第一节 水库调度规程
朱庄水库是以防洪灌溉为主,兼顾发电养殖的大型综合水利枢纽工程。在确保工程安全的前提下,最大限度地发挥其兴利除害效益,以满足国民经济各部门的需要,制定本规程。
水库调度计划及蓄水方案经上级批准后,应严格执行,如有特殊情况需要变更时,应会同有关部门提出修正意见,报主管部门审批。
编制水库年度运用计划,如发现调度实践累计的资料与原设计的依据有矛盾,并影响调度指标和原设计标准时,应会同有关部门综合分析论证以修改,推荐新的水库特征参数和动能指标,并报上级批准后,代替原有资料和指标。
1 水库调度规程编制原则
1.1 为保障水库大坝安全,促进水库综合效益发挥,依据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》、《水库大坝安全管理条例》等法律法规,编制本规程。
1.2 水库调度规程是水库调度运用的依据性文件,应明确水库及其调度依据、调度任务与调度原则、调度要求和调度条件、调度方式等。
1.3 水库调度规程编制以初步设计确定的任务、原则、参数、指标为依据。当水库调度任务、运行条件、调度方式、工程安全状况等发生重大变化,需要对水库调度文件进行修订时,应进行专题论证,并报原审批部门审查批准。特定条件下,应根据水库实际运用情况和工程安全运用条件,分析确定调度条件和依据,并经审查批准。
1.4 水库调度应坚持“安全第一、统筹兼顾”的原则,在保证水库工程安全、服从防洪总体安排的前提下,协调防洪、兴利等任务及社会经济各用水部门的关系,发挥水库的综合利用效益。
1.5 编制水库调度文件应收集与水库调度有关的自然地理、水文气象、社会经济、工程情况及各部门对水库调度的要求等基本资料,并对收集的资料进行可靠性分析和合理性检查。
1.6 水库调度文件应按“责权对等”原则明确水库调度单位、水库主管部门和运行管理单位及其相应责任与权限。
1.7 水库调度规程由水库主管部门和水库运行管理单位组织编制。水库主管部门和水库运行管理单位应委托有资质的设计或研究单位编制。
1.8 水库调度应采用成熟可靠的技术和手段,研究优化调度方案,提高水库调度的科学技术水平。
2 调度条件与依据
2.1 水工建筑物及金属结构安全运用条件
2.1.1 水工建筑物特性
朱庄水库枢纽工程由溢流坝、非溢流坝、泄洪底孔、发电洞、高低电站及南、北干渠渠首建筑物等组成。大坝为混凝土浆砌石重力坝。溢流坝布置在河床段,全长111m,分八、九、十共三个坝段,溢流堰堰顶建闸6孔,单孔净宽14m,堰顶高程243.00m,为克-奥(Ⅱ)型曲线。非溢流坝布置在两岸,由左岸非溢流坝段和右岸非溢流坝段组成,坝顶全长544m,坝顶高程261.68m,坝顶宽6m;左岸非溢流坝段坝顶长194.5m,在坝轴线桩号0+218m处设拐点,拐角26°00′38″,右岸非溢流坝段坝顶长238.5m。泄洪底孔布设在河床溢流坝段(八、九、十坝块)的3个中墩内,共设3孔,进口底高程210.00m,孔口尺寸为2.2m×4m,底孔下游以曲线段与溢流面平顺衔接。消力池分二级,全长137.2m,宽110~120m;一级消力池长90.2m,为复式梯形断面,中间底槽底部高程186.00m,两侧高程193.00m,边墙顶高程211.00m;二级消力池长47m,底高程187.50m,边墙顶高程206.50m,尾坎顶高程190.50m。发电洞中心桩号为0+395m,进口底高程212.95m;发电洞管道分主管道和高低机组支管道,主管道管径4.1m,高机组岔管管径1.5m,底机组岔管管径1.75m,均为压力钢管道。电站为坝后引水式季节性电站,分高低机组,其中高机组装机2台,装机容量2×500kW,低机组装机2台,装机容量3830kW,总装机容量4830kW。南灌渠渠首与电站高机组尾水池和灌溉阀的尾水池相接,渠首底高程215.40m;北灌渠渠首位于一级消力池末端北边墙上,渠首底高程195.50m。
