鄧家勇，于 茜，馬 嵐，劉可新

（1.國(guó)家電投貴州金元蒙江水力發(fā)電總廠，貴州都勻市 558000；2.北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100038）

1 研究背景

洪水的大小主要由暴雨發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、量級(jí)以及中心和移動(dòng)方向等因素控制，不同暴雨量級(jí)以及不同降雨歷時(shí)，都會(huì)對(duì)形成洪水的洪峰、洪量、峰現(xiàn)時(shí)間產(chǎn)生極大的影響。

洪渡河流域位于貴州省東北部，洪水主要由降雨形成，暴雨量級(jí)以中小量級(jí)居多，但也易出現(xiàn)大暴雨、特大暴雨，對(duì)下游電站的生產(chǎn)安全造成影響。

石埡子水電站位于洪渡河干流中下游，控制流域面積2 589 km2，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪及其它效益的綜合水利水電樞紐。蓄水位544.00 m，按100年一遇設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水位544.21 m，設(shè)計(jì)洪水流量7 480 m3/s，相應(yīng)最大下泄流量7 133 m3/s；1000年一遇校核，校核洪水位547.35 m，設(shè)計(jì)洪水流量11 000 m3/s，相應(yīng)最大下泄流量8 894 m3/s。

2 研究資料分析

研究資料來(lái)自江濱水文站，該水文站為洪渡河干流控制站，控制流域面積2 564 km2，位于石埡子壩址上游7.5 km，是一個(gè)國(guó)家基本水文站。研究采用1966—1983年的水文年鑒的刊印成果，共15年的水位、流量、雨量等項(xiàng)目的觀測(cè)資料。

通過(guò)新安江模型進(jìn)行參數(shù)率定，合格且雨洪對(duì)應(yīng)較好的洪水有2場(chǎng)，對(duì)應(yīng)江濱站的平均降雨量約200 mm。根據(jù)全國(guó)最大日雨量圖，該地區(qū)平均最大日降雨約271 mm，可將其選為典型，分析不同初始土壤含水量，以及不同降雨時(shí)程情況下的暴雨洪水預(yù)報(bào)情況。

研究取江濱站1968年7月19日洪水作為一日洪水的典型，取1967年5月20日洪水作為二日洪水的典型，針對(duì)前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況，進(jìn)行特大暴雨分級(jí)，對(duì)流域平均雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的預(yù)報(bào)洪水進(jìn)行時(shí)程分配。典型暴雨的洪水預(yù)報(bào)，采用洪渡河江濱站預(yù)報(bào)方案率定的江濱斷面新安江模型參數(shù)，預(yù)報(bào)方案合格率均為95.83%，預(yù)報(bào)方案精度屬于甲級(jí)，平均預(yù)見(jiàn)期約6 h。

3 石埡子調(diào)洪計(jì)算及分析

3.1 石埡子調(diào)洪規(guī)程

1）起調(diào)水位。石埡子水庫(kù)汛期限制水位544.00 m，石埡子水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的起調(diào)水位為正常蓄水位544.00 m。

2）調(diào)洪方式。當(dāng)來(lái)流量小于起調(diào)水位相應(yīng)的最大泄流能力時(shí)，按來(lái)多少泄多少，基本保持水庫(kù)水位在正常蓄水位；當(dāng)來(lái)流量大于起調(diào)水位相應(yīng)的最大泄流能力時(shí)，泄洪建筑物閘門(mén)全打開(kāi)按敞泄方式泄洪，水庫(kù)水位開(kāi)始上漲，直至來(lái)流量等于泄流量，水庫(kù)水位達(dá)到壩前最高水位，當(dāng)來(lái)流量小于水庫(kù)水位相應(yīng)的泄流能力時(shí)，水庫(kù)水位開(kāi)始下降，直至水庫(kù)水位下降至起調(diào)水位。

3.2 石埡子調(diào)洪演算

研究考慮前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況，對(duì)流域平均降雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的1 d、2 d典型暴雨進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，并將此預(yù)報(bào)的洪水過(guò)程作為入庫(kù)對(duì)石埡子電站進(jìn)行調(diào)洪演算。結(jié)果對(duì)比情況分別見(jiàn)表1至表3。

表1 225 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對(duì)比結(jié)果表流量：m3/s，水位：m

表2 250mm總降雨量的一日、二日典型洪水對(duì)比結(jié)果表流量：m3/s，水位：m

表3 275 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對(duì)比結(jié)果表

如表1所示，表2、表3同理，前期土壤蓄滿時(shí)，1 d內(nèi)產(chǎn)生洪水峰值9 630 m3/s，比80%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高530 m3/s，比60%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高1 080 m3/s；二日內(nèi)產(chǎn)生洪水峰值8 190 m3/s，比80%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高140 m3/s，比60%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高460 m3/s。前期土壤是否蓄滿對(duì)于短期強(qiáng)降雨的影響很大，對(duì)1 d降雨影響是對(duì)2 d降雨影響2～3倍。

