重新核定龍鳳山水庫汛限水位的必要性

于春東，陶忠恕

(1.五常市龍鳳山水庫管理處，黑龍江五常150200;2.五常市龍鳳山水庫管理處，黑龍江五常150200)

1 工程概況

龍鳳山水庫位于拉林河支流牤牛河上游，壩址在五常市龍鳳山鄉(xiāng)龍鳳山村上游1.5 km處，行政區(qū)劃隸屬于黑龍江省五常市，由五常市人民政府直接管轄。龍鳳山水庫于1958年9月動工，當(dāng)時(shí)在“邊勘測、邊設(shè)計(jì)、邊施工”情況下興建，1960年合龍蓄水，當(dāng)年夏季出現(xiàn)重大險(xiǎn)情，壩基最大管涌流量達(dá)1 m3/s，全力搶險(xiǎn)后才保住大壩。1961年開始續(xù)建，1968年竣工驗(yàn)收，1971年東山電站建成，1973年開始發(fā)電。1978年第一次消險(xiǎn)，1982年竣工，1987年進(jìn)行第二次消險(xiǎn)，1992年消險(xiǎn)工程竣工驗(yàn)收。2000年又進(jìn)行了消險(xiǎn)加固尾工續(xù)建加固工程。

2 工程任務(wù)

在龍鳳山水庫歷次設(shè)計(jì)中，工程建設(shè)任務(wù)均是以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用。水庫自建成以來，灌溉面積不斷發(fā)展，各項(xiàng)工程效益均比較顯著。

2.1 防洪

龍鳳山水庫位于拉林河支流牤牛河上游，水庫壩址以上集水面積1 740 km2，約占牤牛河流域面積的32.8%。由于下游區(qū)間面積很大，因此，龍鳳山水庫的防洪任務(wù)主要是減輕水庫至大泥河入口的牤牛河兩岸河灘耕地洪水災(zāi)害。根據(jù)1983年水庫消險(xiǎn)復(fù)查報(bào)告，對于20 a一遇洪水，大泥河口以上區(qū)間可削減洪峰流量60%，大泥河口以下斷面可以削減洪峰流量 40%，與堤防聯(lián)合調(diào)度，防洪保護(hù)耕地面積1.33萬hm2。而且降低牤牛河水位1.0～0.8 m，為兩岸耕地排澇創(chuàng)造了有利條件。

水庫為滿足下游防洪要求，根據(jù)下游堤防建設(shè)情況和管理運(yùn)用水平，防洪調(diào)度分三階段:第一階段在水庫下游牤牛河堤防未建情況下，水庫5 a一遇控制泄量200 m3/s，為滿足防洪要求，水庫執(zhí)行222.4 m的汛限水位;第二階段水庫下游堤防建成，水庫5 a一遇控制泄量提高到420 m3/s，水庫汛限水位提高到223.9 m;第三階段水庫下游堤防建成，水庫管理及報(bào)汛完善時(shí)，為滿足下游排澇要求，水庫10 a一遇控制泄量提高到420 m3/s。

2.2 灌溉

龍鳳山水庫的灌溉面積在以往設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同需要分別進(jìn)行了規(guī)劃，1958年初步設(shè)計(jì)灌溉水田2.6萬hm2，1961年整修加固設(shè)計(jì)灌溉面積2.87萬hm2，1983年消險(xiǎn)復(fù)查設(shè)計(jì)灌溉面積與保壩初設(shè)一致，灌溉農(nóng)田2.13萬hm2，其中水田1.49萬hm2。2000年完成的龍鳳山灌區(qū)初設(shè)中，設(shè)計(jì)灌溉面積2.65萬hm2，全部為水田，其中水庫直灌面積1.33萬hm2，補(bǔ)償灌溉1.31萬hm2;現(xiàn)狀灌溉水田面積2.9萬hm2，其中直灌面積1.77萬hm2，補(bǔ)償灌溉1.13萬hm2。

2.3 發(fā)電

龍鳳山水電站于1971年建成，裝機(jī)容量3 200 kW，為兩臺單機(jī)1 600 kW機(jī)組。在1983年水庫消險(xiǎn)復(fù)查設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)電站在沒有棄水的情況下，庫水位高于224.1 m時(shí)，兩臺機(jī)組滿載運(yùn)行，低水位時(shí)按一臺機(jī)組運(yùn)行。當(dāng)水庫汛限水位為222.4 m時(shí)，多年平均發(fā)電量1 112萬kW·h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)3 475 h。

2.4 養(yǎng)殖

水庫設(shè)計(jì)死水位219.5 m，相應(yīng)水面面積1 460 hm2，正常蓄水位226 m，相應(yīng)水面面積3 040 hm2，可用于發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖。