2.1.2 金属结构设备的特性
朱庄水库大坝金属构建主要包括溢流坝弧形闸门和启闭机、泄洪底孔工作闸门和启闭机、泄洪底孔事故检修闸门和启闭机、输水发电洞进口拦污栅门和启闭机、输水发电洞事故检修闸门和启闭机、北灌溉渠首工作闸门和启闭机、南干渠闸门等。
表6-1 溢流坝弧形闸门和启闭机主要技术参数
表6-2 泄洪底孔工作闸门和启闭机主要技术参数
表6-3 泄洪底孔事故检修闸门和启闭机主要技术参数
表6-4 输水发电洞进口拦污栅门和启闭机主要技术参数
表6-5 输水发电洞事故检修闸门和启闭机主要技术参数
表6-6 北灌溉渠首工作闸门和启闭机主要技术参数
南灌渠引水支管出口设梳齿碟阀控制流量和检修闸阀。碟阀传动方式为电动,闸阀传动方式为手动。渠底高程为215.40m。
2.1.3 水库工程安全监测与巡视检查
2.1.3.1 水库工程险情监测内容、方式及频次
(1)巡查的部位。为了更及时地发现险情、应对险情,水库在汛期(特别是高水位或水位急剧抬升期间)重点对以下部位进行监测、巡查。①坝顶。②坝址及下游两侧山体岸坡。③迎水坡。④溢流面。⑤灌浆廊道。⑥位移测点。⑦左、右岸坝肩。
(2)巡查内容。①检查坝下游两侧岸坡有无松动岩体,特别是连降大雨期间,应加密检查。②对坝体出现的较大裂缝进行详测,重点关注有无异常发展。③对坝体排水管、坝基排水孔渗水量进行测量,检查水量和水质有无异常。④坝内廊道内渗水严重部位巡查,检查渗水量和水质有无异常。⑤观测大坝位移测点,严密监视其变化情况有无异常。⑥查看左、右岸坝肩有无异常绕渗和开裂现象。⑦查看闸墩尾翼和坝身结合部位有无开裂现象。⑧检查迎水坡有无裂缝、剥落、冲刷、水面有无异常等现象。
(3)巡查方式、频次。巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查三类。日常巡视检查包括月检查和季度检查。
日常巡视检查:由观测工结合观测对建筑物进行检查,一般每月不少于两次,可在每月5日、20日进行;季度检查由主管科领导组织,可在每季度末的20日进行。若有特殊情况,检查时间可顺延5日。
汛期高水位时应增加次数,特别是出现大洪水时,每天应至少一次。
年度巡视检查:每年的5月、10月即汛前汛后,由工管科科长组织有关人员对大坝、输水洞、溢洪道等建筑物和机电设备进行巡视检查。
特别巡视检查:在遭遇特大暴雨、大洪水、地震、持续高水位、水位骤升骤降、大流量下泄、爆破等可能造成工程发生异常情况,以及正常运行中工程出现异常现象时,由施工项目部与管理处主管工程领导及时组织相关科室和工程技术人员进行特别检查,提出处理意见,必要时组织专人对出现险情的部位进行连续监视,报主管部门复查,并做出鉴定。
2.1.3.2 巡查结果处理程序
监测巡查结果分为一般险情、中度险情、特大险情,按下列程序处理。①一般险情。由管理处防汛抢险小组主要负责成员进行会商。②中度险情或特大险情。由防汛抢险小组组长上报水库防汛指挥部办公室主任或副主任,由指挥长或副指挥长主持组织有关人员进行会商,并进行处理。
当工程出现一般险情和中等险情时,险情巡查组应在4h内将该等级险情的具体部位、规模、程度和发展情况预测等内容以口头或电话形式向水库防汛指挥部常务副指挥长和防办主任汇报。
当工程出现重大险情对工程安全造成威胁时,险情巡视组应立即向水库防汛指挥部和防办主任汇报,防汛办在4h内向防汛指挥部指挥长和市防办报告,并防汛办于每日9时向市防办通报情况。
2.2 水库运行参数及主要指标
水库特性及工作指标主要包括水文特征、水库特性、非溢流坝和溢流坝、泄洪底孔、放水洞、发电洞、下游情况等。表6-7为朱庄水库特征及工程指标。
表6-7 朱庄水库特性及工程指标
3 防洪调度
3.1 调度任务与原则
3.1.1 影响范围内有关情况
