王克祥

淮河流域東淠河水系水庫群間聯(lián)合防洪調(diào)度

王克祥

隨著佛子嶺水庫上游支流漫水河上大型水庫白蓮崖水庫的竣工驗收，佛子嶺水庫、磨子潭水庫及白蓮崖水庫已基本具備聯(lián)合運用條件，有必要對三水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度進行研究。

一、基本情況

淠河是淮河南岸主要支流之一，發(fā)源于安徽省西南部大別山北麓，有東、西兩條主要源流，即東淠河和西淠河，已分別建有佛子嶺和響洪甸兩座大型水庫。東淠河佛子嶺水庫上游的東支流黃尾河上建有磨子潭水庫，西支流漫水河上建有白蓮崖水庫。東淠河出佛子嶺水庫后流經(jīng)霍山縣城北側(cè)至兩河口處與西淠河相匯。兩河口以下始稱淠河，向北流經(jīng)橫排頭、六安市至壽縣境內(nèi)的正陽關(guān)西南注入淮河，全長253km，流域面積6000km2。橫排頭處已建有淠河灌區(qū)的渠首樞紐工程，由佛子嶺（含磨子潭水庫、白蓮崖水庫）、響洪甸水庫及區(qū)間來水作為引水水源，設(shè)計引水流量300m3/s，設(shè)計灌溉面積660萬畝。

佛子嶺、磨子潭、白蓮崖水庫均位于淠河?xùn)|源東淠河上，都是以防洪、灌溉供水為主，兼有發(fā)電、城鎮(zhèn)供水等效益的綜合利用大型工程。其中磨子潭水庫位于東淠河?xùn)|支黃尾河上，壩址以上控制流域面積570km2，水庫總庫容3.47億m3，建成于1958年；白蓮崖水庫位于東淠河西支漫水河上，壩址以上控制流域面積745km2，水庫總庫容4.60億m3，于2009年基本建成，2014年竣工驗收；佛子嶺水庫位于黃尾河、漫水河交口處，壩址以上控制流域面積1840km2，水庫總庫容4.91億m3，建成于1954年。三座水庫均為大（2）型水庫。

佛子嶺、磨子潭水庫均為新中國成立初期建設(shè)的治淮重點骨干工程，受建庫條件限制、運行年代久遠等因素影響，水庫存在防洪標(biāo)準(zhǔn)不足、病險嚴(yán)重等問題，2002年和2003年，水利部淮河水利委員會先后批復(fù)了《佛子嶺水庫除險加固初步設(shè)計》《磨子潭水庫除險加固初步設(shè)計》，隨即起動對兩座水庫的除險加固工程建設(shè)。2007年，佛子嶺水庫加固工程完成并通過竣工驗收，2013年磨子潭水庫加固工程通過竣工驗收。白蓮崖水庫興建的主要目的是提高佛子嶺水庫的防洪能力，使其校核洪水標(biāo)準(zhǔn)達到設(shè)計要求的5000年一遇。

佛子嶺水庫設(shè)計正常蓄水位為125.56m，汛期限制水位122.56m，死水位108.76m，100年一遇設(shè)計洪水位125.97m，5000年一遇校核洪水位129.80m。大壩為鋼筋混凝土連拱壩，壩頂高程129.96m。泄洪設(shè)施主要有溢洪道、發(fā)電與泄洪鋼管。

磨子潭水庫設(shè)計正常蓄水位為187.0m，汛期限制水位182.5m，死水位163.0m，100年一遇設(shè)計洪水位196.44m，5000年一遇校核洪水位203.39m。大壩為混凝土大頭壩，壩頂高程204.0m。泄洪設(shè)施主要有溢洪道、1座老泄洪洞、1座新泄洪洞及發(fā)電鋼管。

白蓮崖水庫設(shè)計正常蓄水位為208.0m，汛期限制水位205.0m，死水位180.0m，100年一遇設(shè)計洪水位209.24m，5000年一遇校核洪水位234.5m。大壩為混凝土大頭壩，壩頂高程234.6m。泄洪設(shè)施主要有泄洪中孔及泄洪隧洞。

二、防洪規(guī)劃要求

1975年河南大水造成兩座大型水庫失事后，佛子嶺、磨子潭兩庫防洪安全引起重視，加上自身先天條件不足，不能滿足設(shè)計條件下防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)多方案比較后推薦采用佛庫大壩加高3.2m、磨庫大壩加高3.2m并增建直徑8.5m泄洪洞、新建白蓮崖水庫的總體方案?？傮w規(guī)劃實施后，佛、磨兩庫的防洪限制水位將分別由當(dāng)時的117.56m、177.0m恢復(fù)到原規(guī)劃所確定的122.56m、182.5m，使水資源得到充分利用，并達到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計、校核防洪標(biāo)準(zhǔn)。

