章水大余縣骨干水庫防洪調(diào)度分析及思考

黃在明

（江西省大余縣水利局，江西 大余，341500）

0 引言

水庫是我國防洪廣泛采用的工程措施之一，也是防汛抗洪的一張“王牌”，在防洪減災(zāi)方面發(fā)揮非常重要的作用。水庫的科學(xué)調(diào)度是發(fā)揮水庫防洪減災(zāi)作用、確保水庫大壩安全的關(guān)鍵手段。大余縣作為章水源頭、山區(qū)縣，洪澇災(zāi)害頻發(fā)，科學(xué)調(diào)度好現(xiàn)有的水庫控制性工程，為確保大余縣城及下游南康區(qū)、蓉江新區(qū)、贛州中心城區(qū)等地區(qū)防洪安全顯得尤為重要。

1 基本情況

1.1 自然地理

章水流域地處江西省贛州市西南部，位于東經(jīng)113°43′-115°02′、北緯 25°15′-26°15′之間，發(fā)源于崇義縣聶都山張柴洞，由西向東流經(jīng)崇義縣、大余縣、上猶縣、南康區(qū)、贛縣區(qū)，在章貢區(qū)八境臺匯入贛江。

章江干流由發(fā)源地為崇義縣聶都山石圳的沙村河與發(fā)源于內(nèi)良鄉(xiāng)五洞村的凹頭排的內(nèi)良河在大水口匯合為章江，流經(jīng)河洞、內(nèi)良、吉村、浮江、南安、黃龍、青龍、池江、新城等鄉(xiāng)鎮(zhèn)后，流入南康市境內(nèi)，在三江口納上猶江后為章水，章江流域面積為2 824km2，其中在大余縣境內(nèi)流域面積1 360.4km2，占章江流域總面積的48%，占全縣土地面積的99.52%，是章水流域的重要組成部分?？h內(nèi)章江流域河流密布，河流密度1.52km/km2，共有大小支流500余條、其中流域面積大于100km2的支流有5條。

1.2 水文氣象

章水流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)是溫暖濕潤，四季分明，熱量豐富，雨水充沛，春溫多變，夏澇秋旱，冬寒期短，無霜期長。年最高氣溫38.4℃，最低氣溫零下7.2℃，年平均溫度18.53℃。

章江流域大余縣多年平均降雨量1 584mm，年最大降雨量2234mm（1983年），年最小降雨量1 063.9mm（1991年）。降雨量年內(nèi)分配極不均勻，4～5月降雨量占全年降雨量的40%～50%。流域暴雨頻繁，根據(jù)流域內(nèi)雨量站的實(shí)測暴雨統(tǒng)計(jì)，最大日降雨量多出現(xiàn)在4～9月，5～6月以鋒面雨的形式出現(xiàn)使大暴雨更集中，7～9月主要是受臺風(fēng)影響產(chǎn)生暴雨。

章江流域徑流補(bǔ)給主要形式為降雨，多年平均徑流深為815.5mm，縣內(nèi)多年平均徑流量14.96億m3。

1.3 水文站網(wǎng)

水雨情監(jiān)測主要依托章江流域水文站網(wǎng)，截止2021年大余縣共有自報雨量站40個，河道自動水位監(jiān)測站9個，水庫水位自動監(jiān)測站7個，基本可以掌握章水縣城以上流域?qū)崟r降雨、河道及大中型水庫水位實(shí)時情況。

1.4 洪水

章江流域洪水特性為：章江為雨洪式河流，洪水由暴雨形成，因此洪水季節(jié)與暴雨季節(jié)一致。一般自4月起，開始出現(xiàn)洪水，但峰量不大；5、6月是出現(xiàn)洪水的主要季節(jié)，尤其是6月，由大強(qiáng)度暴雨產(chǎn)生峰高量大的大洪水；7～9月由于受臺風(fēng)影響，會出現(xiàn)短歷時的洪水，3月和10月偶爾也會發(fā)生洪水。流域4～6月份洪水由鋒面雨形成，峰高量大，7～9月份洪水由臺風(fēng)雨形成，洪水過程一般較尖瘦。一次洪水過程一般3～5天，長的可達(dá)10天。洪水峰型與降水歷時、強(qiáng)度有關(guān)，一般一次洪水總量主要集中在3天之內(nèi)。

