坂头水库汛期防洪调度运用计划.doc

坂头水库
汛
期
防
洪
调
度
运
用
计
划

二○一○年三月

坂头水库汛期防洪调度运用计划
一、水库基本情况
1、水文气象
石兜（坂头）水库所在地属南亚热带海洋性季风气候区，全年温湿多雨，四季温和，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温为21.8℃，全年近于无霜，历年最高温度38.5℃，历年最低温度为-1.0℃。年平均最大风速14.5m/s。空气中湿度大，平均相对湿度达到78%。流域降雨类型主要为台风雨和峰面雨，年均径流系数为0.6，3～6月份以峰面雨为主，特别在每年的5～6月，由于受太平洋暖湿气团和北方南下冷气团在我省上空交绥而成的峰面影响，常会带来强降水天气（暴雨），给本流域造成洪涝灾害；7～9月份受太平洋台风登陆影响，常形成台风型暴雨，也是该流域成灾的主要雨型。
根据市专业气象台2009年11月30日发布的（气候预测201001号）2010年重要季节气候趋势展望：预计2010年市总雨量偏少。冬季降雨量略偏多；春季降雨量偏少；春播期降雨量偏少；梅雨季降雨量偏少台风季降雨量略偏少。影响厦门的台风或热带风暴3～4个，比常年略偏少，其中严重影响的有1个。
2、流域特性
坂头水库所在的河流为苎溪东溪，发源于戴云山的老寮仑山麓，位于东经117°57～118°03′和北纬24°40′～ 24°46′之间，主河道长度13.05km，主河道平均坡降18.10‰，区间主河道长度3.53km，区间主河道平均坡降25.0‰。河流呈西北至东南走向，所经之处在坂头水库以上为山谷，以下则为平原地区；流经后溪镇上房村同西溪汇合后，经后溪农场注入杏林湾水库至集美水闸后汇入大海。苎溪河流属于南方山溪性雨洪河流，溪流源短流急，洪水来势凶猛，一次洪水过程仅2—3天，汇流时间仅1－2小时。
3、工程概况
坂头水库于1956年7月建成，与石兜水库为库套库相距很近，大坝总控制流域面积67.3 km2，其中上游石兜水库大坝控制流域面积59.3km2，坂头水库与石兜水库区间流域面积8.0km2。水库建设时设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇经保坝复核后，现有设计标准为1000年一遇校核。本次安全鉴定复核设计洪水重现期为50年一遇，相应洪水位为23.21m，相应库容为610.05万m3；复核校核洪水重现期为1000年一遇，相应洪水位为24.50m，相应库容为744.64万m3；正常蓄水位21.36m，相应库容435.78万m3；死水位13.76m，死库容18.02万m3。
坂头水库工程由原晋江专署建设科设计，坝型为均质土坝。坝顶高程26.76m，最大坝高19.0m，坝顶宽6m，坝顶长180m，坝顶上游侧设防浪墙，墙顶高程27.76m；迎水坡在高程17.26m设一平台，平台以上为干砌石护坡，以下为土坡，迎水坡坡比从上至下依次为13.37、1:3.5；背水坡设有三个平台，高程分别为21.40m、16.97m、12.25m，高程12.25m平台以上为混凝土预制块护坡，背水坡坡比从上至下依次为1:2.27、1:2.90、1:3.04、1:2.0；坝脚处设堆石排水棱体。坝址处砂卵石层较厚，坝基防渗采用粘土铺盖，在坝址上游设160m长粘土铺盖，铺盖末端设有粘土截水墙。
溢洪道由原左岸山坡开挖而成，为明渠式宽顶堰，未设置闸门，自由溢流。堰顶高程21.36m，进口处总净宽88.0m。溢洪道全长315.8m，其中引渠长150m，陡坡泄槽长150m，消力池长15.8m，陡坡泄槽首部过流净宽65.10m，坡度由上至下分三级，坡比分别为1:15.21、1:10、1:6.85，陡坡段后接消力池，池宽32.1m，池深3.67m，目前，消力池后有一游泳池，原为部队所建现已停用，可作为二级消力池使用。溢洪道基础为砂壤土，陡坡段首端设浆砌块石截水墙。水库变压器为80kva。
