西溪水庫洪水調(diào)度——以2007年16號 “羅莎”臺風期間為例

王 穎,陳璐佳

(1.寧波市水文站,浙江 寧波 315016;2.湖南師范大學,湖南 長沙 410081)

1 水庫概況

西溪水庫位于浙江省寧海縣境內(nèi)的白溪支流大溪上,其壩址在大溪中游沙地村上游約400 m,距寧?？h城約16 km。水庫壩址以上集雨面積為95.64 km2,水庫總庫容0.85億m3,正常蓄水位147.00 m,臺汛期限制水位145.00 m,設(shè)計洪水位152.02 m,校核洪水位152.45m。水庫工程水利樞紐由攔河壩、溢洪道、引水系統(tǒng)及發(fā)電廠房等組成。攔河壩布置在沙地峽谷口地段,為碾壓混凝土重力壩,壩頂高程153.00m,溢流壩全長39.0m,堰頂高程142.00 m,溢流壩段共設(shè)3個表面溢流孔,每孔凈寬10.0 m。是一座流防洪、供水為主,結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。

西溪水庫下游建有黃壇水庫,其壩址在黃壇鎮(zhèn)黃壇溪燥枝山腳,水庫總庫容1827萬m3,是一座以防洪、供水、灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。西溪水庫與黃壇水庫區(qū)間集水面積18.36 km2。白溪流域水系見圖1。

圖1 白溪流域水系圖

2 洪水調(diào)度原則

水庫洪水調(diào)度必須兼顧上下游利益,以全局為導向,科學合理地進行蓄泄,首先要確保工程及上下游的安全,在保證安全的前提下發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益?？赏ㄟ^長期預(yù)報與實時預(yù)報相結(jié)合、實時調(diào)度中嚴格控制最高水位、最大下泄量等方式確保安全。

從偏安全的角度設(shè)計的西溪水庫調(diào)度原則如下:

(1)起調(diào)水位:西溪水庫正常蓄水位為147.00 m,臺汛期(7月16日至10月15日)限制水位為145.00 m,梅汛期 (4月15日至7月15日)限制水位為147.00 m;

(2)當壩址洪水流量小于1級控制流量450 m3/s,水庫按來水泄流;

(3)當壩址洪水流量大于1級控制流量450 m3/s,但庫水位低于149.50 m洪水位時,水庫按照1級控制泄量450 m3/s泄流(控制下泄流量450 m3/s可使寧?？h范家橋斷面洪水不大于20 a一遇);

(4)當庫水位超過149.50 m,低于50 a一遇洪水位151.30m時,水庫按照2級控制泄量700 m3/s泄流 (控制下泄流量700 m3/s可使寧?？h范家橋斷面洪水不大于50 a一遇);

(5)當庫水位超過151.30 m,低于100 a一遇洪水位151.70m時,水庫按3級控制泄量1000 m3/s泄流;當庫水位超過151.70 m,低于200 a一遇洪水位152.20m時,水庫按4級控制泄量1350 m3/s泄流;

(6)當庫水位超過152.20 m時,溢洪道閘門全開,水庫按溢洪道泄流能力泄流。

在實際調(diào)度中,通過對雨情的實時預(yù)報及未來雨情的預(yù)測,結(jié)合水庫的水位、庫容情況及上下游水文情況,可以適當調(diào)整調(diào)度方案,在保證安全的前提下,更好地發(fā)揮興利作用。

3 實例分析

本文以2007年16號“羅莎”臺風為例,介紹西溪水庫在此期間采用的科學靈活的調(diào)度方案。

“羅莎”臺風于10月7日15時30分在浙閩交界處登陸,登陸時近中心最大風力33 m/s(12級)。寧波市各地普遍降雨200～300 mm,全市面平均雨量達256 mm。臺風帶來的降水,覆蓋面廣,持續(xù)時間長,強度較大,對部分地區(qū)尤其是寧海、奉化一帶造成了較大影響。暴雨中心主要分布在橫山水庫流域及白溪水庫流域。西溪水庫所在流域處于暴雨中心。

3.1 雨 情

西溪水庫流域內(nèi)遙測雨量站點共有5個,分別為西溪站、龍宮站、盈坑站、馬岙站、下嶺站,本次暴雨特征值見表1、面平均雨量柱狀圖見圖2。

表1 暴雨特征值表

圖2 2007年16號“羅莎”臺風期間西溪水庫面平均雨量柱狀圖

從圖上可以看出,本次降水主要集中在10月7日,占總雨量60%以上,是典型的災(zāi)害性降水過程,防洪調(diào)度需謹慎,若遇起調(diào)水位較高,需要采取提前預(yù)泄方式,避免臺風登陸后集中強降水使水庫水位在短時間內(nèi)快速上漲造成安全隱患。

3.2 洪水調(diào)度

3.2.1 方案制定

可以稱為根據(jù)徑流系數(shù)法做一場洪水的過程預(yù)報,預(yù)報期為3～4 d。

當接到臺風警報消息后,根據(jù)氣象部門發(fā)布的降雨量做不同雨量的調(diào)度方案,為方便比較、提高效率可制表(見表2),只要預(yù)測降雨量、徑流系數(shù),設(shè)定發(fā)電天數(shù)、日發(fā)電水量就可以自動顯示其他特征要素,由此可以確定在臺風到來前是否滿負荷發(fā)電,是否需要預(yù)泄等方案。表格中泄量為負值說明不需要開閘放水,正值說明水庫沒有足夠的攔蓄空間,需要考慮開閘泄洪。

