（水利工程专业论文）青山水库提高汛限水位可行性研究.pdf

成果 过的 的材 并表 学位敝储签名绷签字眺矽年如同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝江盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送 交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆盘堂可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢锣仓笛 签字隰砌年柏伊 导师签名： 签字日期：年月同 j 致谢 本论文是在导师刘国华教授的悉心指导下完成的。导师深厚的学术造诣，严谨的 治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高 风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本论文从选题到完成，每一步 都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬 意和衷心的感谓 ! 在浙江大学攻读硕士学位期间，各位任课老师认真施教、细心讲解、耐心作答， 使本人在理论知识方面有较大的提高。在此表以最诚挚的谢意! 感谢浙江大学建筑工程学院全体老师，感谢他们对于我在学习等各方面的关心和 帮助! 感谢施新友高级工程师在我论文写作过程中给予的指导和帮助! 感谢所有关心、支持和帮助过作者的朋友们! i i 作者：落全富 二。一。年三月于杭州 摘要 我国是一个水资源十分短缺的国家，经济社会的快速发展，对水资源的需求日渐 迫切。而我国又是一个修建水库最多的国家，水库发挥了调控水资源时空分布、优化 水资源配置最重要功能，是国民经济的重要基础设施，为解决我国的“洪涝灾害、干 旱缺水”等水问题，发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用。但我国多数水库 原来的调度体制限制了洪水资源化，对经济社会发展有所阻碍。为充分发挥水库的兴 利作用，使洪水资源利用最大化，单一的汛限水位已不合时宜。 青山水库作为一座大型水库，一直实行单一汛限水位的调度体制，目前已不能满 足社会需求，有必要且必须抬高汛限水位以适应社会发展需求。随着青山水库上下游 水利工程的建设、东苕溪河道历年整治及水库本身除险加固工程的全面完成，从而为 青山水库研究调整蓄汛限水位水位创造了良好的条件。在确保水库防洪安全的前提 下，科学地设计汛限水位，提高洪水资源与水能资源的利用率，是充分发挥青山水库 综合利用效益的首要任务。 本文遵循东苕溪流域防洪规划和杭嘉湖流域防洪规划的规划原则，充分 研究水库流域雨洪规律，从用水要求和防洪安全两方面出发，对水库提高汛限水位进 行分析与论证。文章根据水库上下游水利工程的建设和完善，对已有的兴利研究成果 进行了对比分析，从必要性、可行性以及水库面临的一些问题进行了分析论述，得出 青山水库已具备提高汛限水位条件，并提出合理的各分期汛限水位，对水库面临的一 些问题进行了分析并提出自己的解决方案。 关键词：青山水库提高汛限水位可行性 i l l f e a s i b i l i t ys t u d yo ne l e v a t i n g f l o o dc o n t r o ll e v e l o fq i n s h a nr e s e r v o i r a b s t r a c t s i n c et h es o c i a le c o n o m yh a sb e e nd e v e l o p i n gs of a s ti nc h i n a ，a l li n c r e a s i n gd e m a n do f w a t e r r e s o u r c e sp o s e sa 伊e a tc h a l l e n g ed u et ot h ec r i t i c a ls h o r t a g eo f w a t e rr e s o u r c e si nc h i n a t h e r ea r et h e l a r g e s tn u h l b e ro fr e s e r v o i r sh a v i n gb e e nb u i l ti n c h i n ao ft h ew o r l d r e s e r v o i r s ，w h l c h p l a yas i 盟i f i c 眦r o l ei nr e l i e v i n gs i t u a t i o no ff l o o da n d d r o u g h t ，d e v e l o p i n ge c o n o m y ， g u a r d i n gp e 叩l e ，sl i v i n gb yo p t i