水库输水建筑物包括左、右放水涵洞和坂集管道，左、右放水涵洞均为浆砌石拱涵，底高程分别为14.72m和14.03m，断面分别为1.2×1.5m、1.2×1.8m。左放水涵洞后接左干渠，左干渠经后溪通达集美，全长计21km，设计流量3.5m3/s，左干渠现已停用,大部分渠段已毁坏；右放水涵洞后接右干渠，右干渠经二农、灌口到杏林水厂，全长18km，设计流量2.5m3/s，部分水量用于沿途农田灌溉；1984年6月建成直径1.2m、长14.3km的坂集输水管道，经后溪到达集美水池，设计流量1.5m3/s，源水经集美抽水站加压抽水过高集海堤管道至岛内。
4、坂头水库工程特性（见附表）
二、水库大坝安全运行情况
1、工程运行管理
坂头水库目前大坝坝体、溢洪道、放水涵洞等运行情况均较好，从大坝50多年的运行情况看，大坝质量基本能够满足现状防洪标准和灌溉等要求。
⑴、2003年6月28日坂头水库管理处改为坂头水库管理所，上级主管部门是市政园林局。
⑵、据1960年至2009年的观测资料统计，坂头水库年均降水量1543mm。1990年受12号、18号台风影响，坂头水库雨量站测得年降雨量创下历史新高为2385mm，最低年降水量是1962年的899mm。1996年8月1日，坂头水库24小时、三天最大降雨量曾达到291.1mm和40.7mm。
2、工程安全状况分析评价
坂头水库总库容在0.10～0.01亿m3之间，依据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，坂头水库工程等别为Ⅳ等，工程规模为小（1）型，水库大坝、溢洪道等主要永久性建筑物级别为4级，消力池等次要建筑物级别为5级建筑物。
⑴、在2001年，为了确保大坝安全，根据《水库大坝安全评价导则》，由省水利厅水利管理技术中心对坂头水库大坝分为十个专题进行安全评价，即：现场安全检查、工程质量评价、运行管理评价、防洪标准复核、大坝结构安全、渗流安全分析、抗震安全复核、金属结构安全、大坝安全综合评价。
经专家组综合论证认为：坂头水库的大坝、溢洪道和输水管道施工质量较好，现场检查结果正常，大坝未发现危及安全的裂缝，在各工况条件下坝体渗流正常、抗震复核满足规范要求，溢洪道和输水涵洞亦未发现不稳定情况，各种启闭闸门以及设备运行正常；复核洪水标准满足规范要求，溢洪道泄洪能力满足设计要求，水库机构设置合理，运行管理制度比较健全，配备了完善的水文自动测报系统，保证了水库大坝的良好状态。因此，水库大坝被评定为一类坝。
⑵、2007年由明兴水利水电勘测设计有限公司，再次进行了新的大坝鉴定，经专家综合论证认为：坂头水库大坝各专项安全性级别均达到A级和B级，大坝工程质量合格，大坝运行管理较好，参照《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000），大坝安全综合评价为二类坝。
⑶、工程存在的主要防洪安全问题：
a、石兜（坂头）水库安全测报设施不完善；
b、大坝观测系统的观测项目和观测设备不完善。
3、水雨情遥测系统
石兜水库与坂头水库共同设置水文测报系统，于1956年设水文站，1996年建成水文自动测报系统，2002年实现联网，联网后，省、市、区均可以收到系统信息。系统组成有：中心站1处，雨量站3处，水位雨量站3处，水位站3处，流量站1处。中心站设在坂头水库管理所办公楼内，雨量站设于黄地村、许庄、新岭村，水位雨量站设于坂头水库坝头、石兜水库坝头、牛孚，水位站设于集美渠道、杏林渠道、坂头水库右干渠，流量站设于坂集管道控制室。水文自动测报系统不具有洪水预报和调度功能，且坂头水库大坝变形、渗流观测设施还未设置自动测报系统。
三、水库大坝防洪情况
1、水库特征曲线和水库防洪标准
1999年水文水资源勘测分局重新测量和率定的水位库容曲线:
坂头水库水位～库容曲线表
水库水位（m）
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
库容（万m3）
3.30
9.19
2142
41.45
72.59
115.71
