(陜西省桃曲坡水庫灌溉管理局，陜西 銅川 727031)

桃曲坡水庫位于渭河流域石川河支流沮水河下游，地處陜西省銅川市耀州區(qū)西北15 km的馬咀山峽谷中。水庫以調(diào)蓄沮河徑流為主，跨流域引用馬欄河水。流域控制面積830 km2，屬干旱半干旱地區(qū)，溫帶季風(fēng)氣候，多年平均降雨量512.8 mm、蒸發(fā)量1 442 mm、入庫水量8 753萬 m3，沮河發(fā)源于耀州區(qū)以北的老爺嶺和長蛇嶺一帶，河道多呈“U”型和“V”型，在耀州城以南與漆水河匯流入石川河。流域內(nèi)總趨勢為西北高，東南低，流域在柳林鎮(zhèn)上游屬于土石山區(qū)，柳林鎮(zhèn)下游屬黃土殘塬溝壑區(qū)。

桃曲坡水庫是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水為主，兼有防洪、旅游綜合利用的中型水庫。1969年興建，1980年蓄水運行，1984年竣工驗收。在上世紀(jì)70-80年代進(jìn)行了多次防滲補(bǔ)漏工程，1999至2005年，又相繼實施了溢洪道加閘、水庫除險加固等工程項目，水庫調(diào)蓄能力得到提高，工程設(shè)施得到完善。水庫總庫容5 720萬 m3，興利庫容4290萬 m3，正常擋水位788.5 m，樞紐工程由攔河壩、溢洪道、高低放水洞幾部分組成。攔河壩為碾壓式均質(zhì)土壩，壩高61 m，壩長294 m，壩頂高程792 m。溢洪道位于大壩右側(cè)，為開敞式有閘控制溢洪道，由溢流堰、側(cè)槽、泄槽、挑流鼻坎、閘門及啟閉機(jī)電設(shè)備組成，總長354 m，設(shè)有7孔10.5×5.5 m平面鋼閘門，設(shè)計水頭5 m。高放水洞為城門洞型無壓隧洞，總長380 m，設(shè)計流量5.5 m3/s。低放水洞為圓形有壓隧洞，洞徑3 m，總長335.3 m，灌溉流量8 m3/s，泄洪最大流量100 m3/s。

1 洪水特征

1.1 洪水類型及特點

水庫流域洪水主要有兩種類型，一種是由暴雨形成的洪水，屬超滲產(chǎn)流，多發(fā)于6-8月份，占全年降雨總量近6成。高強(qiáng)度暴雨是致災(zāi)最大誘因，具有突發(fā)性、高強(qiáng)度、短歷時、分布不均的特點；形成的洪水陡漲陡落，峰高量小，含沙量大，防御難度大。另一種是由連陰雨形成的洪水，屬蓄滿產(chǎn)流，多發(fā)于9、10月份，占全年降雨總量近2成。特點是降水均勻、歷時長、籠罩面積大、可預(yù)見性強(qiáng)；形成的洪水緩漲緩落，峰小量大，含沙量低，有利于水庫蓄水。

1.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)、《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)等規(guī)定，桃曲坡水庫大壩為Ⅲ等三級建筑物，相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)為：100 a一遇洪水設(shè)計，1 000 a一遇洪水校核，設(shè)計洪水位788.54 m，校核洪水位790.5 m。不同量級洪水調(diào)洪演算見表1。

表1 不同洪水調(diào)洪演算成果表

表2 桃曲坡水庫水位—泄流量關(guān)系表

1.3 特征曲線及泄流能力分析

水庫主要泄洪建筑物有溢洪道和低放水洞，溢洪道設(shè)計百年一遇洪水泄量1 454 m3/s，千年一遇洪水泄量2 218 m3/s。1998年12月經(jīng)西北水利科學(xué)研究所對溢洪道進(jìn)行水工模型試驗，確定了泄洪曲線，最大下泄流量2 234 m3/s，滿足設(shè)計要求。水位～最大泄流能力關(guān)系見表2和圖1。

