赵延

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650000）

1 工程概况

该水库是一座小型水库，其功能以灌溉为主，在汛期可起到一定的防洪作用。随着气候变迁以及社会经济的发展和城镇化进程，这座始建于20世纪50年代末的水库已无法满足防洪兴利需求，该水库现采用的翻板闸决定了其调洪运行方式为：当库水位超过正常蓄水位53.21 m时，闸门逐渐开启，开启角度随着水头增加逐渐加大，闸门的过流量也逐渐加大。闸门全开时，自由泄流。这样的调洪运行方式存在着以下缺陷：①水库的下泄流量不能人为控制。②水库的起调水位固定不变，即总为53.21 m，不利于发挥水库的防洪功能。③枯水年份需要滞蓄较多水量，按月按需下泄水量时，翻板闸为完成此目标的操作难度过大。

2 兴利调节计算

因在流域内无径流测站，采用年径流深等值线图法计算水库径流量，计算过程如下：①查《广东省水文图集》中多年平均径流深和Cv等值线图，得水库坝址以上年径流深为1 150 mm，Cv=0.32；②根据本地的径流特性，参照相邻地区Cs与Cv的比值关系，取Cs=2Cv；③水库坝址以上年平均径流量W=1 150 mm×6.32 km2=726.8万m3，狮洞水库坝址以上流域年平均径流量W=1 150 mm×8.82 km2=1 014.30万m3；④查PⅢ型曲线模比系数Kp值表，计算出不同保证率的设计年径流量。

通过调节计算，水库在P＝95%枯水年需要兴利库容336.47 万m3，对应其中3-5 月、7-8 月为水库的蓄水期，9 月至次年2月及6月为水库的供水期。

水库原设计正常蓄水位53.21 m，死库容10 万m3，对应死水位42.09 m，兴利库容538.20 万m3，目前灌区需要的兴利库容为336.47 万m3，较548.20 万m3小，说明水库规模能够满足灌区用水需求，多储的水量可为今后的城市发展提供生活或工业用水。

3 挖潜改造的具体方案

3.1 兴利方面

水库堰顶高程50.89 m，坝顶高程55.75 m，防浪墙高程56.45 m，原正常蓄水位53.21 m，分析计算得到正常蓄水位时的坝顶超高约为1.77 m，偏于安全考虑，取坝顶超高为1.80 m，则考虑将水库的正常蓄水位定为56.45-1.80=54.65 m，对应的库容为663.30万m3。与原正常蓄水位53.21 m相比，将54.65 m作为正常蓄水位，蓄水高度增加了1.44 m，兴利库容增加了115.10万m3。

3.2 防洪方面

不考虑预泄措施的防洪调度方案：①在溢洪道上将原来的翻板闸更换为可控制开度的平板闸，用来汛期控制洪水下泄流量。②洪水起调水位的确定：据分析计算知20年一遇洪水的洪量为111.10 万m3，结合水库的水位库容曲线，初定20 年一遇洪水防洪调度原则如下：洪水发生全过程中，平板钢闸门始终保持关闭状态以滞蓄洪水；洪水结束时，水库水位应恰为正常蓄水位54.65 m。根据上述防洪调度原则，663.30-111.10=552.20 万m3对应的水位为53.35 m，该水位即为洪水起调水位。由于洪水起调水位53.35 m高于原堰顶高程50.89 m，防洪库容拥有足够的空间，现初定保持原堰顶高程50.89 m 不变。③遇设计洪水：不考虑预泄，洪水起调水位为53.35 m，当水库遇50 年一遇洪水时，在洪水初期，仍然保持闸门的关闭状态；当水库水位到达防洪高水位54.65 m后，打开闸门下泄洪水，在下泄过程中还应注意下游河道的安全泄流量为40 m3/s；洪水后期，控制闸门开度，来多少泄多少，使水库水位一直处于防洪高水位54.65 m的水平。④遇校核洪水：不考虑预泄，洪水起调水位为53.35 m，当水库遇500年一遇洪水时，在洪水初期，仍然保持闸门关闭的状态；当水库水位到达防洪高水位54.65 m后，由于洪水来水量过大，为了大坝安全，不考虑下游河道的安全泄流量，全开闸门，尽早使水库水位回归安全状态；当洪水自由下泄至水库水位为防洪高水位54.65 m后，控制闸门开度，来多少泄多少，使水库水位一直处于防洪高水位54.65 m的水平。⑤根据测量和计算结果知，最高库内静水位“54.81 m”低于现状主坝高程“55.75 m”，最大计算坝顶高程为“56.42 m”，相比于现状下的防浪墙高程“56.45 m”，少了0.03 m，这是由于在最初计算时偏于安全地把坝顶超高取为1.80 m，比实际的坝顶超高1.25+0.02+0.50=1.77 m多了0.03 m，所以，对水库进行了充分挖潜。

