溧陽(yáng)市臺(tái)風(fēng)“煙花”期間水庫(kù)調(diào)度分析
——以沙河、大溪水庫(kù)為例

蔣 彤，朱建銘，陸 取，毛學(xué)謙，李 丹

（1.溧陽(yáng)市水利局，江蘇 常州 213300；2.江蘇省水文水資源勘測(cè)局常州分局，江蘇 常州 213022）

2021年7月24日至28日，臺(tái)風(fēng)“煙花”大范圍影響溧陽(yáng)市，其中27日正面直擊溧陽(yáng)，臺(tái)風(fēng)中心橫穿溧陽(yáng)市南部。受臺(tái)風(fēng)強(qiáng)勢(shì)影響，溧陽(yáng)市普降大暴雨，局部特大暴雨，溧陽(yáng)市境內(nèi)各河道、水庫(kù)、塘壩水位均出現(xiàn)大幅上漲。本文基于臺(tái)風(fēng)期間降水、流量等水文實(shí)測(cè)資料及水庫(kù)實(shí)際調(diào)度資料，開(kāi)展了水庫(kù)暴雨洪水分析，分析了沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)調(diào)度效益，為優(yōu)化沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度提供參考。

1 溧陽(yáng)市及沙河、大溪水庫(kù)概況

溧陽(yáng)市位于太湖流域湖西部南溪河上游，總面積1 536.0 km2，境內(nèi)山丘平圩兼有，受地理位置和自然條件影響，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，歷史上為洪水走廊。汛期，上有客水（郎溪、高淳）壓境，下受太湖高水位頂托，加上排洪出路不暢，稍遇暴雨，河水漲速較快，遇流域性暴雨，河水位則居高不下；遇旱，水源緊缺，補(bǔ)水困難。全市先后建有大型水庫(kù)2座、中型水庫(kù)4座、蓄能電站2座、小型水庫(kù)60座及114座水文測(cè)站，為溧陽(yáng)市興利、防洪發(fā)揮了巨大作用。

沙河水庫(kù)位于溧陽(yáng)市南部丘陵山區(qū)，于1958年動(dòng)工興建，1961年建成，集水面積為148.5 km2，設(shè)計(jì)洪水位為23.00 m（吳淞基面），校核洪水位為24.42 m（同上）。大溪水庫(kù)位于溧陽(yáng)市西南部低丘陵山區(qū)，位于沙河水庫(kù)下游，始建于1958年，集水面積為90.0 km2，設(shè)計(jì)洪水位為15.48 m（黃?；妫?，校核洪水位為15.98 m（同上）。此外，沙河水庫(kù)上游建有1座抽水蓄能電站，當(dāng)沙河水庫(kù)水位過(guò)高時(shí)，進(jìn)行配合調(diào)度，蓄水分洪。沙河、大溪2座水庫(kù)由沙溪引河相互連通，并通過(guò)沙溪引河上游的上珠崗閘實(shí)現(xiàn)2座水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度，沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)基本情況詳見(jiàn)表1。

表1 沙河、大溪水庫(kù)基本情況對(duì)比

2 臺(tái)風(fēng)“煙花”對(duì)沙河、大溪水庫(kù)的影響

2.1 臺(tái)風(fēng)特點(diǎn)

2021年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”（強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)）7月18日2時(shí)在西北太平洋洋面上生成，于25日12時(shí)30分前后在浙江省舟山普陀沿海登陸，7月27日6時(shí)30分臺(tái)風(fēng)中心直擊溧陽(yáng)，9時(shí)30分左右臺(tái)風(fēng)中心轉(zhuǎn)移至高淳境內(nèi)，并停留了約10 h。溧陽(yáng)市受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響范圍主要在區(qū)域的南部、西部的丘陵山區(qū)，也是沙河、大溪2座大型水庫(kù)所屬流域。臺(tái)風(fēng)“煙花”具有移動(dòng)速度慢，滯留時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)雨量大，影響范圍廣，降水強(qiáng)度大等特點(diǎn)［1］。

