淮河流域东淠河水系水库群间联合防洪调度



打印】 【页面调色版  】 信息来源:《治淮》杂志 发布时间:2017-03-01


王克祥

(作者单位:安徽省水利水电勘测设计院 230088)

    随着佛子岭水库上游支流漫水河上大型水库白莲崖水库的竣工验收,佛子岭水库、磨子潭水库及白莲崖水库已基本具备联合运用条件,有必要对三水库群联合防洪调度进行研究。
  一、基本情况
  淠河是淮河南岸主要支流之一,发源于安徽省西南部大别山北麓,有东、西两条主要源流,即东淠河和西淠河,已分别建有佛子岭和响洪甸两座大型水库。东淠河佛子岭水库上游的东支流黄尾河上建有磨子潭水库,西支流漫水河上建有白莲崖水库。东淠河出佛子岭水库后流经霍山县城北侧至两河口处与西淠河相汇。两河口以下始称淠河,向北流经横排头、六安市至寿县境内的正阳关西南注入淮河,全长253km,流域面积6000km2。横排头处已建有淠河灌区的渠首枢纽工程,由佛子岭(含磨子潭水库、白莲崖水库)、响洪甸水库及区间来水作为引水水源,设计引水流量300m3/s,设计灌溉面积660万亩。
  佛子岭、磨子潭、白莲崖水库均位于淠河东源东淠河上,都是以防洪、灌溉供水为主,兼有发电、城镇供水等效益的综合利用大型工程。其中磨子潭水库位于东淠河东支黄尾河上,坝址以上控制流域面积570km2,水库总库容3.47亿m3,建成于1958年;白莲崖水库位于东淠河西支漫水河上,坝址以上控制流域面积745km2,水库总库容4.60亿m3,于2009年基本建成,2014年竣工验收;佛子岭水库位于黄尾河、漫水河交口处,坝址以上控制流域面积1840km2,水库总库容4.91亿m3,建成于1954年。三座水库均为大(2)型水库。
  佛子岭、磨子潭水库均为新中国成立初期建设的治淮重点骨干工程,受建库条件限制、运行年代久远等因素影响,水库存在防洪标准不足、病险严重等问题,2002年和2003年,水利部淮河水利委员会先后批复了《佛子岭水库除险加固初步设计》《磨子潭水库除险加固初步设计》,随即起动对两座水库的除险加固工程建设。2007年,佛子岭水库加固工程完成并通过竣工验收,2013年磨子潭水库加固工程通过竣工验收。白莲崖水库兴建的主要目的是提高佛子岭水库的防洪能力,使其校核洪水标准达到设计要求的5000年一遇。
  佛子岭水库设计正常蓄水位为125.56m,汛期限制水位122.56m,死水位108.76m,100年一遇设计洪水位125.97m,5000年一遇校核洪水位129.80m。大坝为钢筋混凝土连拱坝,坝顶高程129.96m。泄洪设施主要有溢洪道、发电与泄洪钢管。
  磨子潭水库设计正常蓄水位为187.0m,汛期限制水位182.5m,死水位163.0m,100年一遇设计洪水位196.44m,5000年一遇校核洪水位203.39m。大坝为混凝土大头坝,坝顶高程204.0m。泄洪设施主要有溢洪道、1座老泄洪洞、1座新泄洪洞及发电钢管。
  白莲崖水库设计正常蓄水位为208.0m,汛期限制水位205.0m,死水位180.0m,100年一遇设计洪水位209.24m,5000年一遇校核洪水位234.5m。大坝为混凝土大头坝,坝顶高程234.6m。泄洪设施主要有泄洪中孔及泄洪隧洞。
  二、防洪规划要求
  1975年河南大水造成两座大型水库失事后,佛子岭、磨子潭两库防洪安全引起重视,加上自身先天条件不足,不能满足设计条件下防洪标准要求,经多方案比较后推荐采用佛库大坝加高3.2m、磨库大坝加高3.2m并增建直径8.5m泄洪洞、新建白莲崖水库的总体方案。总体规划实施后,佛、磨两库的防洪限制水位将分别由当时的117.56m、177.0m恢复到原规划所确定的122.56m、182.5m,使水资源得到充分利用,并达到规范规定的设计、校核防洪标准。
  白莲崖水库下游有防洪要求的有佛子岭水库、霍山县城、淠河、淠河灌区及淮河干流。未建白莲崖水库前,按佛子岭水库设计汛限水位122.56m、磨子潭水库设计汛限水位182.5m进行调洪计算,佛子岭、磨子潭两水库能达到的防洪标准仅约合400年一遇,在佛、磨两库均降低汛限水位运行情况下,仅达1000年一遇,一旦佛子岭水库再次漫坝很可能造成事故,将给霍山县城、淠河下游、淠河灌区工程及六安市造成毁灭性灾害,并危及淮河干流堤防安全。因此,白莲崖水库的兴建,主要为满足佛库防洪要求,使佛库防洪标准达到规范规定的5000年一遇,在正常运用洪水情况下,对霍山县城也有防洪作用,通过水库群的联合防洪调度,对淠河及淮河干流有一定的蓄洪错峰作用。
