宁波市周公宅—皎口水库联合调度分析

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摘要：皎口水库1970年动工兴建，坝型为浆砌块石砼重力坝，流域面积259平方公里，总库容12005万方。周公宅水库2003年开工，2011年竣工验收，坝型为混泥土双曲拱坝，流域面积132平方公里，总库容11005万方，工程建成后，与下游约15公里处的皎口水库形成梯级水库，原本单一运行的一座大型水库就此转变成上下游串联的两座大型水库，水库运行工况、条件均发生本质的变换，因此对联合运行的两座大型水库做调度分析。

关键词：周公宅水库；皎口水库；联合；调度分析

中图分类号：P343文献标识码： A 文章编号：

工程流域概况

工程流域属亚热带季风气候区，总的气候特征是：冬夏季风交替显著，年温适中，四季分明，雨量丰沛，日照充足，降雨量时空分布不均，年际、年内变化显著， 3、4月份是西北季风减退和东南季风开始增强期，冷暖空气交汇，形成绵绵春雨，4月中旬至7月中旬，夏季风的暖气流与南下的冷空气相遇，本地有持续时间较长的锋面雨、阴雨连绵，降水集中，俗称梅雨；夏秋季常受副高压脊控制，降水主要为台风暴雨和局部雷阵雨，若夏秋季受台风和热带风暴影响较少，则易造成高温干旱，11月至翌年2月，受冷高压控制，天气以晴冷为主，雨量较少。

皎口水库坝型为浆砌块石砼重力坝，坝址位于宁波市奉化江水系樟溪上游密岩村，流域面积259平方公里，总库容12005万立方米，正常库容7808万立方米，是一座以防洪灌溉为主、结合供水发电等综合利用的大（2）型水利工程。

周公宅水库位于皎口水库上游15公里处，流域面积132平方公里，总库容11200万立方米，是一座具有供水、防洪结合发电等综合利用的大（2）型水利工程，正常库容9570万立方米。周公宅水库与皎口水库区间集水面积127平方公里，周公宅水库坝型为混泥土双曲拱坝，兴建于2003年2月18日，2011年4月15日通过竣工验收，工程建成后，与下游皎口水库形成梯级。

二、水文分析

1. 降雨统计

设计洪水采用周公宅水库和皎口水库的实测暴雨系列年份1955～2010年，分析计算了皎口水库～鄞江镇区间的设计暴雨，通过暴雨频率分析，求得周公宅、皎口水库、皎口鄞江区间设计暴雨成果见表2-1。

表2-1周公宅—皎口水库设计暴雨成果表

2. 产流计算

流域产流计算采用蓄满产流原理的简易扣损法。土壤最大含水量取为100mm，前期含水量为75mm，则初损为25mm；最大24小时后损为1mm/h，其余六日后损为0.5mm/h。

3. 汇流计算

流域汇流计算采用浙江省瞬时单位线法。本法根据纳希瞬时单位线法的原理，建立水量平衡方程及槽蓄方程，经换算后可得一般形式：

式中： u(t)——t时刻的瞬时单位线纵高；

K——反映流域汇流时间的参数，或称调蓄系数；

n——调节次数或调节系数；

(n)——n阶不完全伽玛函数；

t——时间。

按上述模式，对设计流域求出有关参数，即可求得瞬时单位线。

周公宅水库坝址以上集水面积F=132km2，河长27.75km，瞬时单位线参数：N=2，A=26.524，B=0.633；临界雨强取值为：30mm/h。

周公宅水库坝址～皎口水库坝址区间（周皎区间），集水面积 F=127km2，河长25.4km。

皎口水库坝址～鄞江镇区间（皎鄞区间）集水面积89.7km2，河长15.9km，瞬时单位线参数：N=1.5，A=25.1，B=0.626；临界雨强取值为：30mm/h。

周公宅～皎口水库设计洪水成果见表2-2。

表2-2周公宅～皎口水库设计洪水成果表

两库联调原则

按照“同涨同落，风险共担”的综合控制制定调度方案。

洪水标准

周公宅水库大坝设计洪水标准为500年一遇，校核洪水标准为2000年一遇，下游防洪标准为20年一遇。

皎口水库大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇，下游防洪控制断面——鄞江镇断面防洪标准为20年一遇。

泄流能力

周公宅水库的泄洪设施为坝顶泄洪闸3孔表孔，每孔净宽10m，最大泄流3106 m3/s。

皎口水库的泄洪设施主要有坝顶泄洪闸和坝体泄洪洞组成。皎口水库坝顶泄洪闸共设6孔闸门，单孔净宽10m，最大泄流3646 m3/s，泄洪放空洞最大泄流174 m3/s。