臺(tái)風(fēng)“煙花”帶來(lái)的降雨具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累積雨量大，時(shí)空分布不均等特點(diǎn)。溧陽(yáng)境內(nèi)降雨分布總趨勢(shì)為由南向北逐漸減弱，全市特大暴雨站點(diǎn)42處，大暴雨站點(diǎn)41處，暴雨站點(diǎn)13處，大雨站點(diǎn)2處。溧陽(yáng)全市累計(jì)面平均降水量為301.4 mm，全市總面積的18%約276.5 km2降水量大于300 mm，全市總面積的13%約199.7 km2降水量大于200 mm。降雨時(shí)段主要集中在7月27日1時(shí)至28日6時(shí)，該時(shí)段降水量占總降水量的72%，降雨持續(xù)達(dá)29 h。

受臺(tái)風(fēng)影響最為嚴(yán)重區(qū)域位于溧陽(yáng)市西南部的沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)流域，臺(tái)風(fēng)期間該區(qū)域平均降雨量315.2 mm，最大點(diǎn)暴雨量421.0 mm（天目湖鎮(zhèn)石壩水庫(kù)）。

臺(tái)風(fēng)期間沙河、大溪水庫(kù)流域暴雨情況詳見(jiàn)表2。

表2 臺(tái)風(fēng)期間沙河、大溪水庫(kù)最大點(diǎn)雨量站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

2.2 洪水分析

臺(tái)風(fēng)“煙花”帶來(lái)的暴雨導(dǎo)致溧陽(yáng)市境內(nèi)河、湖、庫(kù)等水位暴漲，特別是位于暴雨中心的沙河、大溪2座大型水庫(kù)。臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，2座水庫(kù)水位均在汛限水位以下，7月24日23時(shí)大溪水庫(kù)受沙河水庫(kù)開(kāi)啟上珠崗閘預(yù)降水位的影響，大溪水庫(kù)壩上水位開(kāi)始緩漲。隨著臺(tái)風(fēng)逐漸靠近溧陽(yáng)，降雨加劇，7月27日4時(shí)30分沙河水庫(kù)壩上水位大幅上升，蓄水量短歷時(shí)急聚增加，蓄水壓力加大，27日11時(shí)沙河水庫(kù)開(kāi)啟泄洪閘泄洪，14時(shí)大溪水庫(kù)開(kāi)啟泄洪閘泄洪。

特別是臺(tái)風(fēng)中心穿過(guò)溧陽(yáng)南部、西部丘陵山區(qū)后，移動(dòng)至溧陽(yáng)附近的高淳境內(nèi)停留約10 h，仍持續(xù)對(duì)溧陽(yáng)降雨產(chǎn)生影響，導(dǎo)致溧陽(yáng)雨勢(shì)未減反增。沙河、大溪2座水庫(kù)水位持續(xù)上升，7月28日6時(shí)20分沙河水庫(kù)壩上水位達(dá)到22.55 m，12時(shí)30分大溪水庫(kù)壩上水位達(dá)到14.30 m。隨著臺(tái)風(fēng)北上，雨勢(shì)減弱，沙河、大溪在達(dá)到最高水位后旋即開(kāi)始下降，7月30日8時(shí)大溪水庫(kù)壩上水位降至汛限水位，30日23時(shí)50分沙河水庫(kù)壩上水位降至汛限水位。臺(tái)風(fēng)期間2座水庫(kù)的水位與降雨過(guò)程對(duì)照詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 沙河水庫(kù)水位與降雨過(guò)程

圖2 大溪水庫(kù)水位與降雨過(guò)程

3 水庫(kù)調(diào)度原則及方案

3.1 調(diào)度原則

發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)，沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)根據(jù)《沙河、大溪水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方案專題研究報(bào)告》實(shí)施聯(lián)合調(diào)度［2-4］，其主要調(diào)度原則為：

（1）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于21.00 m，且大溪水庫(kù)水位低于14.00 m時(shí)，優(yōu)先由上珠崗閘向大溪水庫(kù)泄洪，控制泄量不超過(guò)100 m3/s。

（2）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于21.00 m、低于21.50 m，且大溪水庫(kù)水位高于14.00 m時(shí)，關(guān)閉上珠崗閘，主壩泄洪閘與泄洪隧洞控制總泄量不超過(guò)125.0 m3/s，其中泄洪隧洞控制泄量不超過(guò)30.0 m3/s。

