水平衡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在麻家邊水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行中的應(yīng)用

李新寬

（金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司,陜西 渭南 714102）

1 前言

實(shí)時(shí)雨情、降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、河道實(shí)時(shí)水情、水庫(kù)過(guò)程水位、泄洪時(shí)間、下泄流量、取水量等數(shù)據(jù)是水庫(kù)運(yùn)行中產(chǎn)生的基本數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,可以建立流域年降雨總量與年入庫(kù)總量、不同雨量等級(jí)的降雨與單次入庫(kù)水量、不同雨量等級(jí)降雨入庫(kù)周期和前期時(shí)段入庫(kù)強(qiáng)度等關(guān)系模型。

通過(guò)多年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,從中發(fā)掘水庫(kù)滿足防汛和供水功能、更好地實(shí)現(xiàn)水平衡情況下,形成汛期一定時(shí)段、一定雨量等級(jí)雨情、相似運(yùn)行水位和防洪庫(kù)容下的防汛應(yīng)對(duì)策略和泄洪模式,以更好發(fā)揮水庫(kù)興利效益。尤其在主汛期和汛期結(jié)束前,在汛限水位以下尋求更穩(wěn)妥、更可靠的水位控制和預(yù)泄策略,得到更加優(yōu)化的蓄水策略,確保汛期防汛安全和冬春季供水保證率。

2 現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

2.1 水庫(kù)水文技術(shù)參數(shù)

麻家邊水庫(kù)壩址以上流域62.4 km2,河長(zhǎng)12.4 km,由東坪和西坪兩條支溝匯合而成,主河道除東、西坪等地較為開闊外,均為峽谷,流域形狀呈扇形,河道比降達(dá)20‰。壩址以上流域?qū)偾貛X山地,海拔高度在1200 m~2100 m之間,最高達(dá)2645 m,植被覆蓋良好,平時(shí)水流清澈,泥沙侵蝕輕微。

自1961年有觀測(cè)記錄以來(lái),年降雨量為483 mm~1173 mm,年平均降雨量826 mm,6月~9月多年平均降雨量占全年的64%以上,7月~9月為暴雨集中頻發(fā)期,主汛期明顯。

表1 水文工程技術(shù)參數(shù)表

2.2 水庫(kù)工程技術(shù)參數(shù)

表2 工程技術(shù)參數(shù)表

續(xù)表2

由于受西太平洋副熱帶高壓、冷暖空氣及其特殊地形影響,在汛期容易形成暴雨。蒿坪川暴雨具有籠罩面積小、歷時(shí)短、強(qiáng)度大的特點(diǎn)。洪水具有峰高、量小、單峰多、復(fù)峰少,過(guò)程線尖瘦、漲落迅猛等特點(diǎn)。

2.3 歷史災(zāi)害

1996年8月,水庫(kù)控制泄流,致使庫(kù)水位于8月1日急劇上升至歷史較高水位1129.74 m,洪水翻溢洪道閘門頂而過(guò)。

2010年7月22日~24 日,降雨量高達(dá)115.3 mm。強(qiáng)降雨造成蒿坪川河水暴漲,水庫(kù)上游洪峰流量超500 年一遇校核洪水,水庫(kù)壩前水位荷載超過(guò)弧形閘門設(shè)計(jì)荷載,洪水沖壞溢洪道弧形閘門,一路下泄,沖毀任家灘村、武坪村180 多間房屋,淹沒(méi)及過(guò)水農(nóng)田約270 畝。

3 水平衡數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)近5年麻家邊水庫(kù)實(shí)時(shí)雨情、降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、河道實(shí)時(shí)水情、水庫(kù)過(guò)程水位、泄洪時(shí)間、下泄流量、取水量等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,從中發(fā)掘水庫(kù)年入庫(kù)流量和流域內(nèi)降水總量之間的比例關(guān)系,可以判斷出在某一時(shí)段全年累計(jì)降雨量和該時(shí)段入庫(kù)總量的長(zhǎng)期比例關(guān)系,根據(jù)大概率的當(dāng)前年降雨總量入庫(kù)總流量的比例關(guān)系推斷后期大概率還會(huì)入庫(kù)的總水量,同時(shí)結(jié)合不同雨量等級(jí)的降水情況,參照不同雨量等級(jí)情況下,利用已有大數(shù)據(jù)確定降雨后24 h和48 h入庫(kù)流量,確定單次降雨的強(qiáng)度、降雨匯流入庫(kù)時(shí)間、降水洪峰入庫(kù)時(shí)間、降雨入庫(kù)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、雨量總的入庫(kù)時(shí)間等,同時(shí)何時(shí)水庫(kù)騰庫(kù)容量、排洪時(shí)間等段。從而實(shí)現(xiàn)水平衡情況下,形成汛期一定時(shí)段、一定雨量等級(jí)雨情、相似運(yùn)行水位和防洪庫(kù)容下的防汛應(yīng)對(duì)策略和泄洪模式,以更好發(fā)揮水庫(kù)興利效益。

