上寺水庫洪水預報預警方法淺析

邱 洋

(遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113015)

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上寺水庫洪水預報預警方法淺析

邱 洋

(遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113015)

利用撫順市上寺水庫原有的報汛基礎(chǔ)資料，經(jīng)過詳細地整理成果資料，并借用上寺水庫相鄰站的部分分析成果，對上寺水庫的降雨與徑流關(guān)系及洪峰流量的關(guān)系等計算分析，制作洪水預報綜合相關(guān)圖，為洪水預報的提高了精確度，并為水庫的控制運用提供依據(jù)，也為其他水庫洪水預報預警提供參考和借鑒。

水庫；洪水預報；洪水預警；產(chǎn)流；洪水調(diào)度

上寺水庫位于渾河右側(cè)一級支流蓮島河的中游。蓮島河發(fā)源于鐵嶺腦背山東麓，于撫順市油氈紙廠附近注入渾河，流域面積151 km2，河長25 km。水庫壩址以上流域面積48 km2，河長17 km，河道平均比降6‰。上寺水庫上游有全花樓、前、后爛泥洼子、上花全、上黃、下黃、上道溝、二道溝、碾盤等村屯，下游有蓮島灣，大溝，里仁、方曉等村屯。蓮島河流域地勢為北高南低，最高山峰為295 m，入渾河口處地面高程為65 m，相對高差230 m。流域境內(nèi)山低坡緩，屬低山丘陵區(qū)，水庫上游植被較好。蓮島河南北狹長，東西較窄，呈一狹長帶分布。耕地集中在河谷兩岸平原及山坡上[1]。農(nóng)村基本上沒有工業(yè)企業(yè)，農(nóng)民收入以種植和養(yǎng)殖業(yè)為主。

1 水庫工程概況

上寺水庫工程是一座小(一)型水庫，水庫樞紐工程座落在撫順市順城區(qū)河北鄉(xiāng)蓮島村上游1 000 m處。上寺水庫工程從1958年3月破土動工，到1972年工程全部竣工。在1978年，“三查三定”和1982年設(shè)計補課過程中，水庫由中型降為小(一)型[2]。2002年上寺水庫除險加固后，樞紐工程等別為三等，主要水工建筑物等級為三級，設(shè)計洪水標準采用50年一遇洪水，設(shè)計洪水位12.68 m，相應(yīng)庫容817.2萬 m3，校核洪水標準為1 000 a一遇，校核洪水位13.50 m，相應(yīng)庫容969.6萬 m3。水庫正常高水位12.43 m，相應(yīng)庫容774.8萬 m3，死水位4.5 m，相應(yīng)庫容46萬 m3，汛限水位8.50 m，相應(yīng)庫容268.00萬 m3。目前水庫下游實灌水田1 500畝，菜田1 000畝。其余水量供石油一廠新廠區(qū)。水庫攔河壩為粘土心墻壩，大壩頂高程確定為13.5 m，防浪墻高定為1.1 m，頂高程為14.6 m，壩頂寬度為6 m。溢洪道凈寬18 m，堰頂高程8.5 m。堰上設(shè)三扇弧形鋼閘門，最大泄流量360 m3/s。輸水洞型式為壩下埋管，洞徑1.2 m，進口底高程2 m，最大泄流量3.28 m3/s。

2 洪水預報

2.1 采用成果資料

上寺水庫本次預報方案的編制是將該水庫70年代統(tǒng)計的部分降雨徑流分析資料，以及水庫現(xiàn)有報汛資料，經(jīng)過分析和修正，建立了本方案使用的降雨徑流相關(guān)關(guān)系及峰量相關(guān)關(guān)系[3]。同時，也參考了《上寺水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》中的相關(guān)數(shù)據(jù)[4]。

2.2 產(chǎn)流部分計算分析

(1)流域平均降雨量計算。

(2)前期影響雨量值的推求。計算公式：

Pa，t+1=K(Pa，t+Pt-Rt)

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為日折減系數(shù)。

Pa值采用單層計算方法，初始值以5月1日Pa=0計，然后開始進行逐日連續(xù)計算，以Im為控制，最大初損采用原南口前水文站的分析成果為150 mm。折算系數(shù)值采用本地區(qū)東洲水文站的分析成果，見表1。

表1 蒸發(fā)折算系數(shù)K值表

圖1 上寺水庫P+Pa～R相關(guān)圖

(3)降雨徑流相關(guān)關(guān)系的推求。最大初損采用南口前水文站分析成果150 mm，本次分析計算共統(tǒng)計了28次降雨徑流過程，其中上寺水庫原分析資料16次，利用水庫報汛資料統(tǒng)計分析12次，具體計算分析成果為合格率75%。計算的數(shù)據(jù)見表2，降雨徑流關(guān)系曲線圖見圖1。

表2 2P+Pa～R相關(guān)關(guān)系曲線表

2.3 匯流部分計算分析

1)入庫流量Q的推求

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，點繪徑流量與洪峰流量關(guān)系曲線圖。由于點據(jù)多集中于中低水，高水部分曲線走向參考了《上寺水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》中設(shè)計洪水的峰量點據(jù)[4]。峰量關(guān)系曲線數(shù)據(jù)見表3：峰量關(guān)系曲線圖見圖2。

表3 上寺水庫峰量關(guān)系曲線表

2)洪水歷時T的推求

采用小流域匯流公式推求洪水歷時[5]。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：

t=0.278L/V

式中：L為流域河道總長(km)，本方案中為17 km；V為平均流速(m/s)，本方案中確定為1.10 m/s。

T=2t=0.556L/V=0.556×17÷1.1=8.59(h)

3 洪水調(diào)度

3.1 水庫調(diào)度原則

(1)水庫防洪限制水位為8.50 m。

(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，溢洪道呈無閘門控制的自由溢流狀態(tài)[6]。

(3)非汛期溢洪道閘門全關(guān)蓄水。

3.2 洪水預報調(diào)度綜合相關(guān)圖

繪制水庫洪水預報調(diào)度綜合相關(guān)圖(即四象限圖)。

(1)在第一象限，繪制水位與合成泄量(Z～q)(溢洪道與輸水洞)、水位與庫容(Z～V)這二條關(guān)系曲線；

(2)在第二象限，繪制徑流深與可達最高庫水位(R～Z)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～Q入)關(guān)系曲線[7]。

4 方案精度評定

由降雨徑流統(tǒng)計計算結(jié)果可以看出，降雨徑流關(guān)系合格率達到了75%，說明本方案所采用的一些計算參數(shù)如值、值等基本上是合理的。在峰量關(guān)系曲線中，由于利用水庫出流過程反推入庫過程存在較大誤差，使中低水點群關(guān)系較散亂，且高水部分缺乏實測點據(jù)，只好借用設(shè)計洪水數(shù)據(jù)來校正曲線走向，因此曲線走向隨意性略偏大。這一點也是進行水庫預報方案編制過程中普遍存在的瓶頸問題之一，需在今后水庫的實際預報應(yīng)用中，加強各種相關(guān)實測資料的累積與整理，對現(xiàn)有預報圖表進行逐步的修正，以適應(yīng)實際工作需要[8]。

5 結(jié)語

通過對上述分析，由于缺乏實測資料，是水庫預報方案編制過程中普遍存在的瓶頸問題之一，我們要對水庫水情進行實時監(jiān)測，加強各種相關(guān)實測資料的累積與整理，對信息資料要隨時搜集和整理，對現(xiàn)有預報圖表進行逐步的修正，為水庫洪水預報預警提供詳實資料，以適應(yīng)實際工作需要，確保水庫安全。

[1]王霞，鄭偉雄，陳志剛.某梯級水庫潰壩應(yīng)急分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計.2009，(01)：52-53.

[2]才慶欣.南票區(qū)水資源狀況及開發(fā)利用分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計.2014，(09)：27-29.

[3]賈瑞紅.水庫在防洪作業(yè)中實現(xiàn)水資源防洪系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2013，(06)：13-15.

[4]高宏.喀左縣水資源開發(fā)利用分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計.2015，(03)：34-35+45.

[5]陸軍.盤山縣水資源供需平衡分析及主要問題[J].水利規(guī)劃與設(shè)計.2015，(03)：18-20.

[6]武曉峰，唐杰.地下水人工回灌與再利用[J].工程勘察.1998(4)：37-39.

[7]李福仲，劉力真.郭家村水庫洪水預報調(diào)度系統(tǒng)研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2008，(02)：46-48.

[8]張紹軍.實踐最嚴格水資源管理制度的探索[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2013，(5)：23-26.

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1004-1184(2016)06-0228-02

2016-04-22

邱洋(1984-)，女，遼寧遼中人，工程師，主要從事水情預報、防汛抗旱、水環(huán)境監(jiān)測、水資源評價等工作。