南灣水庫2020年暴雨洪水調(diào)度分析

劉力強(qiáng)

(信陽市南灣水庫管理局，河南 信陽 464031)

1 概況

南灣水庫于1955年建成，位于河南省信陽市淮河一級(jí)支流浉河上，控制流域面積1 100 km2，是一座以防洪、灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、航運(yùn)等綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。南灣水庫處于淮河南岸的大別山區(qū)，屬南北氣候過度地帶，年均降雨量1 160 mm，暴雨洪水多集中在6～8月，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為萬年一遇校核，總庫容13.55億m3。流域內(nèi)設(shè)有南灣、董家河、浉河港、大廟畈、西雙河、譚家河、新店7個(gè)雨量遙測(cè)站。

2 降雨過程及特點(diǎn)

2.1 降雨過程

2020年6～7月，隨著副熱帶高壓的南北擺動(dòng)，中國(guó)主雨帶也隨之南北擺動(dòng)，河南南部和安徽等地出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水，淮河發(fā)生了流域性大洪水，淮河干流部分河段超警戒水位，位于淮河上游的信陽市經(jīng)歷了7次較大降雨過程，發(fā)生了區(qū)域性大洪水。

2020年6月7日，南灣水庫流域出現(xiàn)入汛以來第一場(chǎng)強(qiáng)降雨，降雨量187 mm，隨后庫區(qū)出現(xiàn)連續(xù)強(qiáng)降雨過程。6-7月，流域內(nèi)的7個(gè)雨量遙測(cè)站降雨量777～990 mm，累計(jì)面雨量達(dá)899 mm，見表1所示，實(shí)為罕見。流域平均1 d(6月27日)最大降雨164 mm，最大3 d(7月16-19日)降雨量為208 mm；最大7 d(7月11-18日)降雨量為269 mm。

表1 各雨量站降雨統(tǒng)計(jì)表(mm)

2.2 降雨特點(diǎn)

①場(chǎng)次多，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。6、7月份共有7場(chǎng)強(qiáng)降雨過程，各場(chǎng)降雨過程持續(xù)天數(shù)在2-11 d，6-7月降雨天數(shù)多達(dá)44 d，為建庫以來歷年同期降雨天數(shù)第2位。

②降雨總量大。6-7月累計(jì)降雨量899 mm，僅次于歷史同期最大值1956年的982 mm，為建庫以來歷年同期均值386 mm的233%,相當(dāng)于常年全年降雨量的77%；單站最大雨量達(dá)到990 mm(譚家河站)，見表2所示。

表2 典型年6-7月累計(jì)降雨量統(tǒng)計(jì)表

3 洪水過程及特點(diǎn)

3.1 洪水過程

降雨入庫洪水分二個(gè)階段，第一階段為2020年6月7-27日，在6月7日以前，南灣水庫上游山區(qū)處于干旱狀態(tài)，小水庫及塘堰多數(shù)干涸，第一階段的2場(chǎng)降雨，主要為下滲和補(bǔ)充小水庫及塘堰,入庫水量較少，庫水位緩慢上漲，由降雨初期的95.75 m，上漲至96.73 m，漲幅0.98 m。第二階段為6月27日至7月31日，此時(shí)，庫區(qū)小水庫及塘堰蓄滿，土壤逐步達(dá)到飽和狀態(tài)，入庫流量迅速增大，水位上漲加快，7月27日上漲至最高水位103.41 m，距汛限水位僅0.09 m，漲幅達(dá)6.68 m，隨后因水電站泄流庫水位逐漸回落；6月28日形成了今年最大入庫洪峰2 700 m3/s，6-7月總進(jìn)庫水量4.97億m3。

3.2 洪水特點(diǎn)

①洪水場(chǎng)次多，并相互疊加。由于7場(chǎng)降雨過程間隔時(shí)間短，形成相鄰2場(chǎng)洪水相互疊加。如：7月10-12日的第4場(chǎng)降雨，最大入庫洪峰為450 m3/s(12日17時(shí))，14日9時(shí)第5場(chǎng)降雨開始時(shí)，入庫流量減至83 m3/s，此時(shí)，第5場(chǎng)降雨洪水已開始入庫，形成2場(chǎng)洪水相互疊加，入庫流量持續(xù)不斷。②洪水總量大。6-7月累計(jì)入庫洪水4.97億m3，為歷年同期均值1.55億m3的320%，并超過了常年全年來水量(4.60億m3)。③連續(xù)出現(xiàn)較大洪峰流量。2020年6、7月暴雨洪水過程，有3場(chǎng)洪水入庫洪峰超過了下游河道安全泄量(800 m3/s)，見表3所示，較為罕見。

表3 >1 000 m3/s入庫洪峰統(tǒng)計(jì)表

4 暴雨洪水比較分析

采用降雨量較大的1996、2007年與2020年的6、7月份進(jìn)行比較，見表4所示。

從表4可以看出，2020年的6-7月降雨量均比1996、2007年同期降雨量都大，而入庫洪水總量比2007年小，比1996年大。

表4 典型年6-7月降雨入庫洪水要素對(duì)比表

5 洪水調(diào)度分析

5.1 調(diào)度過程分析

南灣水庫防辦利用水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)對(duì)暴雨洪水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)。7月17日8時(shí)洪水預(yù)報(bào)結(jié)果顯示18日22時(shí)庫水位將達(dá)到102.44 m,低于汛限水位1.06 m(汛限水位103.50 m)，氣象部門預(yù)報(bào)未來幾天信陽市仍有強(qiáng)降雨過程，經(jīng)綜合分析研判，決定采用水電站小流量預(yù)泄洪水的調(diào)度方案調(diào)節(jié)庫水位，為后期攔蓄洪水騰出防洪庫容。7月17日水電站開機(jī)泄流34 m3/s，7月28日庫水位漲至最高水位103.41 m，低于汛限水位0.09 m，隨后逐步回落，8月13日庫水位降至103.00 m以下，累計(jì)泄洪6 000萬m3。

如果不采取提前小流量預(yù)泄洪水的調(diào)度方案，最高庫水位將達(dá)到104.16 m,超汛限水位0.66 m,根據(jù)《南灣水庫汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃》，水庫應(yīng)開啟溢洪道泄洪閘控泄400 m3/s，將對(duì)下游信陽市城區(qū)及淮河干流防洪造成不利影響。

5.2 防洪效益分析

南灣水庫防洪保護(hù)對(duì)象主要為信陽市城區(qū)和下游4.33×104hm2農(nóng)田，以及鐵路、公路等重要基礎(chǔ)設(shè)施。水庫下游的浉河從信陽市主城區(qū)穿過，浉河信陽城區(qū)段安全泄量為800 m3/s。6-7月南灣水庫攔蓄超浉河安全泄量洪水有3場(chǎng)，其中：6月27日至7月2日強(qiáng)降雨過程產(chǎn)生的最大入庫洪峰2 700 m3/s，水庫未泄洪，消減洪峰100%；7月10-18日強(qiáng)降雨過程，最大入庫洪峰1 530 m3/s，水庫下泄流量34 m3/s，消減洪峰98%，共產(chǎn)生防洪減災(zāi)效益12億元。

6 結(jié)論

2020年6-7月份淮河流域暴雨范圍大、場(chǎng)次多、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，給防汛帶來很大壓力。南灣水庫管理局利用水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)對(duì)庫區(qū)降雨、洪水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，并結(jié)合氣象預(yù)報(bào)科學(xué)研判汛情及合理調(diào)度洪水，在連續(xù)歷經(jīng)三場(chǎng)大洪水中消減洪峰流量達(dá)到98%以上，從而減輕了洪水對(duì)下游防洪的壓力，發(fā)揮了南灣水庫防洪減災(zāi)的巨大效益，對(duì)同類水庫的安全運(yùn)行及防洪調(diào)度具有參考價(jià)值。