（3）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于21.50 m、低于23.00 m，且大溪水庫(kù)水位高于14.00 m時(shí)，主壩泄洪閘與泄洪隧洞控制總泄量不超過(guò)125.0 m3/s，其中泄洪隧洞控制泄量不超過(guò)30.0 m3/s，開(kāi)啟上珠崗閘向大溪水庫(kù)分洪，泄量不超過(guò)100.0 m3/s。

（4）當(dāng)沙河水庫(kù)水位大于22.00 m時(shí)，沙河抽水蓄能電站應(yīng)停止向沙河水庫(kù)泄水發(fā)電，并開(kāi)啟下水庫(kù)引水閘，充分利用上水庫(kù)蓄水幫助沙河水庫(kù)分洪。

（5）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于23.00 m、低于24.00 m，且大溪水庫(kù)水位高于14.00 m時(shí)，主壩泄洪閘與泄洪隧洞控制總泄量不低于125.0 m3/s，其中泄洪隧洞控制泄量不超過(guò)30.0 m3/s，開(kāi)啟上珠崗閘向大溪水庫(kù)分洪，泄量不超過(guò)100.0 m3/s。

（6）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于24.00 m、低于24.42 m，且大溪水庫(kù)水位高于14.00 m時(shí)，主壩泄洪閘敞泄，上珠崗閘泄量不超過(guò)100.0 m3/s，泄洪隧洞控制泄量不超過(guò)30.0 m3/s。

（7）當(dāng)沙河水庫(kù)水位高于24.42 m時(shí)，按超標(biāo)準(zhǔn)洪水執(zhí)行調(diào)度。

3.2 實(shí)際調(diào)度方案

臺(tái)風(fēng)期間，溧陽(yáng)市依據(jù)沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)調(diào)度方案，及時(shí)開(kāi)展調(diào)度泄洪，沙河、大溪水庫(kù)調(diào)度指令具體內(nèi)容詳見(jiàn)表3、表4。

表3 沙河水庫(kù)調(diào)度指令

表4 大溪水庫(kù)調(diào)度指令

3.3 聯(lián)合調(diào)度分析

3.3.1 預(yù)降水位，兼顧水資源全力騰出庫(kù)容

臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，溧陽(yáng)市防汛防旱指揮部提前預(yù)降水位，沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)7月26日8時(shí)水位分別為20.58 m、13.05 m，均低于汛限水位以下運(yùn)行。沙河抽水蓄能電站27日下午起停止泄水發(fā)電，將沙河水庫(kù)約262萬(wàn)m3水量存儲(chǔ)在蓄能電站。

3.3.2 水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，先向大溪泄洪，后聯(lián)合泄洪

24日22時(shí)沙河水庫(kù)、大溪水庫(kù)實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，沙河水庫(kù)開(kāi)啟上珠崗閘通過(guò)沙溪引河向大溪水庫(kù)進(jìn)行泄洪，實(shí)測(cè)流量19.7 m3/s。27日臺(tái)風(fēng)直擊溧陽(yáng)，位于臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑的沙河水庫(kù)水位上漲迅猛，為確保水庫(kù)大壩安全度汛，必須加大泄洪流量。沙河水庫(kù)于27日11時(shí)開(kāi)啟泄洪閘，泄洪流量85.0 m3/s，同時(shí)調(diào)整上珠港閘增大向大溪水庫(kù)泄洪流量100.0 m3/s（27日23時(shí)）。沙河水庫(kù)水位上漲速度仍較為迅速，27日23時(shí)沙河水庫(kù)首次開(kāi)啟泄洪隧洞，最大泄洪流量20.0 m3/s，并繼續(xù)加大主壩泄洪閘泄洪流量至105.0 m3/s。

大溪水庫(kù)24日接收沙河泄洪后，水位開(kāi)始緩慢上漲，臺(tái)風(fēng)入境后，水位上漲速度加快，為減緩上漲趨勢(shì)，于27日14時(shí)開(kāi)啟泄洪閘，28日10時(shí)26分實(shí)測(cè)最大泄洪流量118.0 m3/s。