m i z i n gs p a t i a la n d t e m p o r a ld i s t r i b u t i o no f w a t 钉r e s o 眦e s ， a r ei m p o r t a n tt on a t i o n a le c o n o m ya sak i n do fi n f r a s t r u c t u r e s u n f o r t u n a t e l y ，s c h e d u l l n g d i s c i d l i n e sf o rm a n yr e s e r v o i r sa r el i m i t i n gt h em a x i m u mu t i l i z a t i o n o ff l o o dr e s o u r c e s r e s e o i r ，s c h e d u l i n gd i s c i p l i n eb a s e d o ns i n g l ef l o o dc o n t r o ll e v e li sn o tf i t f o re x e r t i n g m o r eb e n e f i t so ff l o o d w a t e r a sab i gr e s e r v o i gq i n s h a nr e s e r v o i ri so p e r a t e db a s e do nr e g u l a t i n gm e c h a n i s m o f t h es i n g l ef l o o dc o n t r o ll e v e l t h eb e n e f i c i a lr e s u l to ft h i sm e t h o da p p a r e n t l yf a i l st os a t l s f y t h es o c i a lr e q u i r e m e n t t h e r e f o r ei ti sn e c e s s a r yt o e l e v a t et h ef l o o dc o n t r o lw a r e r - l e v e lt o m e e tm en e e d so fs o c i a ld e v e l o p m e n t w a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t si nu p s t r e 锄a n d d o w n s t r e a m ，c h a n n e lr e g u l a t i o no fd o n g t i a o x ir i v e ra s w e l la sr e s e r v o ! r r e m f o r c e m e n t p r o j e c tc r e a t eag o o dc o n d i t i o nf o ra d j u s t i n gs t o r a g el e v e lf o rq i n s h a n r e s e r v 0 1 ls oi t1 s n e c e s s a r vt or a i s et h ef l o o dc o n t r o lw a t e r - l e v e li nas c i e n t i f i cw a y f o rab e t t e r0 p t i m i z i n g u t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c e sa n de x e r t i n gc o m p r e h e n s i v eb e n e f i t so fq i n s h a n r e s e r v 0 1 n t h ep r e m i s eo ff l o o ds a f e t y a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l e so f f l o o d c o n t r o lp l a n n i n go fd o n g t i a o x i b a s l n ，a 1 1 d “f l o o dc o n t r o lp l a n n i n go fh a n g i i a h ub a s i f f ，t h ep r i n c i p l eo fr a i na n df l o o do f t h i sb a s i n h a sb e e nf u l l ys t u d i e d ，a d d i t i o n a l l y , w ea n a l y z e dt h em e t h o de l e v a t i n gt h e f