  三、佛子岭、磨子潭、白莲崖三水库群联合防洪调度研究
  白莲崖水库控制流域面积745km2,占佛子岭水库控制面积1840km2的40.5%。磨子潭水库控制流域面积570km2,占佛子岭水库以上控制面积的31%,由于其本身规模与调洪库容均较小,不能为佛库承担蓄洪任务,仅起到滞洪错峰作用。所以,为佛子岭水库蓄洪任务全落到拟建的白莲崖水库,否则佛子岭水库达不到其设计防洪标准。若白莲崖水库不蓄洪,仅以自然滞洪方式减小佛子岭水库入库洪水,其泄洪规模较小,滞洪库容要求大,则其大坝较高,但受其左坝头地形较单薄影响,该方式不宜实施。白莲崖水库若设置较大的泄洪设施,可以在佛子岭水库洪水位不太高时,尽量增加白莲崖水库、佛子岭两水库的泄洪量,能降低白莲崖水库的坝高,但受佛子岭水库控制又不能完全敞泄,故在该库达到较高水位时控制泄流,以满足佛子岭水库提高防洪标准达到5000年一遇的要求。
  1.佛子岭水库下游霍山县城防洪要求
  佛子岭水库下游17km为霍山县城,其防洪标准为20年一遇,该河道安全泄量为3750 m3/s,即佛子岭水库以上发生20年一遇洪水时,其下泄流量与区间洪水组合后不超过3750m3/s。霍山县城防洪的控制泄量任务全部由佛子岭水库承担。
  2.联合防洪调度方式研究
  考虑佛子岭等水库的调洪库容、泄洪规模及地区洪水组合,对水库群间联合防洪调度运行方式进行了以下研究:
  (1)磨子潭、白莲崖两库共同承担为佛库蓄洪的任务并保自身的安全;
  (2)磨子潭水库承担为佛库蓄洪的全部任务,白莲崖水库只保自身安全;
  (3)白莲崖库承担为佛库蓄洪的全部任务,磨子潭水库只保自身安全。
  通过对各方案间的研究比较,运行方式(1)存在磨子潭、白莲崖两库蓄洪库容分配及水位、泄量控制相互协调等问题,调度运行复杂,而佛子岭水库要求上游水库蓄洪的时间不长,故实际操作运行将更为困难。同时,磨子潭水库将需进一步加高大坝,加固工程难度较大,而白莲崖水库因其坝高主要决定于暴雨中心在其库区时的洪水过程,磨子潭水库分担蓄洪任务并不能减小白莲崖水库规模,因此该方式不宜采用。方式(2)因磨子潭水库控制面积仅占佛子岭水库以上来水的31%,即使将其上游洪水全部拦蓄,尚不能满足佛子岭水库防洪要求,且白莲崖水库仍需兴建且坝高降低幅度有限,而磨子潭水库需大幅加高大坝,加固难度更大,显然不合理。方式(3)从工程实际情况出发,磨子潭水库实施以提高自身防洪能力为目的的加固工程,仅需适当增大泄量,加固工程难度不大,经济可行;白莲崖水库为新建水库,其兴建的主要任务即为佛子岭水库蓄洪、错峰,制定合理的调度方式后,既可达到为佛子岭库蓄洪的目的,又可使白莲崖水库自身规模控制在一定范围内,社会效益和经济效益都较好。由于白莲崖库单独承担了为佛库蓄洪的任务,水库群防洪调度运行简单、可行,可操作性强,增加了水库防洪运行的安全度。
  通过以上分析比较,采用方式(3)进行佛、磨、白三水库联合防洪调度。
  3.联合防洪调度原则
  采用对工程规模起控制作用的非常规运用标准5000年一遇洪水。三水库均从设计汛限水位起调,佛子岭水库汛限水位122.56m,磨子潭水库汛限水位182.5m,白莲崖水库汛限水位205m。磨子潭水库泄洪设施不控制;佛子岭水库开始按下游霍山县城防洪要求的河道安全泄量控制下泄,当库水位超过防洪高水位时不再控制;白莲崖水库在佛子岭水库达较高水位时控制下泄为其蓄洪,若关闸时间过早,则会增加白莲崖水库的坝高,而佛子岭水库的调洪库容及泄洪设施未能充分利用;若白莲崖水库关闸时间过迟,虽能降低白莲崖水库的坝高,但佛子岭水库的防洪标准不能满足5000年一遇的要求,所以,佛子岭水库要求白莲崖水库关闸蓄洪的时间(水位)需通过试算确定。按白莲崖水库泄洪设施规模和各种洪水组合情况反复试算,选定方案佛子岭水库要求白莲崖水库关闸蓄洪的时间(水位)的下包值为129m,即上游佛子岭水库水位高于129m时白库关闭3孔泄洪中孔,泄洪隧洞仍正常泄洪。
佛子岭水库以上洪水组成分为暴雨中心在磨子潭水库、白莲崖水库、佛~磨~白小区间三种情况,由于事先无法预知暴雨中心发生在何位置,佛子岭水库要求白莲崖水库控制运用方式必须一样。即按佛子岭水库防洪要求,在该库达到某一水位(选定方案试算佛库要求白库关闸蓄洪水位为129m)时白库必须控泄,待佛子岭水库水位回落后白莲崖水库继续泄洪,佛子岭水库需满足水位不超过129.8m(最高允许静水位)的要求。三库联合调洪成果见表1。