朱庄水库防洪保护的城镇及重要工矿区有:邢台市、沙河市、邢台煤矿、邢台电厂、南和县、任县、巨鹿、隆尧、宁晋等,共9个市镇,57个乡镇,128万人口,116.7万亩耕地,工农业产值89亿元。保护交通线路有:京广铁路、107国道、京深高速公路。
朱庄水库下游沙河河道的设计防洪标准采用10年一遇,安全泄量为1100 m3/s,南澧河河道的设计防洪标准采用20年一遇,安全泄量为1800m3/s,京广铁路桥安全泄量为8730 m3/s。
3.1.2 水库调度任务
在确保大坝安全的条件下,多蓄水、多灌溉、多发电、多收益。
合理安排水库的蓄、泄、供水方式,实行水库的统一调度,并使防洪、工农业供水、发电达到最优配合。确保下游京广铁路及邢台市的安全,减免下游农田洪灾损失。不断提高水库综合利用最佳效果和水库调度管理水平。
3.2 防洪调度方式
3.2.1 朱庄水库调度方案的变化
朱庄水库建成后运用方式分为初期运用和正常运用两个阶段,自1976年汛期拦洪蓄水至1989年为初期运用阶段,期间经历了1982年和1988年较高洪水位的考验。
根据水库初期运用情况及对观测资料的分析,经省水利厅批准,水库自1990年起开始转入正常调度运用阶段。
正常调度运用阶段水库特征水位为:死水位220.00m,汛限水位237.10m,汛后最高蓄水位251.00m。水库调度方式为:5年一遇3天洪量不泄,库水位达到248.20m;5~10年一遇洪水,库水位超过248.20m,与区间凑泄1100 m3/s;10~20年一遇洪水,库水位超过248.20m,水库泄洪700~1300 m3/s,与区间凑泄1800m3/s;20年以上洪水,库水位超254.60m时,溢流坝闸门开启敞泄。
按上述运用方式既要结合预报,又要预知区间来水才能凑泄,在实际运用中很难掌握。因此,1992年仍维持朱庄水库能达到100年一遇的条件下,重新确定朱庄水库的调度运用方式控制条件改为:
起调(汛限)水位237.10m,5年一遇3天洪量不泄,水位248.20m;10年一遇洪水限泄700 m3/s,水位252.15m;20年一遇洪水限泄1300 m3/s,水位255.77m,超过20年洪水敞泄。
“96·8”洪水后,对朱庄水库汛期调度方式重新进行了研究,因水库1997年前主汛限水位237.10m,水位较低。1997年对水库调度运用方式进行了修订,并报国家防总批准后执行。修订后的调度运用方式为:汛限水位242.00m;小于5年一遇洪水与区间错峰前不泄,控制水位245.90m,错峰后控泄流量200m3/s,水位控制在245.00~248.70m;遇5~10年一遇洪水,限泄流量700m3/s,控制水位248.70~251.50m;遇10~20年一遇洪水,限泄流量1300m3/s,控制水位251.50~254.70m;遇20~100年一遇洪水,限泄流量3265m3/s,控制水位254.70m;遇大于100年一遇洪水,所有泄洪设施泄洪。
2000年7月4日河北省防汛抗旱指挥部办公室以冀汛办字〔2000〕47号文下发“河北省大型水库2000年汛期调度运用计划”的通知,将朱庄水库汛限水位调整为243.00m。小于5年一遇洪水与区间错峰前不泄,控制水位246.70m,错峰后控泄流量200 m3/s,水位控制在246.70~249.40m;遇5~10年一遇洪水,限泄流量700 m3/s,控制水位249.40~252.10m;遇10~20年一遇洪水,限泄流量1300 m3/s,控制水位252.10~255.20m;水位超过255.20m,原则上不限泄。
3.2.2 2013年朱庄水库汛期调度运用计划