表3 年入庫(kù)量與流域降水量關(guān)系表

通過(guò)對(duì)近5年以來(lái)麻家邊水庫(kù)上游流域內(nèi)逐年流域內(nèi)月面平均降水量和全年累計(jì)降水量、流域內(nèi)年降水總量、泄洪量、可蒸發(fā)量/實(shí)際蒸發(fā)量、取水量的分析,得出麻家邊水庫(kù)流域內(nèi)全年降水總量和全年入庫(kù)總量的比例關(guān)系平均值約為45.71%,各年份平均值偏移在1.84%~4.81%之間,規(guī)律性較強(qiáng)。加強(qiáng)和重視水庫(kù)實(shí)時(shí)雨情、降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、河道實(shí)時(shí)水情、水庫(kù)過(guò)程水位、泄洪時(shí)間、下泄流量、取水量等數(shù)據(jù)采集分析,對(duì)更大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,不斷優(yōu)化比例關(guān)系。即可根據(jù)流域年度累計(jì)降水量、本次內(nèi)已累計(jì)降水量、短期雨情預(yù)報(bào)和后期水量需求計(jì)劃動(dòng)態(tài)調(diào)整防汛應(yīng)對(duì)策略和泄洪模式。

表4 流域降水量與入庫(kù)總量關(guān)系

4 降雨量與24小時(shí)入庫(kù)比例

麻家邊水庫(kù)自動(dòng)水雨情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在麻家邊水庫(kù)上游流域內(nèi)設(shè)置有水庫(kù)大壩、陳家院、蜈蚣臺(tái)、八里坡、北坡、白家溝等6處自動(dòng)雨量站,用于對(duì)水庫(kù)上游流域降雨情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

通過(guò)對(duì)主汛期不同雨量降雨等級(jí)情況下流域內(nèi)降水總量、24 h和48 h入庫(kù)總水量（泄洪量、可蒸發(fā)量/實(shí)際蒸發(fā)量、取水量）的對(duì)比分析,得出麻家邊水庫(kù)大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨降雨等級(jí)情況下24 h內(nèi)入庫(kù)流量約為流域內(nèi)降水總量的1.08%、7.74%、52.07%、61.85%,48 h內(nèi)入庫(kù)流量約為流域內(nèi)降水總量的1.37%、15.82%、61.99%、98.78%。即隨著降雨等級(jí)的提高,尤其大暴雨以上級(jí)別的降雨會(huì)出現(xiàn)降雨量大、入庫(kù)量大、入庫(kù)迅速等特點(diǎn)。

當(dāng)流域內(nèi)出現(xiàn)大暴雨和特大暴雨的預(yù)報(bào)或預(yù)警前務(wù)必持續(xù)開啟泄洪設(shè)施,提前預(yù)泄,合理低水位運(yùn)行,雨中根據(jù)累計(jì)降雨量、短期雨情動(dòng)態(tài)調(diào)整防汛應(yīng)對(duì)策略和泄洪模式,雨后根據(jù)后期入庫(kù)流量預(yù)期和水量需求計(jì)劃及時(shí)調(diào)整應(yīng)對(duì)。

圖2 7月10日~11日時(shí)段6雨量站降雨量與入庫(kù)流量

圖3 7月22日~23日6雨量站時(shí)段降雨量與入庫(kù)流量

圖4 8月19日~20日6雨量站時(shí)段降雨量與入庫(kù)流量

表5 雨量等級(jí)評(píng)定 單位：mm

5 結(jié)語(yǔ)

中小型水庫(kù)年入庫(kù)量與流域降水量關(guān)系,主汛期不同降水等級(jí)下的24 h和48 h流域降水量與入庫(kù)總量關(guān)系,是以時(shí)間和空間的分析辦法,以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ),得出的大概率宏觀管理辦法,需要更長(zhǎng)時(shí)段數(shù)據(jù)的有效采集。

在水庫(kù)運(yùn)行管理過(guò)程中,務(wù)必確保水庫(kù)實(shí)時(shí)雨情、降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、河道實(shí)時(shí)水情、水庫(kù)過(guò)程水位、泄洪時(shí)間、下泄流量、取水量等數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性和準(zhǔn)確性,為后期分析和計(jì)算提供條件,為更合理、科學(xué)的水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度奠定基礎(chǔ)。