l o o dc o n t r o l l e v e lb a s e do nw a t e rr e q u i r e m e n ta n ds a f e t yo f f l o o dp r o t e c t i o n f u r t h e r m o r e ，a c c o r d i n gt o m er e s e o i rd o w n s t r e a mw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c tc o n s t r u c t i o na n di m p r o v e m e n t ，w e c o m p a r e dt h ee x i s t i n gr e s e a r c ht o e x t r a c tm o r eb e n e f i to ff l o o dw a t e ra n dd l s c u s st h e n e c e s s i “f e a s i b i l i t yo fe l e v a t i n g t h ef l o o dc o n t r o ll e v e l ，a sw e l la ss o m ep r o b l e m st t o c u s e d o nt h er e s e r v o ir t h er e s e a r c hr e s u rs h o w s t h ec o n c l u s i o nt h a tq i n g s h a nr e s e r v 0 1 rh a 8b e e n a u a l i f i e dt oe l e v a t et h ef l o o dc o n t r o ll e v e l ，i na d d i t i o n ，t h er e a s o n a b l ep r o p o s a l o td i v l s l o n o ff l o o dc o n t r 0 1l e v e lw a sm a d e ，a n ds o m ep r o b l e m st h a tt h er e s e r v o i rf a c i n g w a sa n a l y z e d ， f i n a l l vs o m es o l u t i o ns c h e m e sw e r ep r o p o s e d k e yw o r d s ：q i n s h a nr e s e r v i o r , e l e v a t i n g ，f l o o dc o n t r o ll e v e l ，f e a s i b i l i t y i v 独创性声明 授权书 致谢 摘要 目录 1 绪论 1 1 引言 1 2 国内外水库防 1 3 我国水库现行汛限水位体制2 1 4 汛限水位确定的方法3 1 4 1 固定汛限水位法4 1 4 2 分期汛限水位法4 1 5 青山水库提高汛限水位的意义4 1 6 本文要做的工作及主要技术路线5 1 6 1 本文要做的工作5 1 6 2 主要技术路线6 1 7 小结6 2 青山水库概述7 2 1 东苕溪流域概况7 2 2 气象水文7 2 3 青山水库工程概况8 2 4 青山水库上游工程概况1 2 2 5 青山水库下游河道工程概况1 3 2 6 东苕溪流域主要防洪工程的联合控制运用1 3 2 6 1 里畈水库1 3 2 6 2 水涛庄水库1 4 2 6 3 四岭水库1 5 2 6 4 青山水库1 6 2 6 5 南湖分洪区1 8 2 6 6 北湖分洪区1 8 2 6 7 非常滞洪区1 9 2 7 小结1 9 3 青山水库提高汛限水位的必要性2 1 3 1 青山水库现行汛限水位偏低且不合理2 1 3 2 经济社会发展对水资源利用的要求2 5 3 2 1 东苕溪流域供水要求2 5 3 2 2 东苕溪流域水环境要求2 5 3 2 3 东苕溪流域应急供水要求2 6 3 3 小结2 6 v 4 青山水库提高汛限水位的可行性2 7 4 1 青山水库及周边水利工程建设为青山水库提高汛限水位奠定了基础2 7 4 1 1 青山水库工程全面加固2 7 4 1 2 青山水库上游水利工程的建设2 7 4 1 3 青山水库下游及中、北苕溪水利工程建设2 7 4 2 青山水库已建非工程措施为实施提高汛限水位提供了技术保障2 8 4 3 青山水库满足国家防总印发水库汛限水位动态控制试点工作意见要求3 0 4 4 青山水库提高汛限水位必须遵循的原则3 1 4 5 小结3 1 5 青山水库提高汛限水位的已有研究成果及分析3 2 5 1 分期说明3 2 5 2 已有研究成果3 2 5 2 1 对论证报告的分析3 2 5 2 2 对专题报告的分析3 5 5 3 对论证报告、( 专题报告成果的对比分析4 0 5 3 1 对比分析4 0 5 3 2 本文采取的方案4 4 5 4 小结4 