1.5 水利工程

章水干流大余縣境內(nèi)有水庫、水電站9座，總庫容14 645.6萬m3，占比13.22%，說明章水干流水庫調(diào)蓄能力嚴(yán)重不足，容易發(fā)生洪澇災(zāi)害。

表1 章江沿河主要電站基本情況表

2 防洪調(diào)度的總體思路

根據(jù)大余縣自然地理特征以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合水利工程布局、洪水特性，統(tǒng)籌考慮河流現(xiàn)狀，確立大余縣章水流域防洪調(diào)度的總體思路為“聯(lián)合調(diào)度、蓄泄兼顧、科學(xué)預(yù)泄、錯峰減峰”。

2.1 地理及經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)

大余縣國土面積1 368km2，下轄11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、119個自然村（社區(qū)），總?cè)丝诩s31萬，呈現(xiàn)人口與經(jīng)濟(jì)資源分布在章江沿河兩岸高度集中的特點(diǎn)，其中84.6%的人口、90%的農(nóng)田、重要圩鎮(zhèn)及鐵路、高速公路、工業(yè)園區(qū)等重要基礎(chǔ)設(shè)施基本分布在油羅口水庫下游沿章水河兩岸的浮江鄉(xiāng)、南安鎮(zhèn)、黃龍鎮(zhèn)、青龍鎮(zhèn)、池江鎮(zhèn)、新城鎮(zhèn)等6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2.2 河流現(xiàn)狀特點(diǎn)

以縣城為中心，縣城上游主要有兩條集雨面積較大的水系，即章江上游（油羅口水庫以上集雨面積557km2）及章水一級支流浮江河（集雨面積227km2、其中縣內(nèi)138km2），縣城周邊還有兩條比較大河流五里山河（集雨面積 32km2）和蕩坪河（集雨面積 20km2）；隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，出現(xiàn)了與水爭地的現(xiàn)象，造成大余縣縣城章江河道最窄處只有50m左右，安全過流能力不足850m3/s。

2.3 調(diào)度思路分析

因浮江河流域面積較大，而且浮江河及縣城周邊的五里山河和蕩坪河均沒有控制性工程，加上山區(qū)河流容易形成山洪，河水暴漲暴落，因此必須待浮江河洪峰過后，油羅口水庫再增加泄洪量，進(jìn)行錯峰減峰調(diào)度，避免在縣城形成洪峰疊加的不利局面，造成下游洪澇災(zāi)害損失，為此提出“聯(lián)合調(diào)度、蓄泄兼顧、科學(xué)預(yù)泄、錯峰減峰”的防洪調(diào)度總體思路，即在流域調(diào)度上要先支流后干流，在上下游之間要實(shí)行梯級調(diào)度，在水庫調(diào)度上要提前科學(xué)預(yù)泄、預(yù)留防洪庫容，共同攔蓄洪水，消減洪峰，充分發(fā)揮水庫工程的防洪減災(zāi)作用。

3 防洪調(diào)度案例分析與評價[1]

近年來，大余縣發(fā)生較大洪水較少，本次僅以2009年“7.3”特大洪水為案例進(jìn)行分析。

3.1 2009 年“7.3”特大洪水

2009年7月2日晚上8點(diǎn)至7月3日晚上8點(diǎn)，大余縣多個降雨監(jiān)測點(diǎn)普遍發(fā)生歷史上罕見大暴雨，其中：崇義縣聶都站（滿埠）（徑流全部流入大余縣）降雨538.9mm，左拔鎮(zhèn)漂塘站降雨352mm、浮江鄉(xiāng)山南站降雨334.5mm、三江口站降雨469.5mm、石屋站降雨309.5mm，沙村站降雨283mm，縣城站降雨212mm、內(nèi)良站降雨197mm、油羅口水庫降雨184mm、河洞站降雨166.5mm、吉村站降雨155.5mm。全縣24小時平均降水量達(dá)到247mm。