3. 河道行洪能力分析

周公宅水库～皎口水库区间为典型的山区性河道，按照周公宅水库初步设计方案确定其安全下泄流量为280m3/s。

皎口水库按下游12km处鄞江镇控制断面安全泄量为400m3/s，进行补偿调节。

5. 预泄调度的风险分析

按照水库的汛限水位作为预泄分析的控制点，选用较为常见的不利情况400mm级暴雨按“20020705”型时程分配进行预泄调度的风险分析。

1）周公宅水库

周公宅水库400mm量级暴雨，相应洪峰流量相当于7年一遇，3日洪量相当于17年一遇；水库起调水位为227.13m可以控制最大下泄流量为280m3/s，可以削减洪峰72.5%，水库最高水位为235.94m。

2）皎口水库

皎口水库400mm量级暴雨，相应洪峰流量相当于8年一遇，3日洪量相当于19年一遇；周公宅水库同一起调水位条件下，皎口水库预泄至60.18m，皎口水库最大下泄流量减少；皎口水库同一起调水位条件下，周公宅水库预泄至227.13m，皎口水库可以控制最大下泄流量也减少。说明水库预泄水位越低，对水库下游的防洪越有利。在皎口水库起调水位60.18m条件下，周公宅水库预泄至227.13m，皎口水库最大下泄流量为563m3/s，可以削减洪峰65.8%，水库最高水位达到72.41m。由于鄞皎区间最大洪峰已经达到673m3/s，与皎口水库下泄流量叠加后超过钟家潭防洪控制断面的安全流量400m3/s，因此，水库的预泄仍不能保证水库下游的防洪安全，但水库预泄可以减轻皎口水库下游的防洪压力。

对于400mm量级的暴雨，综合考虑水库有效预泄时间24h、以及减轻皎口水库下游的防洪压力，推荐周公宅水库预泄至225.13m、皎口水库预泄至60.18m方案。

结论

（1）通过河道行洪能力分析，周公宅水库下游河道安全泄量为280m3/s；皎～鄞区间河道安全行洪流量为400m3/s。

（2）周公宅水库梅汛期限制水位231.13m，台汛期限制水位227.13m；皎口水库梅汛期限制水位68.08m，台汛期限制水位62.18m，台汛期起调水位60.18m。

（3）皎口水库台汛期利用泄洪洞预泄，当接省气象台台风预报后，立即开启泄洪洞预泄，确保起调水位不超过60.18m。

（4）在预报将遭遇400mm量级以上的偏不利型暴雨时，应考虑水库预泄。预泄次序应皎口水库先预泄，周公宅水库后预泄，周公宅水库预泄流量不应超过同时间皎口水库下泄流量。

（5）当皎口水库库水位超过台汛期起调水位60.18m，且低于72.41m时，周公宅水库库水位低于237.12m时，两座水库共同控制钟家潭防洪控制断面流量不超过400m3/s进行补偿调节：若区间洪水流量小于400m3/s，皎口水库控制泄量保证钟家潭断面流量不超过400m3/s，周公宅水库控制下泄流量不超过280m3/s；若皎～钟区间洪水流量大于400m3/s，皎口水库关闭所有泄洪设施蓄水，周公宅水库若库水位低于5年一遇洪水位231.28m关闸蓄水，若库水位高于231.28m低于20年一遇防洪高水位237.12m则控制下泄流量不超过280m3/s。

（6）当皎口水库库水位超过20年一遇洪水位72.41m时，水库逐步开启泄洪洞及闸门泄洪，同时控制下泄流量不超过同时间入库流量。

（7）当周公宅水库库水位高于20年一遇洪水位237.12m，且低于237.43m时，水库1孔闸门全开泄洪；库水位高于237.43m时，3孔闸门全部开启泄洪，同时控制下泄流量不超过同时间入库流量。

（8）退水过程中，应充分考虑水库上下游的淹没情况，尽可能减少淹没损失。遇20年一遇以下洪水时，考虑周公宅水库征地水位为5年，为231.28m，皎口水位移民、征地水位为72.18m，在不增加皎口水库淹没损失的前提下，周公宅水库先退水至231.28m，下泄过程应考虑皎口水库的防洪压力，尽可能减少下泄流量，不能超280m3/s。然后皎口水库再进行退水，周公宅水库控制暂不下泄。