4 6 青山水库提高汛限水位面临的一些问题及对策4 5 6 1 水库功能重新定位问题及对策4 5 6 2 调度决策思维转变问题及对策4 6 6 3 青山水库提高汛限水位运行管理方法研究4 7 6 3 1 水库运行调度方案研究4 8 6 3 2 进一步完善专业化人才队伍建设5 0 6 3 3 进一步完善防汛调度决策支持系统建设5 1 6 3 4 提高汛限水位后上下游淹没风险分析5 2 6 4 青山水库上下游亟待解决的问题5 3 6 4 1 库区移民问题5 3 6 4 2 下游河道行洪瓶颈问题5 4 6 4 3 水库调度与上下游相关单位协调的问题5 4 6 5 小结5 5 7 结论及展望5 6 参考文献5 7 作者简历6 1 v i 浙江人学t 程硕士学位论文青山水库提高汛限水位町行性研究 1 绪论 1 1 引言 我国是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源量仅占世界平均水平的四分之 一。社会经济用水安全保障已经成为制约我国社会经济发展的重要因素。一些国际 组织甚至将中国的水资源供应能力和粮食安全自给能力联系起来，认为中国的水资 源短缺将超越洪涝灾害而成为中国政府最大和最难解决的水问题，甚至会引发全球 粮食市场的变动和其他国际问题。n 1 随着人类社会进程，我国在水资源利用方面做了充分工作，包括修建大中小型 水库，目前我国是世界上水库数量最多的国家，截至20 0 6 年底全国有8 50 0 0 多座水 库。n 1 水库具有防洪、发电、灌溉、供水、航运、养殖、旅游、生态等多种功能，是 调控水资源时空分布、优化水资源配置最重要的工程措施之一，是江河防洪体系不 可替代的重要组成部分，是国民经济的重要基础设施d 1 ，为解决我国的“洪涝灾害、 干旱缺水”等水问题，发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用。 经济社会的逐步发展，对水库的防洪安全与供水保障提出了更高要求。在确保 水库安全的前提下，科学的设计与运用汛限水位，合理的利用水库防洪与兴利“重 叠”库容，是提高洪水资源和水能资源利用率，发挥水库综合利用效益，缓解我国 水资源与水能资源供需矛盾的有效手段之一h 5 1 。而水库的调度是能否实现上述目标 的关键。 1 2 国内外水库防洪调度研究 2 0 世纪初，大量水库和水电站的兴建促进了水库调度学科的迅速发展。初期的 防洪调度主要是半经验、半理论的方法，通过防洪控制图来进行操作，并注意到前 期水文气象因素( 如降雨等) 对预留防洪库容的影响。但这种方法难以统筹考虑水库 防洪与兴利、局部与整体等各方面的要求以及流域整圈体防洪规划与实时工程状态 约束之间的冲突。随着系统工程学和计算机技术、气象及洪水预报技术、产汇流模 拟技术的发展，2 0 世纪5 0 年代末期以后，许多学者逐步引入各种数学理论来开展水 库防洪调度研究，如模拟方法、优化理论、随机理论等。1 建国初期，我国大、中型水库防洪调度理论体系是在参照前苏联相关经验和理 论的基础上建立起来的。在多年的运行管理中经过不断研究探索，结合我国国情对 浙江大学丁程硕十学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 其进行了修改完善，并逐步形成了目前的理论体系。2 0 世纪5 0 年代末至今，我国许 多大型的有调节性能的水库，为防止汛期弃水，汛后尽量蓄至兴利蓄水位，做了大 量水库调度的研究工作，防止洪水与水能资源较大浪费。2 0 0 1 年，国家防汛抗旱总 指挥部办公室根据我国社会经济可持续发展和对水资源可持续利用的要求，开展了 水库设计与运用专题研究工作，并针对水库汛限水位的设计运用分别展开了基础理 论及试点水库的研究工作拍1 。我国水库也逐步实现由“全汛期设计运用单一汛限水位 值”转变为“汛期分期设计运用多值汛限水位”。 西方发达国家在水库调度领域有许多应用成功的实例n 1 ，如美国加利福尼亚中心 流域工程优化调度系统( c v p ) 、田纳西流域机构( t v a ) 的水资源优化调度系统 ( h y d r o s i m ) 、加拿大s i m o n o v i c 等开发的水库调度分析专家决策支持系统、美国陆军 工程师团开发的防洪兴利调度系统( h e c 一5 ) 等。h e c 一5 是应用比较成功且具有较大 影响的调度模型，它的第一个版本( 水库防洪调度系统) 发布于1 9 73 年，只能用于单 一场次洪水的水库防洪调度；1 9 7 8 年发布了升级版本，包括了水库的兴利模拟调度 以及长系列洪水演算；1 9 8 9 年以来，h e c 一5 陆续发布了几个升级版本；1 9 9 8 年发布 了h e c - 5 的最新用户手册( 8 0 版本) 嗡1 。和我国相比，西方发达国家由于在水资源供 需矛盾、人口密度及分布、气象水文特性、社会保险机制及政府管理办法等方面的 差异。其防洪研究重心主要以考虑防洪效益及生态环境效益为主。9 0 年代以后，基 本上没有新的水库工程建设。