宿鴨湖水庫洪澇災(zāi)害預報預警研究

□ 詹繼峰(駐馬店水文水資源勘測局)

0 引言

宿鴨湖水庫位于汝河中游，是亞洲最大的人工湖，在淮河流域防汛中起著重要作用。該工程是以防洪為主，兼有灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電和生態(tài)保護等多種功能的大型平原水庫。水庫控制流域面積4498 km2，上游為山丘區(qū)（占20%），中、下游為平原（占80%），流域呈扇形分布。地區(qū)屬半濕潤半干旱氣候，多年平均降水量為930mm；流域上游暴雨頻繁，曾是“75.8”特大暴雨中心之一。根據(jù)該流域內(nèi)的工程情況、暴雨洪水特性、洪水預報及洪澇災(zāi)害預警等，定量預報出各級洪水對水庫庫區(qū)和下游的影響。

1 流域內(nèi)工程情況

宿鴨湖水庫1958年建成，期間進行了除險加固，達到了百年設(shè)計、千年校核的防洪標準。大壩壩頂高程59.30m，主壩長3.42萬m，設(shè)計水位57.39m，相應(yīng)庫容12.61億m3，校核水位58.80m，總庫容16.38億m3。溢洪道堰頂高程48.00m，共12孔(老閘5孔，新閘7孔)，最大下泄量為7700m3/s。

宿鴨湖上游有板橋、薄山2座大型水庫，板橋水庫集水面積768 km2，總庫容 6.75×108m3；薄山水庫集水面積 580 km2，總庫容5.10×108 m3。兩座水庫最大下泄流量分別為1.43萬和8500m3/s，兩座水庫的集水面積占總流域面積的29.90%；板橋、薄山至宿鴨湖水庫的區(qū)間流域內(nèi)有老河和下宋水庫2座中型水庫。老河水庫集水面積40 km2，總庫容0.25×108m3；下宋水庫集水面積 36.10 km2，總庫容 0.16×108m3。

2 暴雨洪水特性

汝河宿鴨湖水庫以上是暴雨多發(fā)區(qū)，上游地形以山丘區(qū)為主，中下游為平原。由于該流域處于山區(qū)向平原的過渡帶，地形坡降及河道比降均較大，流域匯流速度快。暴雨形成徑流后，坡面流迅速匯集入槽，源短流急，極易形成峰高量大的洪水，洪水漲落較快。一般漲峰段歷時20h左右，48h內(nèi)洪水即可退完。洪水發(fā)生時間與暴雨一致，多發(fā)生在7、8月份，但也有少數(shù)年份發(fā)生在5、6月份。洪水和暴雨一樣時空分布不均，年際變化很大，最大年份與最小年份洪峰流量及洪量相差百倍以上。1975年最大入庫流量達到2.45萬m3/s，1992年最大入庫流量只有39.10m3/s。

3 洪水預報方案

板橋、薄山至宿鴨湖水庫區(qū)間流域內(nèi)現(xiàn)有報汛站13個，分別是板橋、薄山、宿鴨湖3個水庫站、遂平、駐馬店2個水文站及老河、藏集、和莊、羅店、劉店、確山、和孝、下宋8個雨量站，站點分布基本均勻。選用1963—1998年資料系列，資料完整可靠，且流域情況變化不大。

利用由水利部淮河水利委員會2002年出版發(fā)行的《淮河流域淮河水系實用水文預報方案》中宿鴨湖水庫站預報方案部分，并補充了2012年以來的實測洪水點子，方案合格率84%，為乙等方案。在進行區(qū)間洪水預報的同時，考慮板橋、薄山兩座水庫的泄洪，三處洪水合成后即為宿鴨湖水庫洪水預報。

4 宿鴨湖水庫洪澇災(zāi)害預報預警

根據(jù)流域?qū)崟r降雨監(jiān)測數(shù)據(jù)和預報方案進行洪水預報，再根據(jù)預報洪水及水庫汛期調(diào)度運用計劃進行水庫調(diào)洪演算，從而得到入庫洪水總量、水庫最高水位、最大下泄流量、下泄洪水總量等，再根據(jù)上、下游農(nóng)村和城鎮(zhèn)居民分布、工礦企業(yè)分布、地形地貌等情況，預測洪澇災(zāi)害程度，包括受災(zāi)人口、面積、災(zāi)害損失等；同時提供工程出險情況、洪水淹沒范圍、洪水行進路線、需要轉(zhuǎn)移的村莊、人數(shù)等。所有信息經(jīng)專家會商后對防汛指揮部門發(fā)出預警預報，供防汛決策使用。

庫區(qū)及下游影響范圍內(nèi)基本情況見表1。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計資料分析，水庫庫區(qū)預報淹沒耕地面積可用如下公式計算：

Fs=4.70×(H-54.00)0.90×666.70

Fs—庫區(qū)淹沒面積（hm2）；

H—庫內(nèi)水位（m），庫區(qū)全賠高程為54m。

表1 宿鴨湖水庫影響范圍內(nèi)淹沒耕地預報誤差評價表

庫區(qū)綜合淹沒損失為12000元/hm2（包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等）。房屋淹沒損失按500元/m3計算，由于房屋淹沒后有少量還能繼續(xù)使用，因此，房屋損失率按0.70計算。

