 m，壩頂高程144.3 m，防浪墻頂高程145.3 m（副壩為145.1 m）。從壩頂高程和庫容看還有擴容空間，改變控泄方案會增加水庫淹沒范圍，但也減少了下游行洪壓力， 降低了河堤高程，減少了工程占地。

根據(jù)洪水調(diào)查資料， 彌河流域大的洪水基本是由臺風過境引起， 臺風預報已經(jīng)通過衛(wèi)星云圖擴展到三維空間， 尤其是過境山東的臺風往往是長途奔襲，有較長的準備時間，對水庫調(diào)度較為有利， 為充分發(fā)揮水庫的調(diào)蓄作用，建議采用二級控泄方案。