因此有关防洪调度和汛限水位控制应用的研究甚少。 1 3 我国水库现行汛限水位体制 在水库的管理运行过程中，汛限水位是一个协调防洪与兴利矛盾的重要概念。凹1 汛限水位是汛期限制水位的简称，是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，也是水 库在汛期防洪运用时的起调水位。汛限水位是协调防洪和兴利关系的关键，对工程 防洪效益、发电灌溉、等兴利效益、库内引水高程、通航水深、泥沙淤积，以及水 库淹没指标等均有直接影响，具体研究时要结合工程开发条件，防洪调度方式，全 面进行分析比较后选定。 设置汛限水位的目的是为了协调水库管理运行过程中防洪与兴利之间的矛盾； 然而，随着科学技术的进步、水文资料的积累、防洪工程配套设施的建设、流域社 会经济的发展、水文特性的演变、水库功能的转换以及水资源供求关系的变化等， 水库的现实运行条件同设计之初的环境相比有了一定程度的改变。这种状况直接导 浙江大学t 程顾上学位论文青山水库提高汛限水位町行性研究 致原设计汛限水位在实际运行中暴露出了一系列的问题。因此，开展水库汛限水位 的研究对于适应新环境的要求，充分发挥水库的防洪、兴利效益有着极其重要的意 义。 目前，水库汛限水位的控制方法是，按规划设计要求，不考虑预报，由水位确 定泄流量以控制库水位不超过汛限水位，或超过后尽快回落到汛限水位。据此，使 许多水库形成“调洪过程受汛限水位约束发生弃水，洪水过后又无水可蓄”的局面， 造成洪水资源的浪费。为解决上述问题，先后研究提出“预蓄预泄”与“预报调度 方式”控制汛限水位方法。尽管这些方法较原设计有较大改进，但都没有违背传统 的设计理论与观念，即基于频率分析原理的假定“认为洪水是一随机现象，年际问 的洪水是独立不相关的，每年发生设计洪水的概率相等”。水库在调度运行中，年 年要作好预防发生设计、校核或上下游发生防洪标准洪水的准备，水库在规定的主 汛期内严格受原设计的汛限水位约束。这种理念将人们的注意点集中于小概率事件 上，只要有降雨或预报有降雨发生，无论未来降雨范围、雨量大小，都将按照要发 生设计标准洪水来控制运行水库水位，其指导思想着眼于控制小概率洪水事件所确 定的汛期限制水位。在水库规划设计过程中，控制建筑物规模的一系列重要特征指 标，是根据水库的功能、任务和经济指标通过对不同频率洪水的调节计算综合分析 得出的，不同频率的洪水按照要求对应水库一个等级的泄流量，整个蓄泄过程的最 高水位不超过相应设计值，剩余库容仍要保证后续发生设计洪水时大坝不发生危险。 这种源于传统规划设计的调度指导思想，假设调度人员对未来发生的随机洪水事件 一无所知，忽略了一个重要因素一一现代预报技术。实际上，随着科学技术的飞速 发展，水库建成进入运行阶段，控制汛限水位所依据的信息比设计阶段要丰富得多， 有实时监测的确定性信息、基于物理成因理论的比较确定性信息和基于随机理论的 统计信息，以及决策人基于上述信息和调度经验所得到的推理型模糊性信息。因此， 利用各种科技手段和信息，突破当前水库防洪调度运用的观念，建立实时控制汛限 水位的新理念，是必要和可能的，它是研究汛限水位实时控制与规划设计新方法的 基础，是充分利用洪水资源的关键，具有重大的理论意义与经济价值。 1 4 汛限水位确定的方法 我国大部分地区降水主要集中在汛期，其降水量占全年降水量的6 0 以上。整个 汛期采用单一的汛限水位，是假定汛期内各日都需抵御年最大值取样得到的设计洪 浙江大学_ 丁程硕上学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 水，往往造成洪水资源的浪费，还可能不利于汛末的蓄水。对洪水具有明显季节性 特征的水库，分期汛限水位方法将原来的汛期一分为二或一分为三，各期采用不同 的汛限水位，这样有利于水库经济效益的发挥，在一定程度上克服防洪和兴利之间 的矛盾。n 卜1 5 1 汛限水位研究方法按设计理念n 们分有静态控制法和动态控制法；按理论基础分 有水文统计法、确定性优化法和不确定性推理法；按汛期分期及水位方案分为固定 汛限水位法和分期汛限水位法。 1 4 1 固定汛限水位法 固定汛限水位法是汛限水位研究的传统方法。它在对河流、水库所在流域的水 文气象条件、历年暴雨、洪水等资料进行分析的基础上，硬性规定汛期起止时间并 在此期间执行单一的汛限水位方案。该方法通过对历年汛期洪量或洪峰频率进行统 计分析，推求设计洪水过程线，在一定调度规则及设施条件约束下，经调洪演算得 到汛期洪水调度起调水位，并以此作为整个汛期的防洪限制水位。其优点是简单易 行。在运用过程中便于管理运作，易为人们所接受。然而，由此确定的单一汛限水 位方案虽然能够调度稀遇洪水，但却忽视了汛期洪水沿时程的分布规律，使得汛末 水位不能及时提高拦蓄洪水，造成水资源的浪费。事实上，固定汛限水位法是以牺 牲部分兴利效益为代价来保证防洪安全的。我国早期的水库由于受各种条件制约， 几乎全部采用这种设计思想，在运行中暴露出的问题已经越来越多。青山水库从建 库到现在一直实行固定汛限水位，且梅汛与台汛汛限水位一样。