白蓮崖水庫下游有防洪要求的有佛子嶺水庫、霍山縣城、淠河、淠河灌區(qū)及淮河干流。未建白蓮崖水庫前，按佛子嶺水庫設(shè)計汛限水位122.56m、磨子潭水庫設(shè)計汛限水位182.5m進行調(diào)洪計算，佛子嶺、磨子潭兩水庫能達到的防洪標(biāo)準(zhǔn)僅約合400年一遇，在佛、磨兩庫均降低汛限水位運行情況下，僅達1000年一遇，一旦佛子嶺水庫再次漫壩很可能造成事故，將給霍山縣城、淠河下游、淠河灌區(qū)工程及六安市造成毀滅性災(zāi)害，并危及淮河干流堤防安全。因此，白蓮崖水庫的興建，主要為滿足佛庫防洪要求，使佛庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達到規(guī)范規(guī)定的5000年一遇，在正常運用洪水情況下，對霍山縣城也有防洪作用，通過水庫群的聯(lián)合防洪調(diào)度，對淠河及淮河干流有一定的蓄洪錯峰作用。

三、佛子嶺、磨子潭、白蓮崖三水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度研究

白蓮崖水庫控制流域面積745km2，占佛子嶺水庫控制面積1840km2的40.5%。磨子潭水庫控制流域面積570km2，占佛子嶺水庫以上控制面積的31%，由于其本身規(guī)模與調(diào)洪庫容均較小，不能為佛庫承擔(dān)蓄洪任務(wù)，僅起到滯洪錯峰作用。所以，為佛子嶺水庫蓄洪任務(wù)全落到擬建的白蓮崖水庫，否則佛子嶺水庫達不到其設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)。若白蓮崖水庫不蓄洪，僅以自然滯洪方式減小佛子嶺水庫入庫洪水，其泄洪規(guī)模較小，滯洪庫容要求大，則其大壩較高，但受其左壩頭地形較單薄影響，該方式不宜實施。白蓮崖水庫若設(shè)置較大的泄洪設(shè)施，可以在佛子嶺水庫洪水位不太高時，盡量增加白蓮崖水庫、佛子嶺兩水庫的泄洪量，能降低白蓮崖水庫的壩高，但受佛子嶺水庫控制又不能完全敞泄，故在該庫達到較高水位時控制泄流，以滿足佛子嶺水庫提高防洪標(biāo)準(zhǔn)達到5000年一遇的要求。

1.佛子嶺水庫下游霍山縣城防洪要求

佛子嶺水庫下游17km為霍山縣城，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，該河道安全泄量為3750 m3/s，即佛子嶺水庫以上發(fā)生20年一遇洪水時，其下泄流量與區(qū)間洪水組合后不超過3750m3/s?；羯娇h城防洪的控制泄量任務(wù)全部由佛子嶺水庫承擔(dān)。

2.聯(lián)合防洪調(diào)度方式研究

考慮佛子嶺等水庫的調(diào)洪庫容、泄洪規(guī)模及地區(qū)洪水組合，對水庫群間聯(lián)合防洪調(diào)度運行方式進行了以下研究：

（1）磨子潭、白蓮崖兩庫共同承擔(dān)為佛庫蓄洪的任務(wù)并保自身的安全；

（2）磨子潭水庫承擔(dān)為佛庫蓄洪的全部任務(wù)，白蓮崖水庫只保自身安全；

（3）白蓮崖庫承擔(dān)為佛庫蓄洪的全部任務(wù)，磨子潭水庫只保自身安全。

通過對各方案間的研究比較，運行方式（1）存在磨子潭、白蓮崖兩庫蓄洪庫容分配及水位、泄量控制相互協(xié)調(diào)等問題，調(diào)度運行復(fù)雜，而佛子嶺水庫要求上游水庫蓄洪的時間不長，故實際操作運行將更為困難。同時，磨子潭水庫將需進一步加高大壩，加固工程難度較大，而白蓮崖水庫因其壩高主要決定于暴雨中心在其庫區(qū)時的洪水過程，磨子潭水庫分擔(dān)蓄洪任務(wù)并不能減小白蓮崖水庫規(guī)模，因此該方式不宜采用。方式（2）因磨子潭水庫控制面積僅占佛子嶺水庫以上來水的31%，即使將其上游洪水全部攔蓄，尚不能滿足佛子嶺水庫防洪要求，且白蓮崖水庫仍需興建且壩高降低幅度有限，而磨子潭水庫需大幅加高大壩，加固難度更大，顯然不合理。方式（3）從工程實際情況出發(fā)，磨子潭水庫實施以提高自身防洪能力為目的的加固工程，僅需適當(dāng)增大泄量，加固工程難度不大，經(jīng)濟可行；白蓮崖水庫為新建水庫，其興建的主要任務(wù)即為佛子嶺水庫蓄洪、錯峰，制定合理的調(diào)度方式后，既可達到為佛子嶺庫蓄洪的目的，又可使白蓮崖水庫自身規(guī)模控制在一定范圍內(nèi)，社會效益和經(jīng)濟效益都較好。由于白蓮崖庫單獨承擔(dān)了為佛庫蓄洪的任務(wù)，水庫群防洪調(diào)度運行簡單、可行，可操作性強，增加了水庫防洪運行的安全度。

