李志胜

(黑龙江省穆棱市团结水库管护中心，黑龙江 穆棱 157500)

穆棱市团结水库地处穆棱河干流最上游的森林腹地，植被覆盖良好,集雨面积445km2，流域内植被覆盖良好,森林覆盖率达80%以上，距下游共和乡4km，距穆棱镇85km，海拔高程在480～520m之间，河川平均坡降1/300～1/400，库区宽度1～3km,属山区水库。

团结水库是一座具有防洪、灌溉、养鱼、发电等综合效益的大型多年调节水库。水库近期设计灌溉面积0.37×104hm2，远景灌溉面积0.27×104hm2，为下游城镇生活用水年供水量1632万m3，多年平均发电量260万kW·h。

水库为100a一遇洪水设计，2000a一遇洪水校核，校核洪水位为513.01m，总库容1.191亿m3，兴利水位503.00m，相应库容5400万m3，汛限水位502.00m，相应库容4900万m3，死水位490m，死库容850万m3。

水库大坝为黏土心墙土石混合坝，坝顶高程为514.50m。

输水洞(泄洪洞)位于大坝右侧，承担着输水与泄洪双重任务，最大泄量146m3/s。

溢洪道为无闸控制开敞式，堰顶高程为505.70m,最大泄量为622m3/s。

电站总装机容量750kw，利用灌溉、城镇用水和余水发电，设计多年平均发电量260万kW·h[1]。

团结水库地处寒温带季风气候区，属大陆性气候。由于受太平洋季风及西泊利亚高压的影响，夏季温热多雨而冬季干燥严寒，冬夏温差很大。降水量主要集中在6～9月，占年降水量的70%以上。夏季受东南风的影响，常形成低温形势下的气旋锋雨，7、8月份台风、静止锋最活跃时期也正是该流域降雨多的时期，并易形成洪水，历史上的几次大洪水以及运行后发生的几次洪水也都是发生在7、8月份。据团结水库站1979～2020年降雨、蒸发观测资料统计分析，多年平均降水量551mm，年最大降水量760.4mm(2018年)，年最小降水量335.9mm(1984年)。20cm蒸发皿观测多年平均蒸发量为943.3mm。

在防洪效益方面：特别是经过了2019年汛期超过5a一遇洪水检验，最大洪峰流量130m3/s。同时还经过了2017年7月25日建库以来水库第二高水位505.17m的高水位检验，工程不仅经受住了考验，而且还为下游削减洪峰90%以上，减轻了下游的防洪压力，为下游的防洪安全提供了有力保障。在兴利效益方面：累计为下游灌溉及城镇供水10.8亿m3，累计发电万3500万°。

5.1 汛期的确定

目前团结水库汛期的确定与黑龙江省的汛期划分一致，即：每年的6月15日～9月20日。

5.2 目前汛期的汛限水位控制原则

目前团结水库在整个汛期控制汛期限制水位的原则只有一个：“就是在6月15日进入汛期后，整个汛期把水位牢牢地把水库水位控制在汛限水位或以下，直至9月20日汛期结束。水库调度中不论发生什么标准的洪水,发生在什么时间,天气形势如何变化，当洪水过后库水位仍降到设计汛限水位502.00m,不敢根据当时的具体天气和水文条件灵活地控制水位[2]。

5.3 问题的提出

整个汛期按一个汛限水位调度，主要有以下弊端：是整个汛期水位必须控制在汛限水位或以下不可蓄水。往往一场洪水后因担心后期还有洪水而不敢拦蓄洪水余量，仍把水位降至汛限以下，然而若此后不来洪水就造成空库，统计团结水库建库后41年(1980～2020年)的实测资料可知,枯水年除外，每年汛期过后(9月21日)靠径流蓄满库容的概率只占50%，见表1。