據(jù)水文、氣象部門認(rèn)定，此次特大暴雨較2006年7月26日“格美”臺風(fēng)影響上猶縣五指峰出現(xiàn)的200年一遇的降雨量大，是有氣象記錄以來江西省最大，中國內(nèi)陸第四大的一次特大暴雨。

此次洪水是一次特大暴雨過程而引發(fā)的大到特大洪水過程，導(dǎo)致全縣各類山塘、水庫、河流的水位猛漲。①添錦潭電站從7月2日20時庫水位249.87m（汛期控制水位254m）猛漲至3日10時15分最高255.32m，漲了5.45m，最大入庫流量達(dá)1 160m3/s，最大出庫流量700m3/s，削減洪峰39.66%；②油羅口水庫水位從7月3日8時的215.98m（汛期控制水位218.50m）猛漲至21時的最高洪水位220.09m，漲了4.11m，已超汛期限制水位1.59m，最大入庫流量達(dá)1 340m3/s，最大出庫流量730m3/s，削減洪峰45.5%。③躍進(jìn)水庫從7月2日8：00水位72.52m（汛期控制水位80.00m）開始上漲，到7月3日22：00最高洪水位 81.01m；④垅澗里水庫從 7月 2日 8：00水位121.4m（汛期控制水位128.50m）開始上漲，到7月3日21：00最高洪水位 129.5m；⑤浮江橋橋面過水0.2m左右，浮江鄉(xiāng)政府進(jìn)水1.8m左右（歷史從未出現(xiàn)過），浮江流域洪峰流量1 065m3/s；⑥峽口電站最大下泄流量1 700m3/s（該站有記錄最大下泄流量為890m3/s）。

3.2 2009年“7.3”特大洪水調(diào)度過程

根據(jù)贛州市防汛抗早指揮部對洪水調(diào)度過程，7月3日8時，浮江河的洪峰進(jìn)入了大余縣城，縣城遭受洪水威脅，為錯開浮江河流域的洪峰，推遲了油羅口水庫的泄洪時間，直到7月3日11時，總推遲時間3小時13分；此后，章水干流洪峰進(jìn)一步到來，指揮部開始每小時調(diào)度一次，以逐漸增加添錦潭水庫和油羅口水庫的泄量，至7月3日12時40分，添錦潭水庫的最大洪峰由1 160m3/s減小到450m3/s，此時開始減小添錦潭水庫的泄洪流量，隨著上游洪水的減小和區(qū)間洪水的退去，7月4日0時50分，油羅口水庫開始控制泄量，直至關(guān)閉閘門。

3.3 2009年“7.3”特大洪水調(diào)度評價

據(jù)贛州市水文局統(tǒng)計(jì)資料，此次洪水洪峰流量是章水流域有史以來的最大洪峰流量。由于油羅口水庫天然狀況最大入庫流量為1 340m3/s[2]，經(jīng)水庫調(diào)蓄后，最大下泄流量為730m3/s，削減了水庫下游地區(qū)的洪峰水位，確保了所有山塘水庫沒有出現(xiàn)垮壩事件，避免了群死群傷事件的發(fā)生，水庫洪水調(diào)度是科學(xué)合理的，主要分析成果如下：

（1）牡丹亭斷面7月3日出現(xiàn)最高水位為176.70m，洪峰流量為1 510m3/s；還原天然狀況最高水位為178.30m，洪峰流量為2 100m3/s，削減洪峰水位1.60m。