表1 佛、磨、白三水库联合调洪成果表
 

洪水标准

三库调洪水位

典型年为1969

典型年为1975

典型年为1991

暴雨中心在磨子潭

暴雨中心在区间

暴雨中心在白莲崖

(m)

水位(m)

水位(m)

水位(m)

20年一遇

磨库

187.34

185.13

187.02

白库

205.54

205.27

205.89

佛库

124.73

123.89

124.74

100年一遇

磨库

196.44

191.35

192.64

白库

209.05

206.80

209.24

佛库

125.92

126.26

126.67

5000年一遇

磨库

203.39

202.46

201.08

白库

225.44

230.99

233.91

佛库

129.17

129.68

129.20

    四、结论
  通过佛子岭水库以上水库群间的联合防洪调度,采用白莲崖水库承担为佛子岭水库蓄洪任务,可充分利用白莲崖水库调洪库容大及泄洪规模大特点,从调算成果可以看出,对应不同各库设计汛限水位组合方案,佛子岭水库5000年一遇最高库水位为129.68m,小于大坝所能承担的最高静水位129.80m。磨子潭水库5000年一遇最高库水位为203.39m,小于大坝所能承担的最高静水位203.93m。白莲崖水库5000年一遇最高库水位为233.91m,小于大坝所能承担的最高静水位234.5m。
  由于佛子岭水库以上洪水暴雨中心可变,当暴雨中心在磨子潭库区或佛~磨~白小区间时,白莲崖水库洪水位较低,有一定的蓄洪能力。随着水情测报、预报等技术的不断进步,当暴雨中心在白莲崖水库或佛~磨~白小区间时,磨子潭水库亦可适当调节控制,水库群联合防洪调度运行将更灵活、安全,将会产生更多社会与经济效益。

作者:王克祥
责任编辑:杜雅坤


站内搜索
标题:
作者:
栏目名称:
发布时间: