棉花灘水庫的三次防洪調(diào)度

◎ 文 | 黃南山 許詡儉 何榮才 編輯 | 田宗偉

棉花灘水庫的三次防洪調(diào)度

◎ 文 | 黃南山 許詡儉 何榮才 編輯 | 田宗偉

棉花灘水電站 攝影/潘臻

棉花灘水庫大壩位于福建省永定縣境內(nèi)的汀江干流棉花灘峽谷河段中部，是以發(fā)電、防洪為主要功能的大型水庫，屬不完全年調(diào)節(jié)水庫。壩址坐落在永定縣西南端，距永定縣城21千米，距廈門市246千米，下游1千米即是廣東梅州地區(qū)，是國家“九五”計(jì)劃重點(diǎn)工程。樞紐建筑物包括碾壓混凝土重力壩、泄水建筑、輸水發(fā)電建筑及航運(yùn)過壩建筑等。攔河主壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高113米，水庫總庫容20.35億立方米，電站裝機(jī)600兆瓦。壩址以上控制流域面積7907平方千米，流域內(nèi)年降雨量1657毫米，多年平均徑流量73.2億立方米，壩址多年平均流量每秒232立方米。水庫正常蓄水位173.0米，死水位146.0米，調(diào)節(jié)庫容11.22億立方米，校核洪水位177.8米，相應(yīng)的總庫容20.35億立方米。

工程于1998年開工，2002年12月全部完工。工程的建成不僅為福建電網(wǎng)提供了優(yōu)質(zhì)調(diào)峰電源，而且提高了下游韓江的防洪能力。

2006年、2007年、2010年，是近年來汀江流域的豐水年份，棉花灘水庫大壩科學(xué)調(diào)度，發(fā)揮了較好的防洪效益。

2006年：遇建庫以來最大的洪水

2006年棉花灘水庫發(fā)生六場大洪水

2006年棉花灘流域全年降雨量1865.3毫米，年平均入庫流量每秒304立方米，累計(jì)入庫水量95.9億立方米。降雨量比2005年增加18.9%，比多年平均增加12.6%；入庫流量比2005年增加28.2%，比多年平均增加31.0%，屬豐水年份。2006年汛期呈現(xiàn)早汛、大汛、降雨時(shí)段集中等主要特點(diǎn)，從2月份開始流域月降雨量超過多年平均值，一直持續(xù)到7月份，2至7月份累計(jì)降雨量達(dá)1469.7毫米，比多年平均同期值（1171.9毫米）增加25.4%。由于降雨持續(xù)、集中，該時(shí)段產(chǎn)流率明顯提高，其中6月份的入庫流量比多年平均增加達(dá)81%。入冬以后，11月份還出現(xiàn)了128.9毫米的降雨，比多年平均增加221%。

2006年棉花灘水庫共發(fā)生洪水六場次，分別是：“0428”“0523”“0527”“0601”“0608” 和“0618”洪水，六場洪水均是鋒面雨影響所致，有五場發(fā)生在主汛期，并呈現(xiàn)峰高量大、時(shí)段集中的明顯特點(diǎn)，從5月23日到6月18日短短25天連續(xù)發(fā)生五場洪水，且其中0601、0608兩場洪水均超過十年一遇。

“0601”洪水的三天過程雨量170毫米，入庫洪峰流量每秒6060立方米，超過十年一遇，五天入庫洪量每秒10.14億立方米，是棉花灘水庫建庫以來洪量最大的洪水，洪水過程最大出庫每秒3500立方米，削峰率達(dá)42%。6月2日上午7時(shí)，水庫水位達(dá)本場洪水最高水位171.33米，超主汛限水位2.59米，超次汛限水位0.07米，并在下一場洪水到來前及時(shí)消落到主汛限水位以下?！?608”洪水的一天過程雨量達(dá)111毫米，洪峰流量達(dá)每秒6760立方米，接近二十年一遇，是棉花灘水庫建庫以來洪峰最大的洪水，五天入庫洪量8.26億立方米，洪水過程最大出庫每秒3300立方米，削峰率51%。6月9日10時(shí)，水庫水位達(dá)本次洪水最高水位171.04米，超主汛限水位2.3米。在洪水調(diào)度過程中，棉花灘水電公司認(rèn)真執(zhí)行福建省防辦指令，積極配合調(diào)度，正確使用汛限水位動(dòng)態(tài)控制的方法，較好地發(fā)揮了防洪庫容的調(diào)洪作用，達(dá)到“減災(zāi)興利”的目的。各級(jí)防汛指揮單位無微不至地協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)了對(duì)下游廣東人民高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，在首次開閘泄洪時(shí)還特別采取了慎重穩(wěn)妥的分級(jí)加大的泄洪方案，初始出庫流量僅每秒800立方米，相當(dāng)于低水位時(shí)的四臺(tái)機(jī)組發(fā)電流量，使得下游地區(qū)的政府、人民有充足的適應(yīng)時(shí)間和轉(zhuǎn)移財(cái)產(chǎn)財(cái)物時(shí)間，大大減少下游人民的損失。

在“0618”洪水調(diào)度過程中，棉花灘水庫主要起到了滯洪錯(cuò)峰作用。6月18日，汀江流域和永定河流域突降暴雨，下游支流永定河發(fā)生了二十年一遇的大洪水，12時(shí)出現(xiàn)洪峰流量將超過每秒1600立方米。棉花灘水庫此時(shí)也產(chǎn)生了“0618”洪水，12時(shí)入庫流量超過每秒2400立方米，17時(shí)出現(xiàn)洪峰流量每秒2670立方米。前一場洪水的庫水位才剛剛削落到主汛限水位以下0.03米，按規(guī)定理應(yīng)按批復(fù)的洪水調(diào)度方案加大出庫控制水位，但如果棉花灘水庫按方案下泄，通過茶陽的洪峰流量將超過每秒4270立方米，會(huì)造成嚴(yán)重的洪水淹沒損失。通過準(zhǔn)確計(jì)算、科學(xué)調(diào)度，保證棉花灘水庫8月18日15時(shí)前的總出庫流量在每秒800立方米內(nèi)，在永定河洪峰過后，最大出庫流量也保持在每秒1200立方米以內(nèi)，削峰率達(dá)55%，較圓滿地實(shí)現(xiàn)了滯洪錯(cuò)鋒保下游的目標(biāo)。19日3時(shí)，水庫水位達(dá)本次洪水最高水位169.66米，超主汛限水位0.92米。

棉花灘水電站 攝影/潘臻

在“0601”“0608”“0618”洪水期間，水庫連續(xù)泄洪25天，從5月31日10時(shí)起至25日0時(shí)結(jié)束，棄水量13.3億立方米，棄水損失電量1905萬千瓦時(shí)。

棉花灘水庫“減災(zāi)興利”效益可觀

水庫下游的廣東省大埔縣茶陽鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)極低，每秒2000立方米的洪水就會(huì)淹到街上，兩年一遇標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)不到。通過棉花灘水庫調(diào)節(jié)，大大減少了該鎮(zhèn)的淹沒損失。以“0608”洪水為例，在洪水過程中茶陽鎮(zhèn)的洪水淹沒最高水位為4.9米，老街道居民房屋被洪水淹到第二層。當(dāng)時(shí)棉花灘水庫的入庫洪峰流量達(dá)每秒6760立方米，最大出庫流量僅為每秒3300立方米，削減洪峰每秒3460立方米。按批復(fù)的《2006年棉花灘水電廠洪水調(diào)度方案》，出庫可以控制在每秒5210立方米，若按調(diào)度方案泄洪，則通過茶陽鎮(zhèn)的最大流量將增加每秒1910立方米，根據(jù)茶陽鎮(zhèn)街道水位流量關(guān)系推算，淹沒水位將再上升2米左右，完全淹沒的房屋將會(huì)增加，損失將會(huì)加大。假如棉花灘大壩未建設(shè)，按天然流量通過茶陽，則受災(zāi)將更嚴(yán)重。

位于廣東省梅州市大埔縣三河壩的匯城村地勢較低，基本與河道平齊，靠匯城河堤防護(hù)。護(hù)城堤頂高程49米，防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，容易被淹沒。以“0601”洪水為例，在洪水過程中三河壩處的最高水位達(dá)47.87米，僅差1.13米匯城村護(hù)城堤就要漫頂，情況十分危急。根據(jù)該處水位流量關(guān)系推算，流量每增加每秒1000立方米水位就將上約1米，若棉花灘水庫按方案規(guī)定的每秒5210立方米下泄，則流量將增加每秒1710立方米，三河壩處的水位將上升1.5米以上，洪水就會(huì)漫過護(hù)城堤頂，匯城村將被洪水淹沒，人民生命財(cái)產(chǎn)將會(huì)遭受重大損失。

大埔縣境內(nèi)共有19座堤防，大部分堤防都是上世紀(jì)七十年代修建的，標(biāo)準(zhǔn)較低，且都為土石壩，漫頂就會(huì)造成跨壩。在2006年的洪水過程中，大部分堤防水位都超過警戒水位，離堤頂每秒高程僅1米左右。如果棉花灘水庫按方案規(guī)定的每秒5210立方米下泄、流量再增加每秒1710立方米，很多堤防都會(huì)被洪水漫頂而跨塌，將會(huì)造成巨大損失。通過棉花灘水庫的調(diào)節(jié)，也保證了這些堤防基本安全渡汛。

由于有棉花灘水庫的科學(xué)調(diào)度，汕頭、潮州等下游沿河各城市，未發(fā)生洪水淹沒事件。

科學(xué)調(diào)度，增發(fā)電量，為社會(huì)、為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益

通過科學(xué)調(diào)度，汛前及時(shí)將庫水位消落到149.72 米，保證“0428”“0523”“0527”三場洪水洪量均蓄入庫中；“0618”洪水末期成功安全攔蓄洪尾，實(shí)現(xiàn)了汛限水位動(dòng)態(tài)控制目標(biāo)，及時(shí)將水位回蓄到169.86米，增發(fā)電量約1570萬千瓦時(shí)。為福建省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、電網(wǎng)迎峰度夏工作做出了較大的貢獻(xiàn)。

支持地方建設(shè)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展

2006年水庫上游上杭縣政府請(qǐng)求降低水庫水位配合其建設(shè)永杭公路大橋的工作，以便創(chuàng)造更好的施工條件，縮短建設(shè)工期、節(jié)約工程投資，棉花灘水電公司給予了大力支持。2006年9月至12月，將水位控制在168米以下，比汛后正常水位降低了5米，由此造成的發(fā)電水耗上升、損失電量近300萬千瓦時(shí)，使大橋建設(shè)又好又快進(jìn)展，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了貢獻(xiàn)。

服務(wù)下游，取得顯著的社會(huì)效益

通過水庫調(diào)節(jié)，9-12月枯水期的平均出庫流量由天然來水的每秒124立方米提高到每秒141立方米，有力地緩解了韓江下游地區(qū)缺水的局面，為下游的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生活生產(chǎn)作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

通過棉花灘水電公司的科學(xué)調(diào)度，大大提高了下游水電廠的經(jīng)濟(jì)效益，為廣東省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出更大貢獻(xiàn)。棉花灘水庫僅攔蓄“0618”洪尾就為下游青溪電廠增加發(fā)電水量33612萬立方米，折合增發(fā)電量約1681萬千瓦時(shí)。按多年平均來水計(jì)算，棉花灘水電廠建成后使青溪電廠增加電量約1.04億千瓦時(shí)/年。沿河的其他電廠、水廠、灌溉從中得到的利益也是很多的。

2007年：洪水規(guī)模近五年一遇

2007年，棉花灘流域年降雨量1586.3毫米，年平均入庫流量每秒242立方米，累計(jì)入庫水量76.4億立方米。降雨量同比2006年減少了15%，同比多年平均減少4.3%。入庫流量同比2006年減少20.7%，同比多年平均增加4.3%，年累計(jì)降雨雖然略少于多年平均，但由于強(qiáng)降雨過程發(fā)生時(shí)段大多較集中，蒸發(fā)損失小和產(chǎn)流條件相對(duì)充分，來水反而略多于多年平均水平，棄水量37047萬立方米。

2007年汛期棉花灘水庫共發(fā)生4場洪水，分別是“0424”“0603”“0610”和“0615”洪水。4場洪水均是鋒面雨影響所致，有3場發(fā)生在主汛期，其中“0610”和“0615”洪水都接近五年一遇。

科學(xué)調(diào)度，大幅削峰，防洪減災(zāi)效益顯著

棉花灘水庫下游的廣東省大埔縣沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，加上縣內(nèi)19座堤防大部分堤防都是土石壩，洪水漫頂就會(huì)造成跨壩，這些因素給防汛帶來極大的壓力。在洪水調(diào)度過程中，棉花灘水電公司科學(xué)調(diào)度，較好地發(fā)揮了防洪庫容的調(diào)洪作用。

“0610”洪水入庫洪峰流量每秒2790立方米，最大出庫流量每秒1600立方米，削峰率43%。從6月9日11時(shí)開始，長達(dá)50小時(shí)的入庫流量大于每秒2000立方米的時(shí)間里，出庫流量控制在每秒1300立方米以下的時(shí)間長達(dá)33小時(shí)，使大埔縣茶陽鎮(zhèn)的最高洪水水位降低了近2米，三河壩的最高洪水水位降低了1米，有力減輕了下游的洪水災(zāi)害，發(fā)揮了顯著的減災(zāi)效益，基本滿足了廣東省提出的入境流量控制在每秒2000立方米之內(nèi)的要求。