水庫與堤防聯(lián)合調(diào)度，提高了下游農(nóng)田的防洪標(biāo)準(zhǔn)，有效減免了下游農(nóng)田洪水災(zāi)害，防洪效益十分顯著。

近幾年來，水庫下游灌區(qū)發(fā)展迅速，目前實(shí)際灌溉面積已經(jīng)超過歷次水庫設(shè)計(jì)灌溉面積，由于水庫目前仍執(zhí)行較低的汛限水位，影響水庫灌溉供水，而且近幾年水庫來水偏枯，灌溉用水日趨緊張。

水庫電站于1973年投入運(yùn)行，由于電站沒有并入電網(wǎng)，而且機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，不能滿載運(yùn)行，最大出力僅為750 kW。據(jù)此1976年5月開始補(bǔ)建調(diào)壓塔。1977年調(diào)壓塔建成，電站可正常供電。1980年5月份并入哈爾濱電網(wǎng)后，電站效益得到更加充分發(fā)揮。

3 工程規(guī)模

水庫正常蓄水位的確定原設(shè)計(jì)主要以不淹沒上游沖河鎮(zhèn)為原則。1958年初設(shè)由于沒有實(shí)際資料，只能通過理論計(jì)算，確定水庫興利水位為223.9 m，后來通過建站觀測，1961年整修加固設(shè)計(jì)水庫正常蓄水位改為226.0 m，1980年水庫蓄水至水位225.77 m，歷時(shí)30 d，沖河鎮(zhèn)并未發(fā)現(xiàn)淹沒事情。1982年對沖河鎮(zhèn)水文地質(zhì)作了補(bǔ)充調(diào)查和分析，該鎮(zhèn)由于表層有厚1.5～3.0 m、最厚達(dá)5 m的亞黏土存在，當(dāng)水庫蓄水至水位226 m時(shí)，沖河回水位為228.2 m，持續(xù)100 d，也沒有產(chǎn)生淹沒問題。水庫正常蓄水位采用226.0 m一直運(yùn)行至今。

在水庫初步設(shè)計(jì)中選定死水位為217 m，1966年水電站初設(shè)中機(jī)組型式改為貫流式，相應(yīng)將死水位調(diào)整為218 m，1982年水庫消險(xiǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)水輪機(jī)及水頭損失特性曲線的要求，死水位改為219.5 m。龍鳳山水庫現(xiàn)狀規(guī)模為:死水位219.5 m，正常蓄水位226.0 m，相應(yīng)庫容1.9億m3，水庫調(diào)節(jié)類型為不完全年調(diào)節(jié)。水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇，設(shè)計(jì)水位226.6 m，相應(yīng)庫容為2.09億m3，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用萬年—遇，校核水位為228.6 m，相應(yīng)庫容為2.77億m3。

龍鳳山水庫水情自動測報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)建成并運(yùn)行多年，已建成站點(diǎn)通過不斷完善和改進(jìn)水情自動測報(bào)系統(tǒng)及預(yù)報(bào)方案，目前能夠較精確的計(jì)算預(yù)報(bào)洪峰流量及洪峰到達(dá)時(shí)間。

4 水庫汛限水位核定的必要性

4.1 汛限水位的變動情況

龍鳳山水庫建成以來，實(shí)際運(yùn)行中主汛期汛限水位一直維持在222.4 m。2005年黑龍江省防汛指揮辦公室在《黑龍江省汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃》確定龍鳳山水庫主汛期為6月15日～8月10日，汛限水位為222.40 m，后汛期為8月11日～9月5日，汛限水位為224.0 m。

在水庫歷次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)中汛限水位出現(xiàn)兩個(gè)。1958年初設(shè)考慮水庫下游牤牛河堤防尚未建成，為滿足防洪要求汛限水位定為222.4 m;1961年整修加固設(shè)計(jì)中考慮下游堤防仍未建成，汛限水位仍為222.4 m;1983年水庫消險(xiǎn)復(fù)查設(shè)計(jì)中采用汛限水位223.9 m確定水庫規(guī)模，根據(jù)實(shí)際情況水庫防洪調(diào)度分三階段，即在水庫下游堤防未建成前仍按1961年設(shè)計(jì)汛限水位定為222.4 m，下游堤防建成后抬高至223.9 m。