水庫下游淹沒耕地面積計算公式為（不包括垮壩洪水）：

Fx=(Q-1800)1.90/120000×666.70

Fx—水庫下游淹沒面積（hm2）；

Q—水庫最大下泄流量（m3/s），下游河道安全泄量為1800 m3/s。

水庫下游影響范圍內(nèi)綜合淹沒損失為每公頃平均1.20萬元（包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等）。房屋淹沒損失按每平方米500元計算，房屋損失率仍按0.70計算。

本次計算采用的各項數(shù)據(jù)均以2012年為基礎(chǔ)，考慮到社會經(jīng)濟在逐步增長，人口在逐年增加，據(jù)統(tǒng)計水庫影響范圍內(nèi)經(jīng)濟增長率為3%，人口增長率為0.80%。因此，在今后發(fā)生洪災(zāi)時，應(yīng)以2012年為基準年，洪災(zāi)損失增長率按3%計，人口增長率按0.80%計。

根據(jù)以上公式計算，具體預報預警如下：

第一，當預報水庫上游來水<5年一遇時，水庫以上流域凈雨深<132mm,庫內(nèi)最高水位不超過54.94m(按汛限水位52.50 m起調(diào)),可能高于全賠高程54m。最大下泄流量<350m3/s,小于下游河道安全泄量。因此，小洪水時除淹沒庫區(qū)內(nèi)少量林地及耕地外，水災(zāi)損失很小。

第二，當預報水庫上游來水達到5年一遇時，水庫以上流域凈雨深達到132mm,3 d洪水總量約5.94億m3，水庫最大攔蓄洪量3.73億m3,削減洪峰92.8%。水庫最高水位達到54.94m(按汛限水位52.50m起調(diào)),低于居民遷移高程56.50m，庫區(qū)淹沒林地及耕地2930 hm2，淹沒損失0.35億元；水庫最大下泄流量350m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無淹沒損失。

第三，當預報水庫上游來水達到20年一遇時，水庫以上流域凈雨深達到225mm,3 d洪水總量約10.12億m3，水庫最大攔蓄洪量7.26億m3,削減洪峰90.80%。水庫最高水位達到56.50m(按汛限水位52.50m起調(diào)),達到居民遷移高程56.50m，庫區(qū)淹沒林地及耕地7130 hm2，淹沒損失0.86億元；水庫最大下泄流量870m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無淹沒損失。

第四，當預報水庫上游來水達到50年一遇時，水庫以上流域凈雨深達到270mm,3 d洪水總量約12.14億m3，水庫最大攔蓄洪量8.71億m3,削減洪峰86.4%。水庫最高水位達到57.05 m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫區(qū)淹沒林地及耕地8530 hm2，淹沒影響人口6.67萬人，淹沒損失5.68億元；水庫最大下泄流量1500m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無淹沒損失。

第五，當預報水庫上游來水達到百年一遇時，水庫以上流域凈雨深達到315mm,3 d洪水總量約14.18億m3，水庫最大攔蓄洪量10.62億m3,削減洪峰53.80%。水庫最高水位達到57.75 m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫區(qū)淹沒林地及耕地1.03萬hm2，淹沒影響人口76375人，房屋153萬m，淹沒損失6.59億元；水庫最大下泄流量5850m3/s，大于下游河道安全泄量。下游淹沒耕地3.974萬hm2,淹沒影響人口38.41萬人，綜合經(jīng)濟損失31.66億元。

第六，當預報水庫上游來水達到千年一遇時，水庫以上流域凈雨深達到489mm,3 d洪水總量約21.98億m3，水庫最大攔蓄洪量14.46億m3,削減洪峰63.5%。水庫最高水位達到58.87m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫區(qū)淹沒林地及耕地1.30萬hm2，淹沒影響人口10.6萬人，房屋213萬m2，淹沒損失9.02億元；水庫最大下泄流量7700m3/s，大于下游河道安全泄量。下游淹沒耕地8.11萬hm2,淹沒影響人口74.2萬人，經(jīng)濟損失61.68億元。

5 結(jié)論與建議

利用上述計算公式根據(jù)洪水情況、水庫水位和下泄流量，很快得出水庫庫區(qū)及下游淹沒范圍，初步判斷洪澇災(zāi)害損失程度，其預報誤差小于5%，對最大限度地減輕該流域洪澇災(zāi)害造成的損失有著重要意義。

當預報宿鴨湖水庫將出現(xiàn)不同程度的洪水時，立即向防汛指揮部門發(fā)出相應(yīng)級別的預報預警信息，水庫管理局可做好充分準備，按照省防指指令及水庫調(diào)度運用方式開閘泄洪，同時要通知下游沿河各縣防指做好抗洪搶險準備，啟動相應(yīng)級別的防洪預案。