3.3.3 先上游、后下游水庫(kù)逐次停止調(diào)度

隨著臺(tái)風(fēng)北上，雨勢(shì)減弱，水庫(kù)水位回落，沙河水庫(kù)于28日18時(shí)關(guān)閉泄洪洞，30日1時(shí)30分關(guān)閉上珠崗閘停止向大溪水庫(kù)泄洪，31日13時(shí)50分關(guān)閉泄洪閘，全線停止泄洪。大溪水庫(kù)水位緩慢下落，隨著水位回落至汛限水位以下，8月2日22時(shí)5分，大溪水庫(kù)關(guān)閉泄洪閘，全線停止泄洪。

3.4 聯(lián)合調(diào)度效益分析

臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，沙河、大溪水庫(kù)水位分別為20.56 m、12.84 m，分別低于汛限水位0.44 m、1.16 m，預(yù)留庫(kù)容分別為488萬(wàn)m3和1741萬(wàn)m3，沙河水庫(kù)抽蓄能電站納蓄庫(kù)容262萬(wàn)m3，合計(jì)預(yù)留滯泄庫(kù)容2 491萬(wàn)m3。充分的預(yù)留庫(kù)容減少了水庫(kù)防洪壓力，減緩了沙河水庫(kù)水位上漲1.62 m。

臺(tái)風(fēng)期間，沙河水庫(kù)上游累計(jì)面平均降水量414.0 mm，大溪水庫(kù)上游累計(jì)面平均降水量301.5 mm，按徑流系數(shù)0.9計(jì)算，沙河、大溪水庫(kù)入庫(kù)流量分別為5 533萬(wàn)m3和2 442 m3，合計(jì)7 975萬(wàn)m3。臺(tái)風(fēng)期間沙河、大溪水庫(kù)的最大入庫(kù)流量合計(jì)約624 m3/s，此時(shí)通過(guò)沙河水庫(kù)泄洪閘的出庫(kù)流量為49 m3/s，通過(guò)大溪水庫(kù)泄洪閘的出庫(kù)流量為28 m3/s，水庫(kù)削減洪峰流量約88%。

臺(tái)風(fēng)過(guò)后，經(jīng)復(fù)核沙河水庫(kù)通過(guò)沙溪引河向大溪水庫(kù)總計(jì)分洪1 763萬(wàn)m3，通過(guò)泄洪閘和泄洪隧洞累計(jì)泄洪2 830萬(wàn)m3，大溪水庫(kù)累計(jì)泄洪2 806萬(wàn)m3，加上前期預(yù)留滯泄庫(kù)容2 491萬(wàn)m3，共計(jì)8 127萬(wàn)m3，與降雨徑流關(guān)系推求結(jié)果接近。

根據(jù)上述分析過(guò)程，臺(tái)風(fēng)期間沙河、大溪水庫(kù)攔截上游來(lái)水合計(jì)8 127萬(wàn)m3，合計(jì)棄水5 636萬(wàn)m3，通過(guò)預(yù)留滯泄庫(kù)容蓄水2 491萬(wàn)m3，并通過(guò)錯(cuò)峰泄洪的方式大大削減了洪峰流量。由此可見(jiàn)，在此次臺(tái)風(fēng)造成的洪水應(yīng)對(duì)中，沙河、大溪水庫(kù)調(diào)度得力，防洪減災(zāi)效益得到充分發(fā)揮。

4 結(jié)語(yǔ)

受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響，溧陽(yáng)南部、西部丘陵山區(qū)普降大雨，局部大暴雨，造成了沙河、大溪2座大型水庫(kù)水位迅猛上漲，對(duì)水庫(kù)及下游造成巨大的防洪壓力。本文通過(guò)沙河、大溪水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度分析可知，水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度有效攔截上游洪水量8 127萬(wàn)m3，削減洪峰流量88%，具有良好的防洪效益。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)兩大水庫(kù)的精準(zhǔn)調(diào)度、科學(xué)調(diào)度，建議防汛部門(mén)構(gòu)建沙河—大溪數(shù)字孿生流域建設(shè)，結(jié)合水庫(kù)作為水源地的水資源需求，優(yōu)化與氣象部門(mén)協(xié)商機(jī)制，提高洪水預(yù)報(bào)精度，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)防洪與水資源效益的統(tǒng)一。