4 水库运行调度方案

4.1 洪水调度方案

汛期水库运行基本原则：以安全度汛为主，兼顾灌溉，汛期严格控制水位在54.65 m以下运行。

根据挖潜改造的相关设计，确定水库汛期运行方案如下：水库的洪水起调水位根据洪水频率进行阶梯控制，防洪限制水位与洪水起调水位保持一致。

若水库遭遇的洪水标准高于20年一遇低于50年一遇，则需根据气象预报将水库水位预泄至洪水起调水位53.35 m，在洪水发生初期，水库的闸门保持关闭状态，直至水库水位上升至正常蓄水位，此后，开启闸门并控制闸门开度，来多少泄多少，保持水库水位不变，此过程中应注意下泄流量不超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，若下泄流量超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，则应控制闸门开度使下泄流量维持在40 m3/s 的水平，此后短暂时间内水库水位将有小幅上升，待水库水位回落至正常蓄水位54.65 m 后，继续来多少泄多少，保持水库水位不变，洪水过程结束后，关闭闸门。

若水库遭遇的洪水标准恰为50 年一遇，则需根据气象预报将水库水位预泄至洪水起调水位53.04 m，在洪水发生过程中，水库的闸门总保持关闭状态，这样，洪水过程结束后，水库水位可回升至正常蓄水位54.65 m。

若水库遭遇的洪水标准高于50 年一遇低于500 年一遇，则需根据气象预报将水库水位预泄至53.04 m，在洪水发生初期，水库的闸门保持关闭状态，直至水库水位上升至正常蓄水位54.65 m，此后，开启闸门并控制闸门开度，来多少泄多少，保持水库水位不变，此过程中应注意下泄流量不超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，若下泄流量超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，则应控制闸门开度使下泄流量维持在40 m3/s的水平，此后短暂时间内水库水位将有小幅上升，待水库水位回落至正常蓄水位54.65 m 后，继续来多少泄多少，保持水库水位不变，洪水过程结束后，关闭闸门。

若水库遭遇的洪水标准恰为500 年一遇，则需根据气象预报将水库水位预泄至洪水起调水位52.22 m，在洪水发生过程中，水库的闸门总保持关闭状态，这样，洪水过程结束后，水库水位可回升至正常蓄水位54.65 m。

若水库遭遇的洪水标准高于500 年一遇，则需根据气象预报将水库水位预泄至52.22 m，在洪水发生初期，水库的闸门保持关闭状态，直至水库水位上升至正常蓄水位54.65 m，此后，开启闸门并控制闸门开度，来多少泄多少，保持水库水位不变，此过程中应注意下泄流量不超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，若下泄流量超过下游河道的最大安全泄流量40 m3/s，则应控制闸门开度使下泄流量维持在40 m3/s 的水平，此后短暂时间内水库水位将有小幅上升，待水库水位回落至正常蓄水位54.65 m 后，继续来多少泄多少，保持水库水位不变，洪水过程结束后，关闭闸门。

4.2 兴利调度方案

水库主要以灌溉为主，兼顾防洪和蓄水等综合利用。

水库的兴利调度原则：在确保水库安全的前提下，尽量考虑多蓄水，多灌溉。在供水时期，配合灌溉要求。在蓄水与灌溉发生矛盾时，以灌溉为主。

5 结论

此设计从分析水库的水问题出发，以改造治理问题为目的，在收集了大量研究区域资料的基础上，研究设计了水库的挖潜改造方案并确定了相应的运行调度方案。在了解到水库现使用的翻板闸有着无法控制水库下泄流量的缺陷情况后，选择改用平板闸的方案优化；经过兴利库容计算和坝顶超高计算后，将正常蓄水位定为54.65 m，不但将兴利库容扩大了115.10 万m3，而且在预留有足够坝顶超高的情况下充分利用了库容；经过调洪演算后，发现水库的库容足以滞蓄20 年一遇、50 年一遇及500 年一遇洪水的洪量，由此，在考虑预泄措施后，通过控制闸门的启闭来尽可能地将洪水全部滞蓄；为了灌溉与防洪功能的更好结合，根据预泄所能降低的最低水位确定堰顶高程为50.89 m，进而确定闸门高为4 m，宽为12 m；最后，确定了水库的运行调度方案。此设计对年代久远的小型水库的挖潜改造有一定的参考价值，改造后的水库更充分地利用了自身库容用来防洪减灾，滞蓄的洪水可用作下游灌溉，水库的防洪库容和兴利库容都有所增加。