表1 历年汛后(9月21日)水库蓄水情况

特别是2017年汛期，在7月下旬发生一次洪水(Qmax=93.1m3/s)后，没有按实际天气和来水情况来调度，仍遵循把水位降至汛限以下的原则，结果后期天气干旱而造成空库运行，9月21日蓄水时水位仅为499.84m，低于兴利水位2.16m，发电损失30余万元，并影响了第二年的兴利供水。

5.3 问题的解决途径

5.3.1 汛限水位的控制方法

水库汛限水位的控制方法一般分为两种，即，静态控制法和动态个控制法。

静态控制法就是固定汛限水位法，即在整个汛期固定一个水位的方法，该方法优点是简单易行，方便管理操作。因雨季的不确定性，不能掌握其规律，所以汛期结束前，不能及时拦蓄洪水余量，造成水资源浪费，影响了水库兴利效益的充分发挥。

动态控制法就是利用当地汛期的气象条件，根据当时降水情况，气象预报资料，在不降低水库防洪标准，确保水库下游安全的前提下，对汛限水位进行实时动态合理地控制。但因其调度风险较大，要求条件较高，所以此法应用较少。

5.3.2 问题的解决途径

因动态控制法的影响因素多，技术条件要求高等原因，团结水库汛限水位仍采用静态控制法。汛期分段汛限水位控制方法，是当前团结水库较好的解决防洪和兴利矛盾的最好选择，可以根据汛期不同时段的来水情况和气象规律，采取用不同的汛限水位。

6.1 汛期时段划分

团结水库所在穆棱河流域洪水按成因可分为春汛和夏汛，春汛洪水由融冰融雪形成，一般情况占年量不大，过程较短。夏汛洪水主要是由暴雨形成。

根据调查和实测资料记载，造成穆棱河流域大洪水的天气环流形式有三种：①北上台风；
②静止锋倒槽；
③台风和低压合并。而北上台风又是形成穆棱河流域洪水的主要天气，台风过境易形成大的洪水，如：1956年、1957年、1960年、1964年、1965年的较大洪水就是强台风过境造成，这四次洪水中有三次洪水的标准超过了10a一遇，其中1965年的洪水达到了50a一遇(Qmax=730m3/s)。受台风外围影响也可形成洪水，但一般不会行成大的洪水过程。如建库后的1994年、2000、2020年就是台风的外围影响而形成的洪水，但都在5a一遇以下。当台风过后，也就意味着大的降水过程也就结束，水库的主汛已结束。

水库流域内的洪水与暴雨相应，主要发生在7月旬～8月中旬，以8月份最多，其次是7月份。峰形多为单峰形，起涨时间短，一般在12h，落水时间长，一般为3～5d，洪水全过程约3～7d，一次洪水总量约集中在1～3d。

根据水库1980～2020年41年的实测资料，统计历年最大洪水出现时间，洪水按大小排位，分析不同量级洪水的起始时间和出现年数，见表2～3，图1。

表2 历年水库入库洪峰流量统计

续表2 历年水库入库洪峰流量统计

表3 年最大洪峰出现时间与频率统计表

按本次水文分析统计的洪水出现频次及时间，团结水库最大洪峰前10位分别有6次出现在7月21日～8月25日(穆棱河历史上最大洪峰发生在1965年的8月7日)，1次发生在5月末，另有3次发生在9月中上旬。前20位中均有9次发生在7月15日～8月25日，3次出现在5月下旬，3次出现在6月15日以后，3次出现在9月20日前，1次出现在10月初。

41年系列中，洪水发生在6月份的仅有8次，占41年系列的20%，其最高排位为第15位，属小水，发生在6月15日之前的有8次，均为春季桃花水与降雨叠加形成的中小水；
洪水发生在9月份以后的仅有2次，其最高排位在第12位。

根据以上统计分析，本着确保工程安全和最大程度地解决防洪与兴利的矛盾的前提下，把汛期划分为3个阶段：前汛期、主汛期、末汛期，前汛期为6月15日～7月15日，主汛期为7月16日～8月25日，末汛期为8月26日～9月15日，并根据不同阶段的洪水特点采用不同的汛限水位。

