白蓮河水庫洪水預(yù)報調(diào)度分析

王福喜，徐 林，彭棟祥

(湖北省黃岡市水文水資源勘測局，湖北 黃州 438000)

在抗御大洪水時，及時準確的水雨情信息和預(yù)報對水庫調(diào)度決策、防洪及興利作用重大。黃岡市水庫眾多，防洪壓力大，多年來洪水調(diào)度方式和手段單一，水資源利用率低，決策主要憑經(jīng)驗而定，缺乏科學的技術(shù)支撐，嚴重影響水庫安全和效益的發(fā)揮。

2016年7月，浠水白蓮河水庫庫區(qū)持續(xù)發(fā)生強暴雨，水位猛漲，連續(xù)兩次最高水位超過104 m汛限水位，水庫25年來首次開啟溢洪道8孔閘門泄洪，期間水文部門與工程單位密切溝通協(xié)作，多次開展預(yù)警預(yù)報，為水庫科學調(diào)度提供了重要技術(shù)支撐。通過開展“2016.7”白蓮河水庫洪水預(yù)報與調(diào)度分析，為其他水庫防洪保安、雨洪利用和科學調(diào)度提供借鑒，具有重要的意義。

1 水庫概況

白蓮河水庫是1座以防洪、灌溉為主，兼有發(fā)電、供水、養(yǎng)殖、旅游、航運、生態(tài)維護等綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。水庫集水面積1 697 km2，壩頂高程111.00 m，總庫容12.28億m3。上游東、西河來水分別由英山和落令河水文站控制。水庫發(fā)電流量為115.5 m3/s，東、西干渠最大流量分別為15 m3/s和27 m3/s；正常第一溢洪道堰頂高程98 m，共8孔，凈寬80 m，最大泄流量6 583 m3/s；第二溢洪道為實用堰，堰頂高程97.50 m，寬30 m，最大下泄流量3 514 m3/s。主汛期(6月21日至7月20日) 水庫汛限水位為103.00 m，前、后汛期汛限水位為104.00 m。下游浠水河道安全泄量4 300 m3/s，在滿足水庫安全的前提下，水庫控制泄量為2 420 m3/s。水庫防洪調(diào)度涉及到庫區(qū)上游英山城關(guān)、下游浠水縣城的安全，防汛地位十分重要，防洪調(diào)度責任重大。

2 洪水預(yù)報和調(diào)度

1)提前研判，準確分析汛情。自6月中旬入梅后，浠水白蓮河水庫流域發(fā)生持續(xù)強降雨、局部特大暴雨。6月30日累計雨量94 mm，水位漲速加快，起漲水位101.33 m，7月1日8時水位101.83 m。水情人員當即向防辦領(lǐng)導(dǎo)匯報“白蓮河水庫按目前發(fā)電下泄運行，庫水位將很快超過汛限水位103 m并接近104 m” ，防辦領(lǐng)導(dǎo)要求予以密切關(guān)注。

7月1日10時工程管理局傳真請求“開啟第一溢洪道第4號閘預(yù)泄，泄洪流量200 m3/s，以控制庫水位上漲”。8時至14時庫區(qū)再降38 mm雨量，水位迅猛漲至102.45 m，漲幅達1.12 m，且仍以每小時0.1 m以上速度上漲。市水利局黃金安局長立即召集水文、防辦有關(guān)人員會商，會上有人提出“白蓮河水庫為大(一)型水庫，可適當攔蓄洪水，現(xiàn)在溢洪對下游浠水城關(guān)河段行洪造成影響，待接近103 m汛限水位再開啟溢洪道” 。防辦領(lǐng)導(dǎo)又征求水情部門的意見，答復(fù)是“目前僅按照發(fā)電下泄，每天下泄水量僅1 000多萬m3，降低水位0.15 m左右，調(diào)節(jié)作用不明顯，且未來仍有強降雨，水位很可能達104 m以上；即使開1孔下泄，加上發(fā)電泄水可降低庫水位0.4 m，效果也不很明顯”，防辦領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)綜合考慮，同意先暫開1孔閘泄洪。15時水庫首開1孔泄洪，庫水位仍以每小時0.15 m快速上漲，18時突破103 m汛限水位。

2)精準預(yù)報，科學決策安全度汛。7月1日17時庫區(qū)累計降雨174 mm，18時水文部門發(fā)布第一次洪水藍色預(yù)警“按開啟第一溢洪道8孔溢洪、發(fā)電流量115 m3/s下泄調(diào)度，預(yù)計7月2日5時水庫洪峰水位103.42 m，超汛限0.42 m”。隨后工程局再次請示“繼續(xù)開啟其他7孔泄洪”， 18時35分至21時25分，水庫由1孔逐漸增至8孔閘門全開。