现阶段，随着水资 源供需矛盾的日益紧张以及科学技术的发展，该方法已逐渐被分期汛限水位法取代。 1 4 2 分期汛限水位法 分期汛限水位法以洪水的季节性特点为依据，将汛期划分为若干阶段，针对不 同时期采用适当的方法确定并执行各自的汛限水位方案。该方法由于考虑了汛期水 文特性的规律，逐渐显示出其思想的先进性，已陆续运用到实践中。据统计，全国 约有3 0 0 座大型水库汛期实行了分期汛限水位控制运行，从而增加兴利库容约1 6 c , m 3 。 分期汛限水位确定方法研究已有了较大的发展，这些方法按其数学原理思想主要分 为常用方法、模糊分析法、优化设计法及动态控制法等。 1 5 青山水库提高汛限水位的意义 东苕溪为太湖流域一部分，位于杭州市西北部，下游地处杭嘉湖平原，流域面 4 浙江人学t 程硕士学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 积2 2 6 5 1k m 2 。青山水库位于东苕溪流域上游干流南苕溪，控制流域面积6 0 3 k m 2 ，是 东苕溪流域唯一一座大型控制枢纽工程。青山水库自建成以来在整个流域的防洪调 度中发挥了举足轻重的作用，为太湖防洪治理作出了重要贡献。 随着经济社会发展，杭嘉湖平原经济快速发展，对水资源的要求日益增加，青 山水库作为大型水库已倍感供水压力。青山水库自建成后确定正常蓄水位、汛限水 位为2 5 0 m ，已运行四十多年。从目前来看，现有的蓄水位制度只能满足防洪要求， 不能适应社会发展新增加的供水要求。随着太湖流域二轮治太，青山水库上下游水 利工程建设整治、东苕溪河道历年整治及水库本身除险加固工程的全面完成，为水 库研究调整蓄水位创造了良好的条件。在确保青山水库防洪安全的前提下，科学地 设计正常蓄水位和汛限水位，提高洪水资源与水能资源的利用率，是充分发挥水库 综合效益的首要任务，也符合新时期下水库与时俱进的发展战略。 第一，青山水库提高汛限水位是社会发展需要。青山水库是一座大型枢纽工程， 在经济社会高速发展的今天必须充分发挥其综合效益，承担更广泛的社会职能，才 能适应社会发展，与现代社会相匹配。第二，青山水库提高汛限水位是水库发展的 需要。青山水库自建成已运行四十多年，通过除险加固工程及信息化项目建设完善， 水库运行的管理水平有了长足发展，有能力从洪水控制向洪水管理、风险管理转变， 也是符合中国水利发展规律。第三，青山水库提高汛限水位是地方经济发展需要。 经济社会快速发展，水资源将要成为经济发展的瓶颈。青山水库上游的旅游、养殖 效益逐年增加，对赖以发展的水库水域、水位有了更高的要求，要求水域更大、水 质更清。青山水库下游工业经济发展较快，对水资源的需求越来越多，水库供水任 务逐年加重。 1 6 本文要做的工作及主要技术路线 1 6 1 本文要做的工作 ( 1 ) 在广泛阅读文献的基础上，阐述研究实行分期汛限水位的目的和意义，以 及我国实行分期汛限水位管理体制的变迁过程。 ( 2 ) 结合青山水库目前防洪及上下游用水要求的现状，说明青山水库提高汛限 水位的必要性。 ( 3 ) 分析青山水库上下游水利工程的特点，对青山水库提高汛限水位的影响。 ( 4 ) 分析青山水库提高汛限水位的可行性。 浙江大学t 程硕上学位论文青山水库提高汛限水位可行件研究 ( 5 ) 阐述已有的研究成果。 ( 6 ) 青山水库提高汛限水位面临的一些问题。 ( 7 ) 结论。 i 6 2 主要技术路线 在充分研究水库流域雨洪规律、工程情况的基础上，从防洪安全和用水要求两 方面出发，结合我国目前对汛限水位动态控制的研究，对青山水库提高汛限水位进 行分析与论证，通过梅汛期、台汛期洪水分析、调洪计算，给出各期合理的汛限水 位。 1 7 小结 我国是一个水资源十分短缺的国家，经济社会的快速发展，对水资源的需求日 渐迫切。而我国又是一个修建水库最多的国家，水库发挥了调控水资源时空分布、 优化水资源配置最重要功能，是国民经济的重要基础设施，为解决我国的“洪涝灾 害、干旱缺水”等水问题，发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用。但我国 多数水库原来的调度体制限制了洪水资源化，对经济社会发展有所阻碍。为充分发 挥水库的兴利作用，使洪水资源利用最大化，单一的汛限水位已不合时宜。在此背 景下，汛限水位动态控制理论逐步成熟完善。 青山水库作为一座大型水库，一直实行单一汛限水位的调度体制，目前已不能 满足社会需求，有必要且必须提高汛限水位以适应社会发展需求。 浙江人学工程硕上学位论文 青山水库提高汛限水位町行性研究 2 青山水库概述 2 1 东苕溪流域概况 东苕溪主流南苕溪，发源于临安市东天目山水竹坞，主峰高程1 2 7 3 m ，最高山岭 为“东天目山”，海拔1 4 8 1 m 。河流自北向南流经里畈至桥东村，为中低山区，山势 陡峻，海拔在1 0 0 0 m 以上；桥东村以下至临安之间，山势降缓，一般海拔在5 0 0 2 0 0 m ； 临安至余杭镇之间，属丘陵地形，一般山岭高程约2 0 0 m ；至余杭河流进入平原，称 东苕溪地面高程约在5 m 以下。