6.2 各时段汛限水位的确定

6.2.1 前汛期、主汛期汛限水位确定

从防洪防洪安全来看，主汛期仍采用水库除险加固报告中汛限水位成果。前汛期虽都是小洪水，但出现频率较高，因此汛限水位采用与主汛期相同的汛限水位502.00m。

6.2.2 后汛期汛限水位确定

6.2.2.1 水库流域降雨规律分析

团结水库流域内降雨量达暴雨程度的，一年发生二次的概率很小。经统计分析，在水库及上游雨量站有降雨资料(水库56年、和平46年、双宁44年)年份的统计：24小时降雨量≤50mm以上降雨过程发生2次的年份水库站只有3年，占总年份的5.4%；
双宁雨量站只有1年，占总年份的2.3%；
和平雨量站只有5a，出现概率也仅为10.8%，见表4。

表4 历年各站降雨量中雨以上次数统计

据以上水库流域内的各站降雨资料统计分析，流域内大的降雨过程一年出现两次概率极低规律，与穆棱河流域内的水文气象规律相吻合。因此，为充分发挥水库兴利效益，后汛期的汛限水位应适当调高。

6.2.2.2 后汛期汛限水位确定

从工程安全和下游防洪要求出发，根据水库流域内的气象、水文规律、后汛期发生大洪水概率极低的特点，考虑团结水库实际情况，在遇中小洪水时尽可能为下游削减洪峰，减轻下游的防洪负担，为此而拟定以下调洪原则：

1)水库在遭遇5a一遇以下洪水时，应尽量保证距水库4km的共和乡不受淹。

2)遭遇10a一遇以下洪水时，应尽量减轻洪水对下游的威胁。

3)遭遇20a一遇以下洪水时，应保证上游和平桥(高程505.80m)不被淹没。

据此设定汛限水位502m的502.30、502.50、502.70、503.0m为起调水位，按以上原则对20a一遇以下洪水进行调洪演算，演算成果见表5。

表5 调洪演算成果表

通过调洪结果可知，按503.00m作为起调水位，在遭遇≤20a一遇洪水时，水库为下游削峰58%以上。20a一遇洪水位为505.63m，低于溢洪道堰顶0.07m。低于上游和平桥0.17m(桥面顶高程为505.80m)。因此在防洪方面后汛期选定汛限水位为503.00m时合理的。

在兴利方面，汛期限制水位设定为与兴利水位503.00m一致，既能增加水库蓄满的概率，又能够满足现状及设计兴利规模的要求，见表6。

表6 团结水库兴利调节成果表

通过以上分析，从发电效益和防洪安全等方面综合考虑，确定团结水库前汛期6月15日～7月15日，主汛期7月16日～8月25日，后汛期8月26日～9月15日，前汛期与主汛期汛限水位都为502.00m，后汛期汛限水位503.00m，洪水调度方案原则不变，仍按团结水库除险加固设计中确定的自由泄流的调度方案。

猜你喜欢 防洪降雨流域 快速组装防洪挡水墙装置青少年科技博览（中学版）(2022年6期)2022-08-31《城市道桥与防洪》杂志公益广告城市道桥与防洪(2022年7期)2022-08-31夏季防洪防汛大众科学(2022年8期)2022-08-2602 中老铁路：“搜山”小分队日行万步备战首个“防洪大考”云南画报(2022年4期)2022-05-05昌江流域9次致洪大暴雨的空间分布与天气系统分析成都信息工程大学学报(2021年3期)2021-11-22降雨型滑坡经验性降雨型阈值研究（以乐清市为例）科技研究·理论版(2021年22期)2021-04-18河南省小流域综合治理调查人大建设(2017年6期)2017-09-26泥石流环球时报(2017-06-14)2017-06-14称“子流域”，还是称“亚流域”？中国科技术语(2016年4期)2016-11-19流域保护的制度分析浙江社会科学(2004年4期)2004-04-22