圖1 水庫水位、庫容、水面面積關(guān)系曲線圖

2 洪水調(diào)度運用分析

2.1 合理制定水庫防洪預(yù)案

桃曲坡水庫洪水調(diào)度嚴(yán)格執(zhí)行銅川市防汛抗旱指揮部批復(fù)的《水庫汛期調(diào)度運用計劃》，該計劃由水庫管理單位在每年汛前根據(jù)水庫工況變化、下游防洪目標(biāo)變化和當(dāng)年供用水計劃等，提出年度運行控制水位、制定防洪興利調(diào)度方案和安全度汛措施。主要闡述洪水調(diào)度原則、方式及防御調(diào)度宗旨。

按照興利服從防洪的原則進(jìn)行調(diào)度：1)保證大壩安全前提下，最大限度地發(fā)揮水庫對下游河道的防洪作用。2)在滿足大壩及上下游防洪安全要求下，正確處理防洪與興利的關(guān)系，提高水庫綜合效益。3)利用洪水預(yù)報，小流量提前泄水，下泄流量避免突變，盡量減小對下游河道的防洪壓力。

洪水調(diào)度方式按溢洪道加閘初設(shè)報告中擬定的方案執(zhí)行。調(diào)度方式為：第一階段：洪水來臨，庫水位達(dá)到汛限水位時，首先關(guān)閉馬欄河引水隧洞的閘門，同時開啟低洞或溢洪道閘門，控制閘門開啟度e，保持庫水位基本不變(控制泄流段)。第二階段：當(dāng)來水量Q加大，閘門部分開啟庫水位已無法維持汛限水位時，溢洪道閘門全部開啟，使溢流堰敞開自由泄流(自由泄流段)。第三階段：當(dāng)水位回落到汛限水位后又用閘門控制泄流，庫水位維持在汛限水位(控制泄流段)。

水庫洪水防御宗旨與調(diào)度：一般洪水(20 a一遇及以下洪水)保下游，控制泄量，蓄庫為主。設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水(100 a、1 000 a一遇、含50 a)保大壩，加大泄量，直至敞開。超標(biāo)準(zhǔn)洪水(包括潰壩洪水)保下游，全面撤離。

2.2 歷次洪水調(diào)度運用情況

桃曲坡水庫自蓄水運行以來，先后有13個年份水位達(dá)到堰頂高程783.5 m以上，共發(fā)生24場較大洪水。溢洪道至今共泄洪16次，歷時211 d，最大泄洪流量200 m3/s(2003年8月30日)。2000年以后，庫區(qū)高強(qiáng)度、長歷時降雨逐步增多，根據(jù)日常和定期檢查監(jiān)測，大壩、溢洪道、放水洞等建筑物工況無異常，運行情況良好。

2.3 近幾年實測洪水過程與分析

近十年來，桃曲坡水庫流域內(nèi)共發(fā)生10場較大洪水， 2010年3場、2011年6場、2013年1場。典型洪水過程線見圖2。

圖2 典型洪水過程線

最大為“100724”洪水，24日1時42分柳林?jǐn)嗝鎸崪y洪峰流量1 100 m3/s，折合后入庫洪峰1 353 m3/s，對照調(diào)洪演算表，達(dá)50 a一遇標(biāo)準(zhǔn)，為建庫以來最大。過程流域平均降水量184 mm，最大一日洪水總量1 826萬 m3。24日2時38分開始低洞泄洪，最大泄流量30 m3/s，累計下泄水量132萬 m3，水庫共攔蓄洪水2 098萬 m3，占洪水總量的94%，庫水位由772.82 m上漲至783.20 m。本場洪水按照50 a一遇洪水防御方案進(jìn)行科學(xué)靈活調(diào)度，充分發(fā)揮了水庫削峰滯洪作用，大大減輕了下游防洪壓力，保證了下游人民生命財產(chǎn)安全，減少經(jīng)濟(jì)損失2億余元。