“0615”洪水洪峰流量每秒3400立方米，最大出庫每秒1500立方米，削減洪峰每秒1900立方米，削峰率56%，相當(dāng)于降低茶陽鎮(zhèn)洪水位3米多，降低三河壩水位近2米，有效減輕了下游的洪災(zāi)損失。

棉花灘水電公司2007年汛期的攔洪削峰成果得到了廣東、福建有關(guān)防汛部門的肯定。據(jù)了解，2007年棉花灘水庫為下游地區(qū)減免農(nóng)田受災(zāi)面積1220公頃，減免受災(zāi)人口6.6萬人，使梅坎鐵路30公里長的路段避免受淹，減免直接經(jīng)濟(jì)損失1500萬元，體現(xiàn)華電旗下大型企業(yè)勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的精神。

抓住時(shí)機(jī)攔蓄洪尾，增發(fā)電量可觀

“6.15”洪水是2007年汛期最后一場洪水，棉花灘水電公司調(diào)度人員根據(jù)準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)結(jié)果，多次向省防辦提交調(diào)度建議，在確保安全的前提下，攔蓄洪尾，通過發(fā)電消落水庫水位。經(jīng)省防辦同意，棉花灘電廠水位控制在170.09米附近運(yùn)行，多蓄水量增發(fā)電量1878萬千瓦時(shí)。

2010年：洪水規(guī)模近二十年一遇

2010年，棉花灘流域的洪水主要集中在6月15日和25日兩天。

“6.15”洪水：規(guī)模近二十年一遇

棉花灘流域從6月13日5時(shí)開始強(qiáng)降雨，到6月17日，流域累計(jì)降雨達(dá)202.4毫米，洪水入庫之前，棉花灘電廠已通過加大發(fā)電騰庫將水庫水位消落到153.08米，離汛限水位168.74米還有6.55億立方米庫容。在強(qiáng)降雨作用下，16日0時(shí)入庫達(dá)洪峰流量每秒6730立方米，超十年一遇，接近二十年一遇洪水（每秒6950立方米）。為了加大發(fā)電流量控制水位，經(jīng)過對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的縝密分析，決定機(jī)組超出力運(yùn)行，同時(shí)加密機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，確保安全。從16日18時(shí)起，全廠出力按64.3萬千瓦運(yùn)行，超額定出力4.3萬千瓦，直至洪峰過后42小時(shí)，棉花灘電廠出庫流量也僅為發(fā)電流量每秒770立方米，水庫未開閘泄洪。由于氣象預(yù)報(bào)棉花灘流域后續(xù)還有暴雨過程，自17日18時(shí)起，水庫才開閘泄洪，最大出庫流量每秒1400立方米，預(yù)騰庫容為迎接下一場洪水做好準(zhǔn)備。本場洪水入庫洪峰流量每秒6730立方米，最大出庫流量僅為每秒1400立方米，削峰率79%，避免了下游茶陽鎮(zhèn)遭受洪水災(zāi)害。

“6.25”洪水：錯(cuò)峰調(diào)度，降低茶陽鎮(zhèn)淹沒水深1米

“6.15”洪水尚未完全消退，氣象預(yù)報(bào)棉花灘流域24日至25日又有暴雨過程，水庫從24日1時(shí)即加大出庫流量預(yù)騰庫，出庫流量從每秒1400立方米加大到每秒2500立方米，水庫水位迅速消落，為下一場洪水預(yù)騰庫容。24日晚至25日流域集中降雨52毫米，由于前期降雨導(dǎo)致土壤含水量充分飽和，水庫入流迅速增大，25日21時(shí)入庫洪峰流量達(dá)3930立方米，最大出庫流量每秒3000立方米，削峰率24%，有效減輕了茶陽鎮(zhèn)的洪水災(zāi)害，降低淹沒水深近2米。6月25日14時(shí)，棉花灘水庫入庫流量還在迅速上漲，此時(shí)水庫下游的永定河洪峰近800立方米，若與棉花灘水庫每秒3000立方米的出庫流量疊加后到達(dá)茶陽，茶陽鎮(zhèn)淹沒深度將達(dá)到4米。在氣象預(yù)報(bào)流域還有暴雨，防汛形勢異常緊急的情況下，為了減輕下游洪水災(zāi)害，棉花灘水庫與永定河洪水進(jìn)行錯(cuò)峰調(diào)度，25日14時(shí)30分至19時(shí)30分減少出庫流量每秒500立方米，總出庫流量控制在每秒2500立方米以內(nèi)，待永定河洪峰過后再加大出庫流量。錯(cuò)峰調(diào)度降低茶陽鎮(zhèn)淹沒水深1米，實(shí)現(xiàn)了茶陽鎮(zhèn)淹沒深度不超過3米的目標(biāo)。