福清市东张水库防洪调度问题研究

陈乃惠

福清市东张水库防洪调度问题研究

陈乃惠

福清市东张水库管理局

该文分析了福清市东张水库防洪调度中存在的问题，提出了水库洪水调度预泄方案，并作了可行性分析。针对福清城区防洪中存在的问题，提出东张水库未来防洪调度的建议。

东张水库 洪水调度 兴利减灾

1 概况

福清市东张水库建于1958年，是龙江流域和福清市唯一大型水库工程。它位于龙江中游，坝址控制流域面积200km2，河长35.7km。正常蓄水位54.0m，水库总库容2.06亿m3。东张水库坝下至入海口有3条主要支流，即太城溪（流域面积81.1km2）、大北溪（流域面积69.5km2）和虎溪（流域面积51.7km2）。

龙江为福清市最大河流，发源于莆田市的瑞云山，属亚热带海洋性季风气侯，多年平均降雨量1668mm，但年内分配不均，汛期雨量占全年的74%～77%（6～9月达高峰）。流域流量年内分配更集中，汛期流量高达全年的80%。

2 水库防洪调度

2.1 水库防洪调度现状

东张水库是以农业灌溉为主，结合供水、防洪、发电和养殖等综合利用的大型水利工程，灌溉渠系包括两条干渠和43条支渠，总长369km，灌区设计灌溉面积30万亩，保灌面积17.5万亩，现实际灌溉面积15.8万亩；防洪保护区涉及龙江下游两岸福清市的玉屏、龙山、音西、阳下街道和海口镇等辖区，总人口达35万人。东张水库供水区为东江水厂供水区，供水人口达20万人。

水库防洪调度是在汛期为满足水库及下游防洪要求，根据洪水及工程设施确定水库蓄泄方案。东张水库已建有较完善的洪水预警系统，具有较好的洪水预报调度条件。解决好东张水库蓄洪与泄洪的矛盾，正确处理防洪安全与兴利蓄水的矛盾，是福清市国民经济可持续发展的重要保证。

2.2 调洪基本原理

东张水库汛期为4月1日至10月15日（5月1日～10月10日为主汛期，4月1日～4月30日为前汛期，10月10日～10月15日为后汛期）。

水量平衡公式：

(Q1+Q2)T/2-(q1+q2)T/2=V2-V1

式中：Q1为时段初入库流量，m3/s；Q2为时段末入库流量，m3/s；q1为时段初出库流量，m3/s；q2为时段末出库流量，m3/s；V1为时段初水库蓄水量，m3；V2为时段末水库蓄水量，m3。

库容曲线：V=f（Z）

式中：V为水库库容，m3/s；Z为水库水位，m。

水库泄流能力按下式计算：

q=m1BH3/2

式中：q为过闸流量，m3/s；m1为堰孔流量系数；B为闸孔总净宽，m；H为计入行进流速水头的堰上水深，m。

调洪原则如下：洪水来临初期，控制闸门，按“上游来多少泄多少”的原则下泄，维持水库水位不变；当入库流量超过溢洪道泄流能力时，库门打开，按泄洪能力下泄，此后库水位被迫升高；当入库流量与出库流量相同时，水库水位升至最高；退水阶段，调节闸门开启度，让水库水位逐渐回落至起调水位。

3 水库调洪方案

3.1 洪水调度存在问题

东张水库从建库运行至今，平均每两年发生泄洪一次，平均泄洪量为1800万m3。因缺乏科学预泄调度手段，每次泄洪，下游城区告急受淹，汛末库水位难以回蓄到兴利要求的水位，直接影响当年或跨年度兴利生产用水。其主要原因是泄洪时间大多选在暴雨过后或洪峰时段，或错过拦蓄洪水尾巴的机会或加剧城区的防洪压力。

3.2 洪水调度规则

为兼顾下游防洪要求，主汛期（5月1日至10月10日）的限制蓄水位为53.0m高程，相应蓄水量17025万m3，每次洪峰过后回降至53.0m高程。次汛期（4月1日至4月30日，10月11日至15日）按54.0m正常蓄水位运行，相应蓄水量18466万m3，次汛期应关注暴雨影响，可根据天气情况灵活调度。

东张水库主汛期防洪调度规则及采取的判别条件如下：

（1）起调水位为53.0m，当入库流量小于550m3/s时，按“来多少泄多少”的原则控制下泄流量，保持库水位不变。

（2）当入库流量大于550m3/s但小于等于1370m3/s，且库水位不高于54.0m时，逐步加大下泄流量至550m3/s。

（3）当入库流量大于1370m3/s但小于等于1420m3/s，且库水位不高于54.0m时，逐步加大下泄流量至630m3/s。

（4）当入库流量大于1420 m3/s或库水位高于54.0m时，闸门逐步加大泄流直至闸门全开自由泄洪。

（5）退水段，当库水位降至54.0m高程以下时：当入库流量大于550 m3/s时，控制下泄流量不小于入库流量；当入库流量小于等于550 m3/s时，按550 m3/s泄洪，直至库水位回落至起调水位。

3.3 防洪预泄调度可行性

东张水库流域大洪水主要由台风暴雨形成。通常台风中心进入警戒区至台风登陆，其预见期一般有24个小时，引起的强降水发生在台风登陆后若干小时，这就为水库预泄提供了时间。假设洪水来临时，水库从正常高水位54.0m预降至53.0m，平均下泄流量714 m3/s（相应库容约1500万m3），下降过程所需时间大约为5.8小时。因此预降是可行的。

以P=10%标准洪水调洪演算，如洪水实施预泄水位降至53.0m，拦蓄洪水洪峰过后退水段水位可回蓄至53.92m，能保证水库汛后兴利基本要求。由此说明，水库调洪预泄方案既利防洪，又不影响兴利。

4 结论与建议

由于福清工业和生活用水量日益增大，而作为福清主要供水水源，东张水库需要进一步提高水库蓄水能力，保障洪水安全。目前，福清城区防洪设施配套仍不完善，还存在一些问题，严重制约水库的正常防洪调度，制约水库兴利效益的发挥。主要问题有：河道长期淤积，河床抬高，过水断面缩小；城区防洪堤左岸不闭合，影响行洪能力；城区内涝严重。

考虑到东张水库是福清市重要供水水源，随着经济发展，福清市水资源供需矛盾将日益突出。应充分挖掘水库的兴利潜力，优化水库防洪调度，可适当把汛期限水位提高到53.5m，预报有中大雨时，通过预泄，把库水位降至53.2m。

建议防汛部门和水库管理部门将超标准洪水应对措施与福清市城区洪水风险图相结合。在洪水实际调度中，以应对不同级别的超标准洪水可能造成的淹没范围、受淹人口，确定发生大洪水时下游居民的转移路线、转移方式和转移场地。同时，要加强水库及下游的天气预报和洪水预报工作。