腰堡水庫洪水預(yù)報預(yù)警方法淺析

王曙光 王永東 周仕江

（遼寧省水文水資源勘測局撫順分局 遼寧 撫順 113015）

1 流域概況

遼寧省撫順縣腰堡水庫所在社河流域是渾河上游左側(cè)一級支流，流域面積468.4km2。社河發(fā)源于腰堡支流的大將溝，河流長度43.4km，河道比降8.1‰。社河在撫順縣后安鎮(zhèn)南,分為鄭家堡支流和腰堡支流，兩支流匯合后，流經(jīng)后安鎮(zhèn)上馬鄉(xiāng)，在臺溝村附近匯入大伙房水庫。腰堡水庫位于腰堡支流下游，水庫壩址位于腰堡村上游0.5km，地理位置為東經(jīng) 124°13′，北緯 41°39′，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫控制流域面積139km2，占社河流域面積的31%，壩址以上河道長度22.0km，河道平均比降15.4‰。

社河流域地處溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，多年平均氣溫7℃，最低極端氣溫-37.5℃，最高極端氣溫37℃，多年平均降雨量800mm，年內(nèi)分配極不均勻，多集中在7月份、8月份，約占全年降雨量的50%以上，多年平均蒸發(fā)量1150mm（直徑20cm蒸發(fā)皿觀測）。多年平均無霜期150天。

2 工程概況

腰堡水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。

腰堡水庫于1958年興建，1976年撫順縣決定復(fù)建腰堡水庫。工程于1979年10月竣工，樞紐級別為Ⅲ級工程。2009年腰堡水庫進行除險加固工程，預(yù)計2010年完工。除險加固設(shè)計洪水標準為50年一遇洪水，設(shè)計洪水位為117.51m，相應(yīng)庫容為1368.35萬m3。校核洪水標準采用1000年一遇洪水，校核洪水位為121.11m，相應(yīng)庫容為2047.89萬m3。正常高水位為117.00m，相應(yīng)庫容為68.53萬m3。汛限水位為111.00m，相應(yīng)庫容為438.46萬m3。死水位為107.00m，相應(yīng)庫容為68.53萬m3。

水庫攔河壩為粘土心墻土石壩，壩長410.0m，壩頂寬6.0m，壩頂高程122.0m，壩頂設(shè)瀝青路面，防浪墻頂高123.0m，防浪墻高出壩頂1.0m；

腰堡水庫溢洪道位于大壩左端，為開敞式正槽溢洪道，堰頂高程111.0m，堰長16.70m，堰高1.8m。堰上設(shè)3孔弧形鋼閘門，設(shè)計標準最大泄量709.15m3/s，校核標準最大泄量1250.15m3/s。輸水洞位于左岸坡地上。

輸水洞是壩下埋管式，進口為1.2m×1.2m方形有壓洞。洞全長124.10m，洞進口高程102.00m，出口底高程96.20m，最大泄洪量為8.38m3/s。

3 洪水預(yù)報

3.1 采用資料

腰堡水庫位于撫順縣境內(nèi)，屬于無完整系列水文資料地區(qū)。本預(yù)報方案編制過程中，降雨資料借用傲牛站歷年資料（腰堡水庫上游雨量站），徑流量與入庫洪峰流量數(shù)據(jù)由水庫報汛資料經(jīng)整理推算求得，其它參數(shù)參考借用了《東洲水文站預(yù)報方案》（以下簡稱《方案》）及《腰堡水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》（以下簡稱《初設(shè)》）中的部分分析成果。

3.2 產(chǎn)流部分

（1）流域平均降雨量：方案編制借用傲牛站資料，作業(yè)預(yù)報時采用腰堡水庫雨量站觀測值。

（2）前期影響雨量Pa值的推求

計算公式：

式中，Pa，t、Pa,t+1——分別為t、t+1日前期影響雨量，mm；

Pt——t日降雨量，mm；

Rt——Pt所產(chǎn)生的徑流量，mm；

K——日折減系數(shù)。

Pa值采用單層計算方法，初始值根據(jù)5月份、6月份久旱后降雨前設(shè)定為Pa=0，然后開始進行逐日連續(xù)計算，以Im為控制。流域最大初損經(jīng)過與相鄰流域比較，并結(jié)合本流域水文特性，確定為140mm。蒸發(fā)折算系數(shù)K值借用《方案》分析成果。