此表最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)是降雨量和徑流系數(shù),準確預(yù)報這2個數(shù)據(jù)是做好調(diào)度的基礎(chǔ)。目前徑流系數(shù)主要采用經(jīng)驗值,根據(jù)建庫以來幾場洪水推算,每次臺風影響下洪水平均徑流系數(shù)在0.85左右,隨著水庫歷史資料的積累,徑流系數(shù)的準確度也會不斷提高。隨著時間臨近,雨情的預(yù)報更加準確,查看該雨量值對應(yīng)的各項預(yù)測結(jié)果,決定采取相應(yīng)的措施。當降雨開始時,采用預(yù)報—調(diào)度—實施—預(yù)報的模式進行實時修正。本次洪水采用預(yù)測降雨量為400 mm制定調(diào)度方案。

表2 水庫各要素特征值預(yù)測表

3.2.2 調(diào)度過程

由于10月份已接近汛末,水庫水位較高,給防洪工作帶來較大壓力。接到臺風警報消息后啟動24 h發(fā)電預(yù)泄,6日10時流域內(nèi)開始降雨,到7日10時累計降雨171.8 mm,水庫水位上升至146.57 m,反推入庫流量500 m3/s,預(yù)計洪峰在1 h之內(nèi)即將到達,為減輕黃壇水庫防洪壓力,推遲3 h小流量泄洪,于10月7日13時45分至8日4時15分第1次開閘泄洪,最大下泄流量264 m3/s,下泄水量877萬m3。

受臺風外圍影響降雨仍在繼續(xù),到8日7時累計降雨331.1 mm,入庫水量2201萬m3,經(jīng)計算即使接下來不下雨水庫水位也超警戒水位,所以于8日9時第2次開閘泄洪,隨著降雨逐漸減小,22時15分關(guān)閉閘門,此次泄洪最大下泄流量210 m3/s,下泄水量737萬m3。

考慮此次臺風應(yīng)是該年最后一場洪水,為發(fā)揮最大經(jīng)濟效益決定最大限量攔蓄尾水,但考慮上游小水電廠房安全,水位必須控制在151.25m以下,所以9日12時至14時15分第3次開閘泄洪,最大下泄流量208 m3/s,下泄水量72萬m3。調(diào)度期末水庫水位151.05 m,攔蓄水量1121萬m3。

3.2.3 調(diào)度成果

“羅莎”臺風雨是西溪水庫建庫以來經(jīng)歷的第1場大洪水,經(jīng)過科學合理的調(diào)度,水庫成功發(fā)揮了防洪效益,也為以后調(diào)度積累了經(jīng)驗,該次洪水調(diào)度成果見表3和圖3。

表3 2007年16號 “羅莎”臺風期間西溪水庫洪水調(diào)度成果表

由于前期水位較高,來水量較大,必須開閘泄洪,如完全按設(shè)計調(diào)度原則,開閘時間正值白溪水庫泄洪,為減輕下游防洪壓力,實際調(diào)度中推遲3 h進行小流量泄流,并且第2次開閘泄洪時,為與潮水避開暫時關(guān)閉閘門2.5 h,這2種調(diào)度方式都起到很好的錯峰效果,同時將削峰率從29%提高至58%。

實際調(diào)度中,采用實時計算實際降雨反推來水控制閘門開關(guān),對攔蓄尾水、控制期末水位起到很好作用。通過這種方式,多攔蓄水量187萬m3,期末水位提高1 m,提高了興利效益。

圖 32007年16號 “羅莎” 臺風期間西溪水庫洪水過程線圖

4 結(jié)論與建議

在以后工作中,應(yīng)靈活運用調(diào)度原則,科學合理地進行蓄泄,在保證工程安全的前提下,發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。

4.1 加強信息測報調(diào)度系統(tǒng)建設(shè),提高預(yù)報調(diào)度水平

氣象、水文信息是防洪調(diào)度決策的參考和依據(jù),特別是臺風期,及時準確把握臺風移動路徑及對本流域內(nèi)降雨影響是調(diào)度成敗的關(guān)鍵。在日常工作中,要加強水情自動測報系統(tǒng)的管理、維護和遙測信息數(shù)據(jù)的收集、分析。

要重視水庫洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)和運用。目前,流域內(nèi)還沒有一套切實可行的洪水預(yù)報系統(tǒng),隨著流域內(nèi)水文資料的積累,需要開發(fā)兼顧下游黃壇水庫、白溪水庫等整個白溪流域內(nèi)水庫群的聯(lián)合調(diào)度方式,為全流域內(nèi)防洪決策提供科學依據(jù)。

4.2 調(diào)水補水,突出流域整體功能

西溪水庫所在大溪為白溪最大支流,白溪、西溪水庫為寧?？h境內(nèi)最大的2座水庫,它們一方面承擔著寧海西部及城南一帶的防洪任務(wù),另一方面也承擔著為寧波市區(qū)供水的重任。水庫運行與管理中,在確保工程安全的前提下,應(yīng)突出流域整體性功能,通過科學合理的調(diào)度,調(diào)蓄水量,確保城市用水安全及沿河防洪、生態(tài)安全。

西溪水庫為新建水庫,雖然這次洪水調(diào)度取得了較好效果,但仍存在很多問題,如閘門及發(fā)電下泄流量需要復核、歷史數(shù)據(jù)較少無法進行水文數(shù)據(jù)對比分析。因此,在以后運行管理中,需要不斷總結(jié)經(jīng)驗,盡快建立本流域洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng),為科學合理調(diào)度提供決策依據(jù)。