172.01
水库水位（m）
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
库容（万m3）
241.04
320.46
404.33
493.34
589.39
691.15
798.53
根据宽顶堰的淹没溢流的公式，可得坂头水库水位与下泄流量关系:
坂头水库库水位~下泄流量关系表
库水位
（m）
堰前水头
H0（m）
流量系数
m
侧收缩系数
σc
淹没系数
σs
流量
（m3/s）
21.36
0.00
0.000
0.000
0.00
0.00
21.50
0.14
0.38
0.99
0.40
3.09
21.75
0.40
0.38
0.99
0.40
14.54
22.00
0.66
0.38
0.98
0.45
34.97
22.25
0.93
0.38
0.98
0.50
64.41
22.50
1.19
0.38
0.98
0.55
102.72
22.75
1.46
0.38
0.98
0.55
140.24
23.00
1.73
0.38
0.98
0.56
184.39
23.25
2.00
0.38
0.98
0.60
245.34
23.50
2.27
0.38
0.98
0.61
301.19
23.75
2.54
0.38
0.98
0.62
363.17
24.00
2.81
0.38
0.98
0.63
429.89
24.25
3.08
0.38
0.98
0.64
497.47
24.50
3.36
0.38
0.97
0.64
567.29
24.75
3.62
0.38
0.97
0.65
648.31
⑵、1987年的相关资料是在1987年12月由市水利局编制的《市水利水电工程资料汇编》中查得的：
坂头水库入库洪水洪峰流量计算成果表
（区间同频率，石兜水库相应）
时间
项目
1987年
2002年
安全鉴定
本次安全鉴定
流域
参数
控制流域面积（km2）
67.3
67.3
67.3
主河道长度（km）
/
22.8
15.47
河流平均坡降（‰）
/
5.7
13.5
设计
设计标准（年）
50
50
50
24小时暴雨量（mm）
323
314.6
286.5
洪峰流量（m3/s）
431.0
308.3
302.3
洪水总量（万m3）
/
/
1928.0
校核
设计标准（年）
1000
1000
1000
24小时暴雨量（mm）
776
476.2
418.7
洪峰流量（m3/s）
1150
537.9
670.0
洪水总量（万m3）
/
/
2817.9
2007年坂头水库大坝安全鉴定的各频率入库设计洪水过程线，详见下表：
坂头水库各频率入库设计洪水过程线 单位：m3/s
（石兜水库同频率，区间相应）
t（h）
区间相应洪水
石兜水库下泄流量
坂头水库入库洪水
P=0.1%
P=2%
P=5%
P=0.1%
P=2%
P=5%
P=0.1%
P=2%
P=5%
0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
3
3.2
2.5
2.0
0.8
0.4
0.4
4.0
2.9
2.4
6
8.0
5.9
4.8
3.2
2.0
1.6
11.2
7.9
6.4
7
8.8
6.2
5.1
4.5
2.8
2.2
13.3
9.0
7.3
8
11.0
7.8
6.4
6.4
3.8
3.0
17.4
11.6
9.4
9
12.0
8.2
6.7
9.1
5.0
4.0
21.1
13.2
10.7
10
14.4
9.9
8.0
12.3
6.9
5.2
26.7
16.8
13.2
11
16.2
10.9
8.9
16.3
9.2
7.0
32.5
20.1
15.9
12
19.7
13.4
10.9
22.2
11.9
9.2
41.9
25.3
20.1
13
23.7
16.0
13.0
29.8
15.1
11.8
53.5
31.1
24.8