南苕溪流至瓶窑上游4 k m 处，中间有中苕溪和北苕溪 由左岸汇入，流经德清接入导流港，在湖州西门与西苕溪汇合，注入太湖。东苕溪 在瓶窑以上有大( 二) 型水库1 座，即青山水库，已建中型水库3 座，即里畈、四 岭和水涛庄。此外，还有南湖和北湖两座滞洪工程。东苕溪水系及工程示意图和流 域内雨量站网布设见图2 1 n 7 1 和图2 2 。 青山水库位于杭州市西郊临安市境内东苕溪主干流南苕溪上，坝址以上流域面 积6 0 3 k m 2 ，河长4 7 4 8 k m ，河道平均坡降0 6 1 5 ；青山水库坝址到余杭区间面积 1 2 7 5 k m 2 ，河长2 0 k m ，河道平均坡降0 0 5 7 。 2 2 气象水文 南苕溪流域位于东经1 1 9 。2 07 12 0 00 0 7 ，北纬3 0 。0 87 3 0 。2 57 之间， 气候温和，雨量丰沛，年平均温度在1 6 上下，多年平均降水量为1 5 0 0 m m ，属亚热 带湿润气候区。1 1 月至翌年2 月在冷高压控制下，一般天气晴好。当北方冷气团南 下时，问有雪雨，4 月至6 月间，太平洋副热带高压逐渐加强，与北方冷空气团相遇 时，往往形成静止锋，造成本地区连续阴雨天气，称梅汛期。7 月份以后，冷空气衰 退，天气好转，在副热带高压控制下，除局部有短历时的雷阵雨外，天气炎热少雨， 而农作物、工业、居民生活正值需水高峰期，形成旱灾。本流域又地处我国东南沿 海地区，每年7 月至10 月间易受热带风暴或台风的侵袭，甚至一年数次，每当台风 过境或受台风边缘影响时，挟带大量水汽受地势抬升作用，易形成降水过程，尤其 是在9 月、10 月间，北方有冷空气南下时，加速冷凝，往往形成强烈的台风暴雨， 1 9 63 年9 月1 1 日至13 日，三日流域面雨量为3 2 9 m m ，为有记录的43 年中流域性最 大一次台风暴雨。单站暴雨更大，如市岭站19 5 6 年7 月3 1 日8 月2 日三日雨量为 6 8 8 m m 。【1 8 】 浙江大学丁程硕i j 学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 本流域内气象站有临安站，附近有杭州站，分别于1 9 5 9 年、1 9 5 1 年设站观测气 象要素。 2 3 青山水库工程概况 青山水库总库容2 13 亿i l l 3 ，是一座以防洪为主，兼有灌溉、供水、发电等功能 于一体的综合利用大( 二) 型水利枢纽。青山水库担负着东苕溪上游错峰蓄洪的重 任，其主要防护对象为杭嘉湖东部平原，包括省会杭州市钱塘江北岸地区。青山水 库自19 5 8 年1 2 月动工兴建，19 6 4 年4 月主体工程完工。19 8 8 年进行了保坝工程， 新扩建5 孔泄洪闸，“9 9 6 3 0 ”大洪水后，对老泄洪闸水毁段进行了修复，2 0 0 2 年 对工程进行了除险加固工程，除险加固工程内容包括大坝拼宽加固、大坝防渗墙截 渗处理、泄洪闸加固、泄洪渠治理、电站改造和泄洪放空洞加固、下游泄洪河道整 治等。除险加固工程于2 0 0 5 年底完工并顺利通过竣工验收。 青山水库校核标准为p = 0 0 1 ，校核洪水位3 6 8 7 m ；设计标准为p = 1 ，设 计洪水位为3 4 4 m n ”；移民标准水位为3 3 o r e ；库区土地征地标准水位为3 1 7 m 。青 山水库主要特性见表2 1 n 们。 浙江大学工程硕士学位论文 青山水库提高汛限水位可行性研究 图2 1 东苕溪水系及工程示意图 9 图2 2 流域内雨量站网布设图 浙江大学t 程硕士学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 表2 1青山水库主要特性表 序号及名称单位数量备注 一、水文 坝址以上流域面积 k m 26 0 3 多年平均径流量 亿f f i 4 7 5 多年平均流量m 3 s 1 5 1 设计洪水洪峰流量f f i 3 s 4 6 2 5 校核洪水洪峰流量 m 3 s8 3 4 8 二，水库 1 、水库水位吴淞高程 正常蓄水位 m2 5 o o 设计洪水位 m 3 4 4 0p - - 1 校核洪水位 m 3 6 8 7p = o 0 1 汛限水位( 梅、台汛) m2 5 0 0 发电死水位 m2 1 0 0 灌溉死水位 m1 9 o o 总库容亿m 3 2 13 正常库容亿i l l 3 o 3 6 防洪库容 亿i l l 3 1 2 1 设计洪水位时下泄流量f f i 3 s 4 4 0 0 校核洪水位时下泄流量 m 3 s5 4 4 3 三、电站 装机容量 m w2 5 2 设计水头 m 1 2 o 发电流量 m 3 s 5 4 5 多年平均发电量 万k w h1 13 0 四、主要建筑物及设备 1 、挡水建筑物 主坝坝型类均质坝混凝土防渗墙 地基特性壤土砂砾石 地震基本烈度 v i 坝顶高程 m3 8 1 0 坝顶宽度 m1 0 