3.3 匯流部分

圖1 腰堡水庫洪水預(yù)報綜合相關(guān)圖

本次方案編制共選用了26次降雨徑流過程數(shù)據(jù)，降雨徑流相關(guān)關(guān)系合格率為61.5%。

（1）入庫洪峰流量Q入的推求。

根據(jù)降雨徑流統(tǒng)計計算表內(nèi)相應(yīng)數(shù)據(jù)，點繪徑流量與入庫洪峰流量相關(guān)關(guān)系曲線圖。由點群關(guān)系看，相對比較散亂，且高水區(qū)缺乏實測點據(jù)。為把握峰量關(guān)系曲線高水區(qū)走向，參考《設(shè)計》中設(shè)計洪水分析成果，最終確定出本站峰量關(guān)系曲線。

（2）洪水歷時T的推求。

采用簡化三角形洪水過程線法推求洪水歷時。根據(jù)單位線假定：凈雨歷時與匯流歷時相等時，洪水歷時等于流域匯流歷時的兩倍，即T=2t。根據(jù)小流域匯流歷時計算公式：

式中，L——流域河道總長（km）（本方案中為22.0km）；

V——平均流速（m/s）（中小型水庫取值范圍為0.8m/s～1.4m/s，可由河道比降確定。本方案中確定為1.20m/s）。

T=2t=0.556L/V=0.556×22.0÷1.2=10.2（h）

4 洪水調(diào)度

4.1 水庫調(diào)度原則

（1）水庫防洪限制水位為111.00m。

（2）6月1日～9月21日，水庫溢洪道閘門全開，水庫水位在汛限水位以下時，由輸水洞根據(jù)上游來水和下游需水情況調(diào)節(jié)下泄水量。當水庫水位超過汛限水位時，輸水洞全開，溢洪道呈無閘門控制的自由溢流狀態(tài)。

（3）非汛期溢洪道閘門全關(guān)蓄水。

4.2 洪水預(yù)報調(diào)度綜合相關(guān)圖

將水庫入庫洪水預(yù)報相關(guān)圖與簡易調(diào)洪計算圖綜合繪制在一起，繪制水庫洪水預(yù)報調(diào)度綜合相關(guān)圖（即四象限圖）。

（1）在第一象限，繪制水位與溢洪道泄量（Z～q）；水位與庫容（Z～V）、水位與溢洪道堰頂以下剩余庫容（Z～V1）、水位與校核洪水位以下剩余庫容（Z～V2）這四條關(guān)系曲線；

（2）在第二象限，根據(jù)上述計算結(jié)果，以起調(diào)水位為參數(shù)，繪制出不同起調(diào)水位下的徑流深與可達最高庫水位（R～Zm）關(guān)系曲線。

（3）在第三象限，繪制前期影響雨量與徑流深（P+Pa～R）關(guān)系曲線。

（4）在第四象限，繪制徑流深與最大入庫洪峰流量（R～Qm）關(guān)系曲線。

腰堡水庫洪水預(yù)報綜合相關(guān)圖如圖1：

5 存在問題

由降雨徑流關(guān)系統(tǒng)計計算表可以看出，降雨徑流過程合格率為61.2%，方案精度不是很高。究其原因，水庫報汛資料觀測精度相對偏低，尤其出庫流量數(shù)據(jù)矛盾較多，雖經(jīng)合理性檢查和修正，亦不能完全還原真實出流過程，普遍存在徑流量偏小的現(xiàn)象，由關(guān)系圖點群分布即可看出，點據(jù)多在關(guān)系線左側(cè)。峰量關(guān)系曲線中，亦由于上述原因，導(dǎo)致點群散亂，且缺乏高水區(qū)點據(jù)。為提高該方案精度，須在今后水庫管理過程中，加強水文觀測規(guī)范化管理，提高水文觀測資料精度和觀測頻次，逐步用實測資料對本方案進行合理修正，以便滿足未來工作只需要。

6 結(jié)語

撫順地區(qū)的水庫洪水預(yù)報調(diào)度研究工作近幾年有了一定的發(fā)展，而水庫實測資料的缺乏是水庫洪水預(yù)報方法研究的瓶頸。進一步加強水庫水情信息的實時監(jiān)測，有計劃地有目的地對實測水情數(shù)據(jù)進行收集、整理，是此項研究工作取得突破性進展的關(guān)鍵。同時，水庫洪水預(yù)報的研究工作也會為地方防汛抗旱工作提供更為科學的技術(shù)支撐。