7月1日22時水文部門滾動發(fā)布第二次洪水預(yù)警“按8孔溢洪和發(fā)電下泄調(diào)度，2日11時最高水位將達103.86 m，超汛限0.86 m”。隨后庫區(qū)再次發(fā)生46 mm強降雨，累計雨量225 mm，2日0時發(fā)布第三次洪水預(yù)警“預(yù)計7月2日9時將出現(xiàn)最高水位104.23 m，超過汛限1.23 m，最大出庫流量2 541 m3/s”。1日23時最大入庫洪峰4 590 m3/s，2日6時實測最高水位104.19 m，累計漲幅達2.86 m，為自1991年以來最高庫水位，預(yù)報值與實測值僅差0.04 m[1]。

首場洪水8孔安全泄洪，最大出庫流量2 400 m3/s，且控制在下游河道安全流量內(nèi)，實現(xiàn)錯峰8 h、消峰52%，確保了庫區(qū)英山城關(guān)不受淹及下游浠水城區(qū)、沿河兩岸的安全。

7月4日庫區(qū)再次出現(xiàn)176 mm強降雨，水位再度上漲，7月5日16時水文部門發(fā)布第四次洪水預(yù)警“預(yù)計7月7日2時將出現(xiàn)最高水位104.36 m，超汛限水位1.36 m”。6日14時庫水位再次突破104 m，第一溢洪道開啟6孔泄洪，出庫流量1 785 m3/s，后期逐步關(guān)閉，7月7日最高庫水位達104.17 m，預(yù)報值與實測值相差0.19 m。

據(jù)統(tǒng)計，6月30日至7月7日白蓮河水庫總?cè)霂旌榱?.46億m3，出庫總水量5.94億m3(其中溢洪水量5.26億m3，發(fā)電水量0.68億m3)，攔蓄洪水1.52億m3，消減洪峰52%。在精準預(yù)測預(yù)報的支撐下，科學調(diào)度雨洪資源，既有效發(fā)揮了水庫防洪減災(zāi)作用，又在退洪期有效攔蓄了洪尾，實現(xiàn)了雨洪資源利用最大化，取得了顯著的防洪與興利效益。

3)溝通協(xié)作，應(yīng)急測報確保信息及時。協(xié)同作戰(zhàn)、緊密配合，水文部門每天發(fā)布水雨情和預(yù)報信息，緊急時2 h應(yīng)報送一次水情，關(guān)鍵時刻向一線領(lǐng)導(dǎo)直接匯報；信息采集出現(xiàn)故障時，迅速派人現(xiàn)場處理；為解決庫區(qū)英山站水位受頂托低流速測流難題，英山站緊急采用ADCP測流，并加密流量測次；水庫需要開閘泄洪時，工程局第一時間將溢洪道閘門開啟運用情況反饋給水文局，以便預(yù)報人員更準確開展預(yù)報作業(yè)；兩單位緊密合作，共同為水庫防洪保安、科學調(diào)度獻計獻策，實現(xiàn)了工程效益和水文服務(wù)的雙贏。

3 經(jīng)驗總結(jié)

1)水文情報預(yù)報為水庫科學調(diào)度贏得了主動。當庫區(qū)發(fā)生了持續(xù)暴雨時，7月1日開始僅開啟1孔溢洪道預(yù)泄，后期又發(fā)生持續(xù)暴雨，水位快速上漲，結(jié)合預(yù)報，果斷開啟8孔加大下泄，雖對下游防洪造成壓力，但極大增強了工程安全系數(shù)，為后階段攔洪、消峰、騰庫創(chuàng)造了有利條件。事后的調(diào)度也證明再次發(fā)生大暴雨時，根據(jù)水位合理開啟閘門，避免了第二溢洪道的開啟，有效減輕了下游河道的行洪壓力。

2)預(yù)報方案的修訂完善是精準預(yù)報的基礎(chǔ)。預(yù)報方案是預(yù)警預(yù)報的核心。為全面掌握預(yù)報過程，縮短預(yù)報時段，結(jié)合洪水地區(qū)組成及匯流特性，汛前及時率定了匯流單位線，將計算時段修改為3 h，避免了時段過長易漏洪峰，過短增加工作量的影響；針對在漲洪段歷時過長洪峰延后，結(jié)合2013年、1996年、1991年典型年場次大洪水修訂調(diào)整，提高了洪現(xiàn)時間及過程的預(yù)報精度。