浙江大学工程硕士学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 表2 1 ( 续) 序号及名称单位数量备注 最大坝高 m2 4 1 上游坡度 1 ：2 0 下游坡度 1 ：2 o 高程2 6 0 m 以上 下游坡度 1 ：2 3 高程2 6 o m 以上 防浪墙高度 m 1 2 与防渗体相连 2 、泄洪闸 堰顶高程 m2 5 0 0 老泄洪道单宽 m7 7 共5 孔 新泄洪道单宽 m8 0 共5 孔 消能方式消力池消能 闸门型式弧形钢闸门 老闸门尺寸( 宽x 高) m m7 7x5 8 新闸门尺寸( 宽x 高) m m8 0 10 5 启闭机型式 2x1 5 t 卷扬式 台数 厶 1 0 口 3 、泄洪放空洞 型式压力隧洞 洞长 m2 0 3 8 5 洞径 m3 9 钢管衬砌 洞进口尺寸 m m3 2x4 0 进口底高程 m1 6 5 0 出口底高程 m1 1 0 0 设计最大下泄流量 m 3 s1 4 4 4 、副坝 坝顶高程 m3 8 o o 最大坝高 m 10 o 坝顶长度 m 8 4 5 坝顶宽度 m5 0 坡度 1 ：2 o 2 4 青山水库上游工程概况 近年来，为保护临安市政府所在地锦城镇的防洪安全，临安先后修建了里畈水 库和临安市城市防洪工程。里畈水库在青山水库上游，控制集雨面积83 k i n 2 ，是一座 浙江大学t 程硕士学位论文青山水库提高汛限水位可行性研究 以防洪为主，结合灌溉、发电、供水的中型水库。防洪保护对象主要为临安市城关 镇( 锦城镇) 和下游两岸农田、村庄。水库最大坝高7 2 m ，相应坝顶高程2 4 4 m ，坝顶 长2 7 0 m ，为细骨料砌石重力坝。坝顶开敞式溢流坝段长6 0 m ，堰顶高程23 8 7 m 。泄 洪洞( 兼发电输水洞) 直径4 m ，长2 2 5 m ，进口底高程2 0 0 m 。输水洞位于坝内，洞径 1 5 m ，长3 2 m ，进口底高程1 8 6 o m 。电站装机容量2 5 0 0 k w 。 临安市城市防洪工程主要是青山水库回水防洪堤，位于青山水库库尾，是解决 锦城镇城东3 3 3 7 m 高程以下地区防洪问题，设计防洪标准为5 0 年一遇。 2 5 青山水库下游河道工程概况 余杭通济桥及河段拓浚情况。青山水库坝址下游南苕溪至余杭水文站河段全长 1 2 5 k m ，临安市境内河道长7 6 k m ，其中上游5 1 k m 河道整治列入青山水库除险加固 工程，按2 0 年一遇设计，随同青山水库除险加固工程已完工；下游7 4 k m ( 临安境 内2 5 k m ，余杭境内4 9 k m ) 河道整治工程目前正在进行。通济桥扩孔退堤工程于2 0 0 4 年也已完工，设计最大流量为1 0 0 年一遇9 63 m 3 s ，相应洪水位1 1 3 8 m ，2 0 年一遇 洪水位为1 0 4 7 m ，相应流量7 13m 3 s 。 土桥湾河段及宣杭铁路1 0 9 号铁路桥扩孔情况。东苕溪余杭镇下游宣杭铁路跨 河1 0 9 号桥及土桥湾河段是阻水较为严重河段之一。苕溪流域综合规划和杭嘉 湖地区防洪规划要求铁路桥扩孔2 0 m ，以与上下游河道排洪能力相适应。根据规划 要求，在宣杭铁路1 0 9 号铁路桥扩孔的同时，对桥上下游河道进行拓浚。目前该项 工程已完工。 2 6 东苕溪流域主要防洪工程的联合控制运用 2 6 1 里畈水库 里畈水库梅雨期限制水位为2 3 6 7 m ，相应库容1 6 4 6 4 万m 3 ，台风期限制水位为 2 2 6 o m ，相应库容1 0 5 1 万i n 3 。设计洪水标准为5 0 年一遇，校核标准为5 0 0 年一遇， 防洪库容7 1 5 万i i l 川2 1 1 n2 1 。水库水位、库容、泄量关系见表2 2 。 里畈水库防洪调度原则为：汛期当库水位超过汛限水位就开闸泄洪，下泄流量 不超过2 0 0 m 3 s 。当库水位超过2 3 8 7 m 时，溢洪道和泄洪洞联合泄洪，泄水洞流量 不超过2 0 0i n 3 s 。 建库以来，最高库水位2 4 0 6 2 m ( 1 9 9 6 年6 月3 0 日) ，最大下泄流量3 7 1 m 3 s ( 1 9 9 7 年8 月1 9 日) ，该水库由临安市防指调度。 折江大学工程硕，l 学位论文青山水库提高汛限水位町行性研究 表2 2里畈水库水位、库容、泄量关系表 库水位库容 泄流量( i 1 13 s ) 库水位库容 泄流量( m 3 s ) ( m )( 万m 3 ) 溢洪道泄洪洞 ( m )( 万1 1 1 3 ) 溢洪道泄洪洞 2 0 01 6 02 3 61 6 0 2 42 2 9 2 2 0 52 6 52 3 71 6 6 5 22 3 1 5 2 l o4 0 52 3 81 7 2 9 22 3 3 o 2 155 7 62 3 8 71 7 7 5 6 o2 3 6 o 2 2 28 6 31 9 4 52 3 9 o1 7 9 5 32 1 4 2 2 49 5 51 9 9 3 2 3 9 51 8 2 9 29 3 1 8 2 2 610 5 12