14
33.0
21.6
17.5
42.2
21.2
15.5
75.2
42.8
33.0
15
53.4
33.8
27.2
92.1
32.1
23.6
145.5
65.9
50.8
15.5
83.5
50.5
40.5
96.3
43.3
31.5
179.8
93.8
72.0
16
87.3
29.9
23.2
130.5
92.4
49.0
217.8
122.3
72.2
16.5
86.7
45.0
35.8
169.6
97.7
93.1
256.3
142.7
128.9
17
78.5
47.3
37.9
170
111.9
95.8
248.5
159.2
133.7
18
52.0
33.5
27.0
170
134.2
99.2
222.0
167.7
126.2
19
42.2
29.1
23.6
170
142.9
106.6
212.2
172.0
130.2
20
35.3
25.2
20.5
170
145.3
109.1
205.3
170.5
129.6
21
30.2
21.9
17.9
170
144.3
107.7
200.2
166.2
125.6
22
25.9
18.9
15.4
170
141.6
105.4
1959
160.5
120.8
23
23.4
17.3
14.2
170
137.8
102.4
193.4
155.1
116.4
24
20.9
15.7
12.9
170
133.3
99.1
190.9
149.0
112.0
25
18.1
13.6
11.2
170
128.3
98.3
188.1
141.9
109.5
26
15.9
12.1
10.0
170
123.0
96.7
185.9
135.1
106.7
28
11.8
8.9
7.5
170
112.5
94.9

181.8
121.4
102.4
30
7.6
5.8
5.0
170
101.8
93.0
177.6
107.6
98.0
32
6.3
4.9
4.3
170
97.5
57.3
176.3
102.4
61.6
35
5.1
4.0
3.6
170
94.7
53.6
175.1
98.7
57.2
40
5.3
4.4
4.0
141.1
57.8
48.9
146.4
62.2
52.9
45
5.1
4.1
3.9
107.1
50.2
42.4
112.2
54.3
463
2、水库上、下游情况
坂头水库还担负着下游12万人、1万亩耕地以及公国道、大学城、杏林湾水库、园博园和国防设备的防洪任务。坂头水库下游的后溪流域河道在2006年经过加固改造后，现有防洪标准为20年；杏林湾及园博园的防洪标准为50年一遇；苎溪河道20年一遇，允许过流量为793立方米/秒，但未明确限制坂头水库的最大泄流量。
3、上年度控制运用情况
2009年是个枯水年，坂头降雨量914毫米少于多年平均值1543mm，为建库以来的最少年份之一。上半年虽有两个台风影响厦门市，但带来降雨量不大，下半年没有台风影响，具体是1-2月份偏枯，3-4月份正常，5月偏枯，6-7月份正常，8-9月份偏旱，10月份没有降雨，11-12月份正常，由于2008年秋冬春三季连旱，加上今年降雨量偏少，石兜（坂头）水库来水仅有1907万m3，远低于多年平均量6500万立方米，为历年来的最枯年份，上游石兜水库年初水库库容就不多，造成水库水质严重恶化，全年供水量仅2338万m3，效益水量1769万m3。
根据厦门市水利局对汛限水位的批复，坂头水库2009年汛限水位为21.36m，在进入汛期尽量通过渠道、管道多供水，如遇特殊情况超过汛限水位，过后应根据天气和不影响下游排涝的情况下，最大限度向外排放，使水位尽快回落到汛限水位以下。
四、洪水调度原则
防洪调度的任务是确保工程安全，利用防洪库容或调洪库容拦蓄洪水、削减洪峰、减免洪水灾害，有效处理防洪与兴利的矛盾，充分发挥水库的综合效益。
1、汛期划分