當(dāng)流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d 225 mm總降雨時(shí)，產(chǎn)生洪水過(guò)程的最大流量超過(guò)了石埡子百年一遇的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)調(diào)洪演算的最高水位均大于設(shè)計(jì)洪水位544.21 m，出庫(kù)流量峰值也大于設(shè)計(jì)洪水位的相應(yīng)最大下泄流量。

當(dāng)流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d250 mm總降雨時(shí)，產(chǎn)生洪水過(guò)程的最大流量都超過(guò)了百年一遇的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，1 d降雨蓄滿情況產(chǎn)生的洪水峰值10 800 m3/s，臨近校核洪水11 000 m3/s。經(jīng)過(guò)水庫(kù)調(diào)洪演算，2 d降雨演算的最高水位均大于設(shè)計(jì)洪水位544.21 m，小于校核洪水位547.35 m，出庫(kù)流量峰值大于設(shè)計(jì)洪水位的相應(yīng)最大下泄流量，小于校核最大下泄流量8 894 m3/s；1 d降雨蓄滿和80%蓄滿情況下調(diào)洪演算的最高水位超過(guò)了校核洪水位，同時(shí)下泄流量也就大于了校核最大下泄，出現(xiàn)了水庫(kù)漫頂。

當(dāng)流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d 275 mm總降雨時(shí)，除2 d降雨60%蓄滿的情況外，產(chǎn)生洪水過(guò)程的最大流量都超過(guò)了千年一遇的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)調(diào)洪演算的最高水位也均大于設(shè)計(jì)洪水位，出庫(kù)流量峰值也大于校核洪水位的相應(yīng)最大下泄流量。

綜上，流域內(nèi)雨量越大，降雨歷時(shí)越短，產(chǎn)生的洪水就越大。降雨之前，前期土壤含水量越蓄滿，產(chǎn)生的洪水峰值越大，但在同樣的土壤含水情況下，降雨歷時(shí)的長(zhǎng)短也影響洪峰的大小，相同降雨量的一日大雨，明顯大于二日大雨的產(chǎn)流洪峰，其差值還隨著流域降雨量的增大而增加。

3.3 石埡子預(yù)報(bào)預(yù)泄

在洪水來(lái)臨之前進(jìn)行水庫(kù)的預(yù)泄調(diào)度，不僅可以降低水庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，還能提高發(fā)電效益，獲得雙贏。研究取前期土壤含水量為蓄滿的情況，對(duì)流域平均雨量分別為200 mm，225 mm、250 mm和275 mm四級(jí)暴雨預(yù)報(bào)的洪水過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)泄研究，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 各級(jí)降雨量的1日、2日典型洪水預(yù)報(bào)預(yù)泄對(duì)比結(jié)果表流量：m3/s，水位：m

防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位設(shè)計(jì)最大下泄校核最大下泄

預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度分析結(jié)果如下：

1）流域平均降雨量200 mm以上的1 d降雨形成洪水，預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度的出庫(kù)峰值均大于石埡子水庫(kù)的設(shè)計(jì)最大下泄流量7 133 m3/s，水庫(kù)運(yùn)行的最高水位大于石埡子的設(shè)計(jì)洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的1 d降雨形成洪水，預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度的出庫(kù)峰值均大于石埡子水庫(kù)的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水庫(kù)運(yùn)行的最高水位大于石埡子的校核洪水位547.35 m。

2）流域平均降雨量225 mm的2 d降雨形成洪水，預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度的出庫(kù)峰值小于石埡子水庫(kù)的設(shè)計(jì)最大下泄流量7 133 m3/s，水庫(kù)運(yùn)行的最高水位略大于石埡子的設(shè)計(jì)洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的2 d降雨形成洪水，預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度的出庫(kù)峰值大于石埡子水庫(kù)的設(shè)計(jì)最大下泄流量，水庫(kù)運(yùn)行的最高水位略大于石埡子的設(shè)計(jì)洪水位；流域平均降雨量275 mm的2 d降雨形成洪水，預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度的出庫(kù)峰值小于石埡子水庫(kù)的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水庫(kù)運(yùn)行的最高水位小于石埡子的校核洪水位547.35 m。

4 小結(jié)

在洪水預(yù)見(jiàn)期和降雨預(yù)見(jiàn)期內(nèi)，根據(jù)測(cè)報(bào)的洪水或降雨及時(shí)調(diào)整水庫(kù)運(yùn)行水位進(jìn)行預(yù)泄調(diào)度，使水庫(kù)能及時(shí)騰庫(kù)防洪，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)于降雨歷時(shí)略長(zhǎng)的2 d特大暴雨，通過(guò)預(yù)泄調(diào)度，水庫(kù)的所有運(yùn)行指標(biāo)都控制在校核標(biāo)準(zhǔn)以下，既保證了石埡子電站的機(jī)組運(yùn)行滿發(fā)，又保證了水庫(kù)的運(yùn)行安全，對(duì)水庫(kù)的安全保障和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都極其有利。