4.2 地方政府要求

龍鳳山水庫所在的牤牛河流域現(xiàn)狀水資源開發(fā)主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，由于天然徑流時(shí)程分配與農(nóng)業(yè)灌溉用水過程不一致，農(nóng)業(yè)用水高峰期主要依靠水利工程的調(diào)節(jié)供水，而流域現(xiàn)有的水利工程中只有龍鳳山水庫能對徑流進(jìn)行年調(diào)節(jié)。龍鳳山水庫同時(shí)還承擔(dān)下游防洪任務(wù)，汛期需要預(yù)留較大的防洪庫容，由于龍鳳山水庫為不完全年調(diào)節(jié)水庫，設(shè)置重復(fù)庫容較大，汛期水庫調(diào)節(jié)庫容很小，經(jīng)常影響正常灌溉供水，同時(shí)也影響水庫汛后回蓄，地方政府要求應(yīng)適當(dāng)增加興利庫容。

4.3 核定的必要性

1)近幾年來，我國北方地區(qū)持續(xù)干旱，如何利用現(xiàn)有水利工程增加調(diào)節(jié)水量已顯日趨重要。龍鳳山水庫自1960年建成以來，自 1995～2004年10 a期間多年平均徑流量5.94億m3與以前多年平均徑流量7.67億m3相比減少徑流量23.3%，尤其是1998以來，多年平均徑流量僅5.78億m3，來水量減少更加明顯，汛限水位過低，導(dǎo)致汛后回蓄困難。

2)龍鳳山水庫現(xiàn)狀正常蓄水位以下庫容為1.9億m3，而汛限水位222.4 m以下庫容僅0.97億m3，重復(fù)庫容0.93億m3，重復(fù)庫容較大，汛后回蓄困難，對第二年的灌溉有一定影響。

3)龍鳳山水庫經(jīng)多次消險(xiǎn)加固，大壩等主要建筑物已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，下游灌區(qū)規(guī)模也已超過設(shè)計(jì)面積，對水庫的供水要求提高，因此有必要對水庫的汛限水位進(jìn)一步核定后執(zhí)行。

4.4 調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水庫汛限水位存在的主要問題，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)洪水特性將汛期進(jìn)行相應(yīng)劃分，區(qū)別對待，調(diào)整現(xiàn)狀水庫汛限時(shí)間與洪水多發(fā)期不對應(yīng)，與灌溉用水發(fā)生矛盾的問題，另一方面就是分析論證汛期限制水位的抬高，增加調(diào)節(jié)水量，滿足灌溉用水要求。

根據(jù)興利復(fù)核成果，現(xiàn)狀水庫汛限水位222.4 m不能滿足現(xiàn)狀用水要求，滿足現(xiàn)狀灌溉用水和設(shè)計(jì)保證率75%要求的最低汛限水位為223 m。由于水庫調(diào)節(jié)類型為不完全年調(diào)節(jié)，且水庫汛后來水量較大，經(jīng)計(jì)算，在汛限水位高于223.9 m時(shí)，水庫灌溉面積和灌溉保證率均不再增加，故從興利角度出發(fā)，水庫汛限水位在223～223.9 m范圍內(nèi)。

汛限水位按照管理方式可分為預(yù)報(bào)預(yù)泄適時(shí)調(diào)度管理、分期動態(tài)提高調(diào)度管理、全期固定靜態(tài)調(diào)度管理三種管理方案。通過分析龍鳳山水庫工程任務(wù)、規(guī)模、運(yùn)行狀況等基礎(chǔ)上，確定本工程的汛限水位及管理方案。

龍鳳山水庫設(shè)計(jì)任務(wù)是以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用，目前水庫實(shí)際灌溉面積已經(jīng)大于設(shè)計(jì)灌溉面積，水庫灌溉效益超過設(shè)計(jì)灌溉效益，但由于現(xiàn)狀運(yùn)行汛限水位較低，影響水庫灌溉保證率的提高。

龍鳳山水庫經(jīng)過消險(xiǎn)加固后，大壩、溢洪道、放水洞等工程基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，目前各項(xiàng)工程設(shè)施運(yùn)行良好。而且水庫水情自動測報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)建成并運(yùn)行多年，系統(tǒng)運(yùn)行正常，通過不斷積累經(jīng)驗(yàn)，目前對洪水預(yù)報(bào)具有較高精度，并具有一定的預(yù)見期。

地方政府從水庫實(shí)際情況出發(fā)，迫切要求根據(jù)地區(qū)洪水特性對汛期劃分進(jìn)行充分論證，提高水庫汛限水位，以便更好地發(fā)揮水庫效益。

綜上所述，龍鳳山水庫經(jīng)過消險(xiǎn)后，水庫達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)工程運(yùn)行良好，灌溉效益發(fā)揮顯著，而且具備對洪水的預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度條件，水庫管理單位迫切希望水庫汛限水位提高。

［1］ 王立國，崔石龍.青年水庫汛限水位的確定及汛期劃分［J］.黑龍江水利科技，2009，37(04):153.