因朱庄水库除险加固尚未竣工,经和市防办沟通,2013年调度运用计划仍按2012年省防办批准调度运用计划执行。2013年主汛期汛限水位为239.00m。5年一遇洪水,限泄200 m3/s,水位控制在239.00~244.51m;遇5~10年一遇洪水,限泄流量700 m3/s,控制水位244.51~248.16m;遇10~20年一遇洪水,限泄流量1300 m3/s,控制水位248.16~252.41m;水位超过252.41m,原则上不限泄。
在汛期中,只要泄洪,均应首先用于发电,以获得较多的电能。主汛期以后的洪水,均按实测降雨作短期预报进行洪水调度,不得任意开闸放水。当库水位已达汛后最高蓄水位,而又出现暴雨威胁大坝时,应及时按上述方式调度。
3.3 应对不同标准洪水时的应急措施
当发生标准以内的洪水时:①按照省批的调度运用计划及市防办的调度指令进行洪水调度。②动力保障组坚守岗位,当外动力发生故障时,马上启动备用电源。③水文组和水情调度组做好水雨情的测报和预报,并将测报结果及时上报市防办。④通信组确保电话、电台、移动及卫星等通信的畅通,确保汛情的及时上报及上级调度指令的及时下达。⑤险情巡查组要加强对大坝的巡视检查,发现异常及时上报。⑥其他各职能组都要上岗待命。
当发生超标准洪水时:①当水库发生超标准洪水时,请示上级防办采取预泄措施,启用所有的泄洪设施,降低库水位,按照省、市防办的调度指令进行洪水调度。②动力保障组坚守岗位,当外动力发生故障时,马上启动备用电源。③水文组和水情调度组做好水雨情的测报和预报,并将测报结果及上报市防办。④通信组确保电话、电台、移动及卫星等通信的畅通,确保汛情的及时上报及上级调度指令的及时下达。⑤水库抢险队待岗工作,一旦险情出现,利用编织袋、草袋等砂袋封堵坝顶溢流坝段、配电室、启闭室、电梯楼、泄洪底孔检修闸门启闭机室等进口,以保证坝上机电设备、廊道启闭机室不被水淹,能够正常运行。⑥巡查组要加强对大坝的巡视检查,发现异常及时上报。⑦其他各职能组上岗工作。
4 供水调度
4.1 调度任务与原则
水库供水任务主要是满足城镇用水、工业供水、灌溉供水,在条件满足的情况下应尽量满足各个对象的用水需求。
结合水资源状况和水库调节性能,水库供水任务的优先次序为城镇供水、工业供水、灌溉供水。
节约与有效利用水资源;发生供水矛盾时,优先保障生活用水。
4.2 调度方式
结合水库实际情况当水位高于220.00m时应尽量满足城镇生活用水、工业供水、农业供水;当水位低于220.00m时应停止农业供水,以保证城镇生活用水和工业供水。
朱庄水库承担城镇供水、工业供水、农业供水等多目标供水任务,为保证各供水对象的用水权益,应提前统计各供水对象下一年度用水量,制定供水计划,以便合理调度。
特殊干旱年应结合实际情况制作新的应急供水方案和相应的调度原则和方式,当供水不能满足要求时,应尽量减小破坏深度。
5 泄水闸门调度规程
5.1 泄水闸门的泄水能力
5.1.1 溢流坝弧形门泄水计算成果
弧门全开流量公式:
式中:ε为侧收缩系数,0.95;m为流量系数,0.46;g为重力加速度,9.8m/s2;n为闸门孔数,6孔;b为单孔净宽,14m;H为堰上水头,H=H水位-243m。
流量系数与这些影响堰流过流能力的因素除与堰上水头H有关外,还与堰高、堰顶边缘的进口形状等边界条件有关。因此,不同类型、不同高度的堰其流量系数m是不尽相同的。表6-8为朱庄水库溢流坝全开泄泄量表。
表6-8 溢流坝全开泄量表
续表
弧门局部开启流量公式:
式中:e为开启高度,m;b为单孔净宽度,m;H为水头高度,H=VH水位-243m;g为重力加速度,9.8m/s2。
当e/H>0.75时,则溢流堰在局部开启下为汇流的过渡区。
表6-9为朱庄水库溢流堰在闸门不同开启高度的下泄量。
表6-9 溢流堰在闸门不同开启高度的下泄量
续表
5.1.2 溢流底孔弧门泄流计算
5.1.2.1 泄洪底孔闸门全开情况下的泄量计算
单孔闸流量:
式中:μ=0.885;A为单孔面积,A=2.2×4=8.8(m2);H为计算水头,H=VH水位-VH中心,VH中心=210+a/2=212m;g=9.8m/s2。
单孔汇流:
式中:b=2.2m;m=0.355;g=9.8m/s2;H=VH水位-210m。
泄洪底孔二孔全开泄量:
泄洪底孔三孔全开泄量:
表6-10为朱庄水库泄洪底孔全开时泄流量。
5.1.2.2 泄洪底孔单孔闸门局部开启的泄量(只计算孔流流态)
式中:μ为流量系数,0.855;B为水流收缩断面处的底宽,2.2m;e为闸门开启高度,m;ε为孔口出流垂直收缩系数;其他符号意义同前。
表6-10 泄洪底孔全开时泄流量
表6-11为朱庄水库泄洪底孔闸门局部开启下泄流量。
表6-11 泄洪底孔闸门局部开启下泄流量表
5.2 泄洪闸门的启闭制度
水库调度人员根据水库水情决定泄洪闸门的开闭,并根据工程管理科提供的闸门启闭程序,开具大坝闸门操作通知单,经主管科长、主任签发后,由闸门组安排人员按时操作。通知单应包括启闭时间、孔数、启闭高度等。
在泄洪闸门开启前20min,要通知防汛办公室当班人员鸣警报。预备报警5min连续短声,预备报警后,15min开启闸门,开启时鸣一声长笛。
闸门启闭时,操作人员发现下游出现异常情况时,有权临时决定终止启闭,待情况正常后再操作。但事后应及时将闸门的实际启闭起始时间报调度值班人员。
溢流坝大弧门的启闭方式应按二、五,三、四,一、六的次序同步开启。以相反的顺序同步关闭,泄洪底孔的闸门应自中孔开始向两侧运用,并按相反顺序关闭。
闸门操作人员,在闸门运行期间,必须按现行闸门启闭规程进行操作。
6 发电调度
发电调度根据发电机组特性确定,主要项目有最大水头、最小水头、设计水头、设计流量和单机容量等。表6-12为发电机组特性表。
表6-12 发电机组特性表
7 综合利用调度
朱庄水库的防洪任务是:在确保大坝安全的前提下,保护邢台、沙河、邢台煤矿、邢台电厂、南和、任县、巨鹿、隆尧、宁晋等县128万人口和116.7万亩耕地以及京广铁路、107国道、京深高速公路等的防洪安全。
依据《河北省防洪规划总报告》,朱庄水库下游河道的规划治理标准为10年一遇,河道安全泄量为1100m3/s,水库控泄流量700m3/s;南澧河河道规划治理标准为20年一遇,河道安全泄量1800m3/s,水库控泄流量1300m3/s,在水库实际运用中,根据上下游雨情、水情实际情况,合理调度,为下游防洪安全起到重要作用。
正常来水或丰水年,在确保大坝安全的前提下,按照水库调度任务的主次关系及不同特点,合理调配水量。
枯水年,按照区分主次、保证重点、兼顾其他、减少损失、公益优先的原则进行调度,重点保证生活用水需求,兼顾其他生产或经营需求,降低因供水减少而造成的损失。
综合利用调度应统筹各目标任务主次关系,优化水资源配置,按“保障安全、提高效益,减小损失”的原则确定各目标任务相应的调度方式。
8 水库调度管理
水库水情调度科负责制定水库调度计划、下达水库调度指令、组织实施应急调度等,并收集掌握流域水雨情、水库工程情况、各用水单位用水需求等情报资料。
水库主管部门和运行管理科室负责执行水库调度指令,建立调度值班、巡视检查与安全监测、水情测报、运行维护等制度,做好水库调度信息通报和调度值班记录。
水库调度各方应严格按照水库调度文件进行水库调度运用,建立有效的信息沟通和调度磋商机制;编制年度调度总结并报上级主管部门;妥善保管水库调度运行有关资料并归档。
按水库大坝安全管理应急预案及防汛抢险应急预案等要求,明确应对大坝安全、防汛抢险、抗旱、突发水污染等突发事件的应急调度方案和调度方式。
9 附则
本水库调度规程内容可根据水库调度任务、运行条件、调度方式、工程安全状况发生重大变化和特殊需要,对水库调度规程进行修订时。应报原审批部门审查批准。
本水库调度规程由水库调度单位负责解释。
本水库调度规程的实施时间为该工程批准之日起执行。