（2）麻布斷面7月4日出現(xiàn)最高水位140.80m，洪峰流量為1 520m3/s；還原天然狀況最高水位為141.90m，洪峰流量為2 100m3/s，削減洪峰水位1.10m。

（3）大余縣沙村河斷面洪水頻率為200年一遇，浮江河斷面洪水頻率為200年一遇，牡丹亭電站的洪水頻率為100年一遇，麻布站超50年一遇，均為該地建國以來最大洪水。

通過發(fā)揮油羅口水庫的錯峰調(diào)度等防洪作用，為縣城及下游群眾財產(chǎn)轉(zhuǎn)移贏得了近3h的時間，最大限度地減輕了章水沿河兩岸的洪澇災(zāi)害損失，確保了人民生命財產(chǎn)安全。

3.4 調(diào)度思路的適用性

圖1 油羅口水庫水位-流量關(guān)系圖

圖2 添錦潭電站水位-流量關(guān)系圖

2009年“7.3”特大洪水發(fā)生后，直至2021年大余縣尚未發(fā)生特大洪水，在這12年期間，因大余縣自然地理特征、水利工程布局、洪水特性、河流現(xiàn)狀均未發(fā)生重大改變，在 2016 年“8.27”、2019 年“3.4”等中、小級別洪水中，大余縣章水流域“聯(lián)合調(diào)度、蓄泄兼顧、科學(xué)預(yù)泄、錯峰減峰”防洪調(diào)度的總體思路也得到了充分驗(yàn)證，是章水流域防洪調(diào)度的最優(yōu)方案。

4 幾點(diǎn)思考

4.1 水庫的科學(xué)調(diào)度依賴有實(shí)時準(zhǔn)確的水文數(shù)據(jù)

上文案例中，章水油羅口水庫、添錦潭水電站等骨干水庫均發(fā)揮了較好的蓄洪、削峰、錯峰等防洪效益，這得益于合理、科學(xué)的調(diào)度決策，更得益于油羅口水庫集雨面積內(nèi)設(shè)置了13個雨量站、6個水位站，基本可以掌握到上游實(shí)時降雨及洪水發(fā)展情況，為防洪調(diào)度決策提供基礎(chǔ)支撐。然而，大余縣至今都未建設(shè)較為規(guī)范的水文站，加上興建添錦潭電站后改變了油羅口水庫的水文特性，經(jīng)過縣城洪水流量就難以準(zhǔn)確預(yù)測，這給防洪調(diào)度增加了相當(dāng)大的難度。目前，水庫出庫流量過程通過泄流曲線推求，入庫流量過程通過水庫水量還原推算，不具備時效性與精準(zhǔn)性，加上6個水位站點(diǎn)都是中小河流站點(diǎn)，誤差較大。建議水文監(jiān)測預(yù)報工作應(yīng)當(dāng)引起水利部門及水庫管理單位的高度重視，并隨著相關(guān)政策的傾斜及資金投人的不斷加大，加強(qiáng)對現(xiàn)有水位站網(wǎng)的維護(hù)和數(shù)據(jù)校對工作，不斷提升水文數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、實(shí)時性。

4.2 水庫下游河道行洪能力是水庫調(diào)度的重要制約因素[4]

水庫調(diào)度決策時，下游河道最大行洪能力也是考慮的關(guān)鍵因素之一，大余縣章水沿河兩岸河堤年久失修，老化嚴(yán)重，防洪標(biāo)準(zhǔn)普遍不高，也沒有封閉，尤其是縣城河道最窄處只有50m左右，安全過流能力不足850m3/s，進(jìn)而導(dǎo)致水庫防洪調(diào)度的“空間不足”，決策者必須在全局安全和局部損失之間進(jìn)行權(quán)衡。建議以河長制為抓手，加大河湖清四亂力度，嚴(yán)厲打擊在河道管理范圍內(nèi)亂建、亂堆、亂占、亂采的“四亂”違法行為，并加大中小河流、五河治理、山洪溝治理、洪患村治理等項(xiàng)目建設(shè)投入，逐步恢復(fù)和提高河湖行洪能力。

