特大暴雨情況下石埡子電站預報預泄調(diào)度研究

鄧家勇，于 茜，馬 嵐，劉可新

（1.國家電投貴州金元蒙江水力發(fā)電總廠，貴州都勻市 558000；2.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

1 研究背景

洪水的大小主要由暴雨發(fā)生的時間、強度、量級以及中心和移動方向等因素控制，不同暴雨量級以及不同降雨歷時，都會對形成洪水的洪峰、洪量、峰現(xiàn)時間產(chǎn)生極大的影響。

洪渡河流域位于貴州省東北部，洪水主要由降雨形成，暴雨量級以中小量級居多，但也易出現(xiàn)大暴雨、特大暴雨，對下游電站的生產(chǎn)安全造成影響。

石埡子水電站位于洪渡河干流中下游，控制流域面積2 589 km2，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪及其它效益的綜合水利水電樞紐。蓄水位544.00 m，按100年一遇設計，設計洪水位544.21 m，設計洪水流量7 480 m3/s，相應最大下泄流量7 133 m3/s；1000年一遇校核，校核洪水位547.35 m，設計洪水流量11 000 m3/s，相應最大下泄流量8 894 m3/s。

2 研究資料分析

研究資料來自江濱水文站，該水文站為洪渡河干流控制站，控制流域面積2 564 km2，位于石埡子壩址上游7.5 km，是一個國家基本水文站。研究采用1966—1983年的水文年鑒的刊印成果，共15年的水位、流量、雨量等項目的觀測資料。

通過新安江模型進行參數(shù)率定，合格且雨洪對應較好的洪水有2場，對應江濱站的平均降雨量約200 mm。根據(jù)全國最大日雨量圖，該地區(qū)平均最大日降雨約271 mm，可將其選為典型，分析不同初始土壤含水量，以及不同降雨時程情況下的暴雨洪水預報情況。

研究取江濱站1968年7月19日洪水作為一日洪水的典型，取1967年5月20日洪水作為二日洪水的典型，針對前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況，進行特大暴雨分級，對流域平均雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的預報洪水進行時程分配。典型暴雨的洪水預報，采用洪渡河江濱站預報方案率定的江濱斷面新安江模型參數(shù)，預報方案合格率均為95.83%，預報方案精度屬于甲級，平均預見期約6 h。

3 石埡子調(diào)洪計算及分析

3.1 石埡子調(diào)洪規(guī)程

1）起調(diào)水位。石埡子水庫汛期限制水位544.00 m，石埡子水庫調(diào)洪計算的起調(diào)水位為正常蓄水位544.00 m。

2）調(diào)洪方式。當來流量小于起調(diào)水位相應的最大泄流能力時，按來多少泄多少，基本保持水庫水位在正常蓄水位；當來流量大于起調(diào)水位相應的最大泄流能力時，泄洪建筑物閘門全打開按敞泄方式泄洪，水庫水位開始上漲，直至來流量等于泄流量，水庫水位達到壩前最高水位，當來流量小于水庫水位相應的泄流能力時，水庫水位開始下降，直至水庫水位下降至起調(diào)水位。

3.2 石埡子調(diào)洪演算

研究考慮前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況，對流域平均降雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的1 d、2 d典型暴雨進行洪水預報，并將此預報的洪水過程作為入庫對石埡子電站進行調(diào)洪演算。結果對比情況分別見表1至表3。

表1 225 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表流量：m3/s，水位：m

表2 250mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表流量：m3/s，水位：m

表3 275 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表

如表1所示，表2、表3同理，前期土壤蓄滿時，1 d內(nèi)產(chǎn)生洪水峰值9 630 m3/s，比80%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高530 m3/s，比60%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高1 080 m3/s；二日內(nèi)產(chǎn)生洪水峰值8 190 m3/s，比80%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高140 m3/s，比60%蓄滿產(chǎn)生洪水峰值高460 m3/s。前期土壤是否蓄滿對于短期強降雨的影響很大，對1 d降雨影響是對2 d降雨影響2～3倍。