3)科學研判是提高預(yù)測精度和調(diào)度水平的關(guān)鍵。產(chǎn)流面積確定對水量計算影響很大，在7月1日前期預(yù)報時扣除了流域大中型水庫控制面積，后期庫區(qū)大中型水庫均開閘泄洪，則采用全流域面積計算產(chǎn)流；首場洪水如果不及時開啟8孔溢洪道泄洪，待水位漲至103 m時再開，最高水位將達104.8 m，增高0.61 m，過早高水位運行將對水庫安全構(gòu)成威脅，對后期遭遇洪水增開第二溢洪道，將加大下游的行洪壓力。假如水庫提前開啟2孔溢洪道預(yù)泄(7月1日11時開啟，比實際提前7 h)以騰空庫容，則可降低水位0.5 m，減少下泄流量210 m3/s，對防御后期洪水將更主動，因此提前科學研判尤為重要。

4)預(yù)報中要密切關(guān)注工程調(diào)度的影響。第三次預(yù)報因?qū)?孔溢洪道開啟時間及雨量掌握比較全面，加之閘門開啟控制有規(guī)律，預(yù)報精度較高；第四次閘門開啟變化頻繁，溢洪水量計算不夠全面，故造成誤差的偏大。規(guī)范的、有規(guī)律的調(diào)度既可避免閘門頻繁開啟帶來的安全影響，也有利于下游防洪部署工作的開展。同時，庫區(qū)抽水蓄能電站上庫總庫容1 600萬m3，其調(diào)度運行造成白蓮河水庫(下庫)庫內(nèi)水位呈波浪起伏變化，掌握抽水蓄能電站抽放水運行規(guī)律尤為必要。預(yù)報時需合理考慮工程調(diào)度因素的影響才能提高預(yù)報的精度。

4 建議和啟示

1)建立預(yù)測預(yù)報會商機制。當發(fā)生持續(xù)性大暴雨時，水文部門和工程局應(yīng)建立起常態(tài)化的聯(lián)動機制，加強溝通協(xié)作，重大、關(guān)鍵時期及時開展預(yù)報調(diào)度會商，深度融合，建立高效快速的應(yīng)急響應(yīng)機制。

2)工程單位應(yīng)高度重視預(yù)警預(yù)報工作。黃岡市大中型水庫多，防洪興利效益明顯，工程單位應(yīng)高度認識預(yù)報的重要性和必要性。開展向社會購買服務(wù)，不斷提高水庫安全保障系數(shù)，最大限度發(fā)揮綜合效益。加強與水文、氣象專業(yè)部門的聯(lián)系，汛前積極建立水庫洪水預(yù)報方案，汛后結(jié)合上年或歷史典型大洪水及時修訂完善，提高實用性和預(yù)報精度。

3)水庫蓄水應(yīng)科學調(diào)度，適時控制。主汛期或首場強降雨前，過早蓄水或者提前攔蓄洪尾不利于水庫安全度汛。河南“75.8”石漫灘、板橋2座大型水庫的潰壩，除暴雨超設(shè)計標準外，還與前期蓄水過高有很大關(guān)系[2]。在確保水庫自身防洪安全前提下，抓住洪水退水階段或后汛期，適時增大對洪尾的攔蓄，減少棄水，才能充分利用雨洪資源，實現(xiàn)防洪興利效益的最大化。

4)入、出庫水量監(jiān)測有待加強。當庫區(qū)水位超過103 m時，英山站經(jīng)常受回水頂托影響，兩處水位幾乎持平，造成低流速或零流速流量監(jiān)測困難，該站多次在上游較遠處選取臨時斷面測流，以確保東河流量數(shù)據(jù)的準確；庫區(qū)如意河區(qū)間水量監(jiān)測難度大；東、西干渠、第二溢洪道水量監(jiān)測系統(tǒng)還未完全建立。入、出庫水量監(jiān)測體系還不夠完善，一定程度上影響著預(yù)報水量平衡的計算和分析。

5 結(jié) 語

編制大中型水庫洪水預(yù)報方案，研究和開發(fā)水庫洪水自動化測報和科學調(diào)度系統(tǒng)，對改善水庫管理，科學調(diào)度決策、提高水資源利用率將起到重要作用。通過分析、展示預(yù)警預(yù)報的成功案例，從而推動其他大中型水庫建立科學、先進的洪水監(jiān)測和調(diào)度系統(tǒng)，提高水庫安全運行能力和綜合效益意義重大。