4.3 統(tǒng)一調(diào)度是提高綜合效益的關(guān)鍵舉措

章水梯級水利工程防洪實(shí)行“聯(lián)合調(diào)度、蓄泄兼顧、科學(xué)預(yù)泄、錯峰減峰”調(diào)度的總體思路，既充分考慮了章水的地理河流條件，又符合洪水資源化利用的需求，是長期調(diào)度工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。然而，現(xiàn)階段由于水庫調(diào)度層級不一致，油羅口水庫為市級調(diào)度水庫，添錦潭水庫為縣級調(diào)度水庫，水庫缺乏水文專業(yè)人員，水庫調(diào)度系統(tǒng)精度不高，難以發(fā)揮梯級防洪調(diào)度的最大最優(yōu)效益等。為進(jìn)一步提高防洪調(diào)度的綜合效益，建議應(yīng)加強(qiáng)骨干水庫防洪聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用方案研究，建設(shè)全流域水工程防災(zāi)減災(zāi)聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全流域干支流、重要控制性水庫統(tǒng)一調(diào)度，不斷提高防洪、減淤、抗旱、生態(tài)、水資源利用等綜合效益[4]。

4.4 提高關(guān)鍵性控制工程調(diào)蓄能力是章水安瀾的有效途徑

大余縣多年平均徑流量14.96億m3，章水干流9座電站庫容14 645.6萬m3，占比13.22%，說明章水干支流大余縣境內(nèi)水庫調(diào)蓄能力嚴(yán)重不足。因歷史遺留問題等原因造成章水上游油羅口水庫移民征地拆遷沒有完全到位，后汛期限制水位一直控制在正常蓄水位220.0m以下，到設(shè)計(jì)洪水位222.59m，防洪庫容1 848萬m3不能用于調(diào)洪蓄洪，沒有發(fā)揮設(shè)計(jì)防洪效益，導(dǎo)致大余縣城防洪調(diào)度乃至章水流域的防洪調(diào)度十分被動。建議將油羅口水庫上游已經(jīng)建成的添錦潭水電站（庫容2 240萬m3、集水面積409km2，占章水流域面積的15%），按規(guī)劃改建成大型水庫，實(shí)行兩水庫的防洪、供水聯(lián)合綜合調(diào)度，可顯著提高章水的防洪能力，添錦潭水電站擴(kuò)建成大型水庫后，經(jīng)分析，大余縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)可由現(xiàn)狀的不足20年一遇提高到50年一遇，并且可以提高下游南康區(qū)、贛州中心城區(qū)防洪能力。

5 結(jié) 語

到目前為止，水庫工程仍然是防汛減災(zāi)最重要的工程措施，如何最大限度地發(fā)揮水庫工程的攔洪減峰作用，特別是全流域水庫工程的統(tǒng)一調(diào)度，一直都是基層防汛及水庫管理工作的努力目標(biāo)，在實(shí)踐工作中進(jìn)行了一些新的探索，也總結(jié)了一些管用、實(shí)用的工作經(jīng)驗(yàn)，但受于基層的水文設(shè)施條件、專業(yè)技術(shù)人才、水利基礎(chǔ)現(xiàn)狀、發(fā)電與防洪的調(diào)度程度、以及一些歷史遺留問題的處理等，導(dǎo)致水庫的調(diào)度仍然受制于諸多限制因素[5]，這些存在的困難和問題都需要在今后工作中加以改進(jìn)，但是科學(xué)、符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的調(diào)度模式仍然非常重要，大余縣在實(shí)踐工作總結(jié)出來的“聯(lián)合調(diào)度、蓄泄兼顧、科學(xué)預(yù)泄、錯峰減峰”防洪調(diào)度的思路，為山區(qū)縣水庫洪水調(diào)度提供了具有現(xiàn)實(shí)的借鑒意義。