黄材水库防洪调度对宁乡市主城区的防洪作用及影响分析

（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙 410007）

1 水库概述

黄材水库位于湘江一级支流沩水上游，主坝坝址位于黄材镇以西3.5 km 的铁山里，坝址控制集雨面积240.8 km2，干流长36.56 km，干流平均坡降7.805‰。黄材水库距下游宁乡市主城区52.5 km，黄材水库～宁乡市主城区区间有黄材镇、横市镇、双凫铺镇、大成桥镇、煤炭坝镇、回龙铺镇、白马桥乡、历经铺镇等乡镇，总人口约1.5 万人，农田约1.8 万亩。

黄材水库是一座以灌溉为主，兼有发电、防洪、供水和养殖等综合效益的大（Ⅱ）型水利工程，水库工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为2 级，设计洪水标准100 年一遇，校核洪水标准2 000 年一遇。水库总库容1.53 亿m3，正常库容1.26 亿m3，校核洪水位168.50 m（相应洪峰流量为3 072 m3/s），设计洪水位167.97 m（相应洪峰流量1 908 m3/s），水库正常蓄水位166.00 m，死水位122.04 m。

目前黄材水库安全鉴定为三类病险水库，从2013开始，湖南省、长沙市两级防办将其防洪高水位从166.0 m 调整为164.0 m，待水库消除安全隐患，解除三类坝后，主汛期防洪高水位恢复至166.0 m。

2 现行防洪调度方式及防洪影响分析

2.1 基本情况

根据《湖南省长沙市黄材水库调度规程（报批稿）》，黄材水库主汛期4 月1 日—7 月31 日防洪限制水位164.0 m，防洪高水位166.0 m，预留防洪库容1 400 万m3。黄材水库溢洪尾水汇入沩水，宁乡市黄材镇位于坝址下游3 km，该河段安全泄量约400 m3/s，为保证黄材水库下游乡镇及农田的防洪安全，黄材水库主汛期控制最大下泄流量为400 m3/s。

据此分析黄材水库主汛期预留防洪库容1 400 万m3，起到对宁乡市主城区的防洪作用。

2.2 洪水资料及组合

1）根据《宁乡市城市防洪规划》中确定的P=10%、5%、2%频率洪水：黄材水库、宁乡市主城区同频率洪水，黄材水库～宁乡市主城区区间发生相应的洪水和黄材水库～宁乡市主城区区间、宁乡市主城区同频率洪水，黄材水库发生相应的组合情况，分别调洪和取外包线。

2）2017 年实测洪水。各洪水洪峰流量见表1。

表1 各频率洪水及2017 年实测洪水调节后洪峰流量成果表（控泄400 m3/s）m3/s

2.3 洪水调节计算

防洪调度方式为：

1）涨水时，当来水小于400 m3/s 时，黄材水库来多少泄多少；当来水大于400 m3/s 时，黄材水库控制下泄流量400 m3/s。

2）退水时，黄材水库适当加大泄量（不大于400 m3/s），为下一场洪水腾空库容。

3）库水位超过防洪高水位166.0 m 时，水库开闸泄洪（按来流下泄），转入保坝的调度方式。根据防洪调度方式，计算各频率洪水及2017 年实测洪水调节后洪峰流量成果见表1。

2.4 成果分析

从表1 可知，黄材水库按现有防洪调度方式运行时，对下游的防洪影响及作用如下：

1）当黄材水库发生10 年一遇、20 年一遇洪水时，来水流量分别为1 290 m3/s、1 530 m3/s，下泄流量分别为400 m3/s、856～1 372 m3/s，较天然洪水洪峰流量分别减少890 m3/s、673～158 m3/s，因此，黄材水库上游发生10 年一遇及以下频率洪水时，黄材水库对下游乡镇及农田减少的防洪作用显著。

2）黄材水库集雨面积（F=240.8 km2），仅占宁乡市主城区处集雨面积（F=2 030 km2）的11.8%，因此，黄材水库对宁乡市主城区的防洪作用不明显。

3）发生2017 年实测洪水时，黄材水库最大来流量1 640 m3/s，最大下泄流量449 m3/s，削减洪水洪峰1 190 m3/s；由于黄材～宁乡市区间洪水洪峰流量较黄材水库来水滞后，因此黄材水库未能削减宁乡市主城区河段的洪峰流量。同时“7.1”洪水洪峰过境宁乡市，洪水主要来源于城区河段上游全流域范围，黄材水库控泄后的洪水不会也没有对主城区洪峰形成叠加影响。

2017 年实测洪水调度过程见表2 所示。

3 调整防洪调度方式及防洪影响分析

3.1 调度方式

黄材水库现有防洪调度方式主要考虑下游乡镇及农田的防洪安全，主汛期控制最大下泄流量为400 m3/s，发生50 年一遇（宁乡市主城区设计防洪标准）洪水时，黄材水库对宁乡市主城区的防洪作用甚微。

为了充分分析水库对下游宁乡主城区可能的作用和影响，笔者调整了防洪调度方式，假设黄材水库防洪库容1 400 万m3仅在发生50 年一遇洪水时使用，分析对宁乡市主城区的防洪作用，其调度方式为：

1）涨水时，当来水流量小于790 m3/s 时，黄材水库下泄流量按照来多少泄多少；当来水大于790 m3/s时，黄材水库控泄790 m3/s。

2）退水时，黄材水库适当加大泄量（不大于790 m3/s），为下一场洪水腾空库容。

3）当库水位超过防洪高水位166.0 m 时，水库开闸泄洪（按来流下泄），转入保坝的调度方式。

根据该防洪调度方式，计算各频率洪水（2017 年）及2017 年实测洪水调节后洪峰流量成果见表3。

3.2 成果分析

从表3 结果分析可知：

1）当黄材水库发生50 年一遇洪水时，来水流量1 860 m3/s，下泄流量790 m3/s，宁乡市主城区天然洪水洪峰流量5 672 m3/s，黄材水库洪水调节后宁乡市主城区天然洪水洪峰流量5 607 m3/s，较天然洪水洪峰流量减少65 m3/s，对宁乡市主城区的的防洪作用较小。

2）发生2017 年实测洪水时，黄材水库最大流量1 640 m3/s，最大下泄流量790 m3/s，削减洪水洪峰850 m3/s，但未减小宁乡市主城区的洪峰流量。可见，黄材水库控泄流量790 m3/s，对宁乡市主城区基本没有防洪作用。

4 结论及建议

1）黄材水库为沩水流域防洪体系的一部分，对下游的沿河低岸农田及乡镇有一定的防洪作用，但是由于黄材水库以上集雨面积仅占宁乡市主城区河段以上集雨面积的11.8%，且黄材～宁乡市区间洪水洪峰流量较黄材水库来水滞后，因此无论是现行还是调整防洪调度方式，黄材水库防洪调度对宁乡市主城区的防洪作用较小。

2）从2017 年“7.1”实际洪水过程分析，宁乡市主城区严重洪涝灾害主要是由于沩水全流域洪水造成。

3）宁乡市主城区的防洪能力提升，需要通过堤防建设、河道整治、洲滩保护与利用等措施系统治理，在此基础上，制定相应的工程与非工程措施应对超标准洪水。