根据厦门市防洪防台风应急预案规定，4月15日至10月31日为汛期，其中7、8、9月为主汛期。
2、洪水调度原则
坂头水库溢洪道无闸门控制。坂头水库的正常蓄水位21.36m，汛限水位为21.36m，相应的防洪库容为436万立方米，起调水位采用汛限水位21.36m，当水库库水位超过堰顶高程21.36m，自由溢流。
3、调洪演算成果
根据坂头水库入库设计频率洪水过程线（区间同频率，石兜水库相应）、水位~库容关系曲线、水位~泄量关系曲线，进行调洪演算，调洪成果见下表：
坂头水库调洪演算成果表
洪水标准
最大下泄流量（m3/s）
库水位
（m）
相应库容
（万m3）
备 注
1000年一遇（P=0.1%）
327.3
23.74
663.81
起调水位为21.36m
50年一遇（P=2%）
189.2
23.05
594.31
20年一遇（P=5%）
149.0
22.82
571.96
水库在汛期要加强管理和合理调度，密切注意台风的动态、暴雨的形成和暴雨强度，并依据降雨实况作出调度方案。由于坂头水库下游的后溪流域河道在2006年经过加固改造后，现有防洪标准为20年一遇，允许过流量为793立方米/秒，根据典型年水库调洪演算成果，若水库出现 1000年一遇的洪水时可能对下游的防洪或大坝安全造成影响时，届时将提请市防汛抗旱指挥部进行调度决策或启用石兜坂头水库防汛抢险应急预案（另报）。
坂头水库工程特性表
水库名称
坂头水库
设计单位
晋江专署
建设科
主坝
坝型
均质土坝
管理机构名称
坂头水库管理所
施工单位
民众投工投劳
坝顶高程
26.76m
主管部门
厦门市市政园林局
开工日期
1955年11月
防浪墙顶高程
27.76m
所在地点
集美区后溪镇
竣工日期
1956年6月
最大坝高
19m
所在河流
苧　溪
高程基准面
85国家高程
坝顶长度
180m
区间集水面积
8km2
区间主河道长
3.53km
坝顶宽度
6.0m
水
文
特征
多年平均降水量
1478mm
基本地震烈度
Ⅶ度
原设计坝坡
1:2.5,1:3.0
1:2.5,1:2.5,1:1.2
多年平均径流量
/
设计地震烈度
Ⅶ度
实测坝坡
1:3.37,1:3.5;
1:2.27,1:2.9,
1:3.04,1:2.0
原设计水文特征
保坝设计
重现期
50年
本次复核水文特征
设计
重现期
50年
副坝
坝型/座数
/
洪峰流量
431m3/s
洪峰流量
302.3m3/s
总长度
/
下泄流量
148 m3/s
下泄流量
235.5 m3/s
最大坝高
/
保坝校核
重现期
500年
校核
重现期
1000年
坝顶宽度
/
洪峰流量
582m3/s
洪峰流量
670m3/s
原设计坝坡
/
下泄流量
258 m3/s
下泄流量
567.3m3/s
实测坝坡
/
水库
特征
校核洪水位
22.86m
校核洪水位
24.50m
溢洪道
型式
开敞式宽顶堰
设计洪水位
22.48m
设计洪水位
23.21m
堰顶高程
21.36m
正常蓄水位
21.36m
正常蓄水位
21.36m
净宽
88m
死水位
13.26m
死水位
13.76m
最大泄量
585.2m3/s
总库容
521万m3
总库容
744.64万m3
消能型式
底流+高跌坎
其中
调洪库容
161万m3
其中
调洪库容
308.86万m3
启闭设备
/
兴利库容
356万m3
兴利库容
417.76万m3
放水涵洞
型式
浆砌石箱涵
死库容
4万m3
死库容
18.02万m3
断面尺寸
1.0×1.3m,
1.2×2.0m
工程效益
有效灌溉面积
1万亩
管理情况
管理体制
企业管理
进口底高程
14.72m,14.03m
最大实灌面积
1万亩
管理职工人数
39人
闸门型式
直升铸铁闸门
可养鱼面积
/
其中技术人员
10
最大泄量
3.5m3/s,2.5m3/s
年发电量
/
管理用房面积
/
启闭设备
手电两用启闭机

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