當流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d 225 mm總降雨時，產(chǎn)生洪水過程的最大流量超過了石埡子百年一遇的設計洪水標準，水庫調(diào)洪演算的最高水位均大于設計洪水位544.21 m，出庫流量峰值也大于設計洪水位的相應最大下泄流量。

當流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d250 mm總降雨時，產(chǎn)生洪水過程的最大流量都超過了百年一遇的設計洪水標準，1 d降雨蓄滿情況產(chǎn)生的洪水峰值10 800 m3/s，臨近校核洪水11 000 m3/s。經(jīng)過水庫調(diào)洪演算，2 d降雨演算的最高水位均大于設計洪水位544.21 m，小于校核洪水位547.35 m，出庫流量峰值大于設計洪水位的相應最大下泄流量，小于校核最大下泄流量8 894 m3/s；1 d降雨蓄滿和80%蓄滿情況下調(diào)洪演算的最高水位超過了校核洪水位，同時下泄流量也就大于了校核最大下泄，出現(xiàn)了水庫漫頂。

當流域內(nèi)出現(xiàn)短期1 d或2 d 275 mm總降雨時，除2 d降雨60%蓄滿的情況外，產(chǎn)生洪水過程的最大流量都超過了千年一遇的校核洪水標準，水庫調(diào)洪演算的最高水位也均大于設計洪水位，出庫流量峰值也大于校核洪水位的相應最大下泄流量。

綜上，流域內(nèi)雨量越大，降雨歷時越短，產(chǎn)生的洪水就越大。降雨之前，前期土壤含水量越蓄滿，產(chǎn)生的洪水峰值越大，但在同樣的土壤含水情況下，降雨歷時的長短也影響洪峰的大小，相同降雨量的一日大雨，明顯大于二日大雨的產(chǎn)流洪峰，其差值還隨著流域降雨量的增大而增加。

3.3 石埡子預報預泄

在洪水來臨之前進行水庫的預泄調(diào)度，不僅可以降低水庫運行風險，還能提高發(fā)電效益，獲得雙贏。研究取前期土壤含水量為蓄滿的情況，對流域平均雨量分別為200 mm，225 mm、250 mm和275 mm四級暴雨預報的洪水過程進行預報預泄研究，結果見表4。

表4 各級降雨量的1日、2日典型洪水預報預泄對比結果表流量：m3/s，水位：m

防洪標準設計洪水位校核洪水位設計最大下泄校核最大下泄

預報預泄調(diào)度分析結果如下：

1）流域平均降雨量200 mm以上的1 d降雨形成洪水，預報預泄調(diào)度的出庫峰值均大于石埡子水庫的設計最大下泄流量7 133 m3/s，水庫運行的最高水位大于石埡子的設計洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的1 d降雨形成洪水，預報預泄調(diào)度的出庫峰值均大于石埡子水庫的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水庫運行的最高水位大于石埡子的校核洪水位547.35 m。

2）流域平均降雨量225 mm的2 d降雨形成洪水，預報預泄調(diào)度的出庫峰值小于石埡子水庫的設計最大下泄流量7 133 m3/s，水庫運行的最高水位略大于石埡子的設計洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的2 d降雨形成洪水，預報預泄調(diào)度的出庫峰值大于石埡子水庫的設計最大下泄流量，水庫運行的最高水位略大于石埡子的設計洪水位；流域平均降雨量275 mm的2 d降雨形成洪水，預報預泄調(diào)度的出庫峰值小于石埡子水庫的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水庫運行的最高水位小于石埡子的校核洪水位547.35 m。

4 小結

在洪水預見期和降雨預見期內(nèi)，根據(jù)測報的洪水或降雨及時調(diào)整水庫運行水位進行預泄調(diào)度，使水庫能及時騰庫防洪，降低運行風險，特別是對于降雨歷時略長的2 d特大暴雨，通過預泄調(diào)度，水庫的所有運行指標都控制在校核標準以下，既保證了石埡子電站的機組運行滿發(fā)，又保證了水庫的運行安全，對水庫的安全保障和經(jīng)濟運行都極其有利。