表1 佛、磨、白三水庫聯(lián)合調(diào)洪成果表

通過以上分析比較，采用方式（3）進行佛、磨、白三水庫聯(lián)合防洪調(diào)度。

3.聯(lián)合防洪調(diào)度原則

采用對工程規(guī)模起控制作用的非常規(guī)運用標(biāo)準(zhǔn)5000年一遇洪水。三水庫均從設(shè)計汛限水位起調(diào)，佛子嶺水庫汛限水位122.56m，磨子潭水庫汛限水位182.5m，白蓮崖水庫汛限水位205m。磨子潭水庫泄洪設(shè)施不控制；佛子嶺水庫開始按下游霍山縣城防洪要求的河道安全泄量控制下泄，當(dāng)庫水位超過防洪高水位時不再控制；白蓮崖水庫在佛子嶺水庫達較高水位時控制下泄為其蓄洪，若關(guān)閘時間過早，則會增加白蓮崖水庫的壩高，而佛子嶺水庫的調(diào)洪庫容及泄洪設(shè)施未能充分利用；若白蓮崖水庫關(guān)閘時間過遲，雖能降低白蓮崖水庫的壩高，但佛子嶺水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿足5000年一遇的要求，所以，佛子嶺水庫要求白蓮崖水庫關(guān)閘蓄洪的時間（水位）需通過試算確定。按白蓮崖水庫泄洪設(shè)施規(guī)模和各種洪水組合情況反復(fù)試算，選定方案佛子嶺水庫要求白蓮崖水庫關(guān)閘蓄洪的時間（水位）的下包值為129m，即上游佛子嶺水庫水位高于129m時白庫關(guān)閉3孔泄洪中孔，泄洪隧洞仍正常泄洪。

佛子嶺水庫以上洪水組成分為暴雨中心在磨子潭水庫、白蓮崖水庫、佛～磨～白小區(qū)間三種情況，由于事先無法預(yù)知暴雨中心發(fā)生在何位置，佛子嶺水庫要求白蓮崖水庫控制運用方式必須一樣。即按佛子嶺水庫防洪要求，在該庫達到某一水位（選定方案試算佛庫要求白庫關(guān)閘蓄洪水位為129m）時白庫必須控泄，待佛子嶺水庫水位回落后白蓮崖水庫繼續(xù)泄洪，佛子嶺水庫需滿足水位不超過129.8m（最高允許靜水位）的要求。三庫聯(lián)合調(diào)洪成果見表1。

四、結(jié)論

通過佛子嶺水庫以上水庫群間的聯(lián)合防洪調(diào)度，采用白蓮崖水庫承擔(dān)為佛子嶺水庫蓄洪任務(wù)，可充分利用白蓮崖水庫調(diào)洪庫容大及泄洪規(guī)模大特點，從調(diào)算成果可以看出，對應(yīng)不同各庫設(shè)計汛限水位組合方案，佛子嶺水庫5000年一遇最高庫水位為129.68m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位129.80m。磨子潭水庫5000年一遇最高庫水位為203.39m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位203.93m。白蓮崖水庫5000年一遇最高庫水位為233.91m，小于大壩所能承擔(dān)的最高靜水位234.5m。

由于佛子嶺水庫以上洪水暴雨中心可變，當(dāng)暴雨中心在磨子潭庫區(qū)或佛～磨～白小區(qū)間時，白蓮崖水庫洪水位較低，有一定的蓄洪能力。隨著水情測報、預(yù)報等技術(shù)的不斷進步，當(dāng)暴雨中心在白蓮崖水庫或佛～磨～白小區(qū)間時，磨子潭水庫亦可適當(dāng)調(diào)節(jié)控制，水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度運行將更靈活、安全，將會產(chǎn)生更多社會與經(jīng)濟效益■

（作者單位：安徽省水利水電勘測設(shè)計院230088）

（專欄編輯：張婷）