僅次于“100724”洪水的是“110729”洪水，29日5時10分洪峰流量397 m3/s，過程流域平均降水量104 mm，最大二日洪水總量695萬 m3，為超5 a一遇洪水，按照常規(guī)洪水防御調(diào)度程序執(zhí)行,7時30分高、低洞聯(lián)合泄洪，最大泄流量15.5 m3/s，共攔蓄洪水520萬 m3，累計泄水174萬 m3，且泄水全部用于農(nóng)業(yè)灌溉，實現(xiàn)了由控制洪水向利用洪水的一大轉(zhuǎn)變。

近年來，桃曲坡水庫遭遇了蓄水運行以來前所未有的大洪水考驗，進(jìn)一步驗證了防洪預(yù)案的重要性、科學(xué)性和實踐性。我們通過對每場洪水深入、公正的考評總結(jié)，逐步形成了更加符合流域水情特性的洪水調(diào)度原則和方式。當(dāng)庫水位低于汛限水位時，洪水來臨，水庫先攔蓄部分洪水，以滯洪為主，減輕下游河道防汛壓力。開啟低洞閘門進(jìn)行小流量拉沙泄水，控制泄量不超過100 m3/s。當(dāng)庫水位接近汛限水位時，開啟低洞或部分溢洪道閘門泄水，加大泄量；若入庫水量Q繼續(xù)加大，庫水位遠(yuǎn)高于汛限水位時，以保壩為主，溢洪道閘門全開，溢流堰形成敞開自由泄流。洪水過后庫水位不超過相應(yīng)時段汛限水位。水庫遭遇設(shè)計洪水時，最高水位不超過788.54 m；水庫遭遇校核洪水時，最高水位不超過790.50 m。

3 洪水調(diào)度具體建議

(1)桃曲坡水庫受旱塬地區(qū)水資源短缺、時空分布不均瓶頸制約，極易造成“汛期不敢蓄水，汛后無水可蓄”的限制狀態(tài)?？梢猿浞?、有效利用汛期棄水，通過實施水庫動態(tài)汛限水位、降低低洞河道輸水損失、建立備用水源地工程等措施實現(xiàn)對洪水的資源化管理。

(2)桃曲坡水庫運行近40 a來，庫區(qū)出現(xiàn)了明顯的淤積和庫底抬高現(xiàn)象，水庫有效庫容現(xiàn)僅820萬 m3，嚴(yán)重影響著運行調(diào)度和效益正常發(fā)揮。泥沙的削減既要靠來沙的減小也要輔以適當(dāng)?shù)恼未胧?，必須引進(jìn)成功經(jīng)驗和技術(shù)，增加水庫排沙作用、延長工程壽命。

(3)水庫流域主要布設(shè)7個雨量站點，最短為近1 h累計降水量，結(jié)合水庫上游柳林水文站實測流量、降水量，實施人工預(yù)報。如遇短歷時高強(qiáng)度暴雨，洪水匯流入庫僅2～3 h，對于防汛指揮決策來說，在現(xiàn)有的測報條件下，短時間內(nèi)將信息整合加工、分析研判有很大難度。應(yīng)當(dāng)加快建立洪水自動化預(yù)報系統(tǒng)，以提高預(yù)報精度、延長預(yù)見期。

4 結(jié)語

水庫洪水調(diào)度工作通過在實踐中不斷的學(xué)習(xí)和探索，洪水調(diào)度方案逐步優(yōu)化，工程防御能力顯著增強(qiáng)，但在提高調(diào)度技術(shù)水平、精準(zhǔn)預(yù)報手段方面還有較大的發(fā)揮空間，今后將結(jié)合科技化水利轉(zhuǎn)型，更深層次科學(xué)合理調(diào)控洪水，實現(xiàn)對洪水性質(zhì)的改變。確保水庫樞紐工程設(shè)施安全，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供強(qiáng)有力的水利支撐。