華光潭一級水電站臺風“利奇馬”暴雨洪水調(diào)度分析

浙江浙能華光潭水力發(fā)電有限公司 汪 涵

2019年9號臺風“利奇馬”期間，華光潭水庫出現(xiàn)了24h 最大降雨量，洪峰流量最大，洪水位最高、泄洪流量最大、棄水量最多的歷史之最。結合多年水文資料，分析由臺風引起的暴雨、洪水特性以及本次洪水調(diào)度情況。華光潭水庫通過科學合理調(diào)度，配備先進的應急設備，有效地保障了下游人民財產(chǎn)的安全，最大程度發(fā)揮了水庫的防洪減災效益?？偨Y本次洪水調(diào)度過程的經(jīng)驗，對今后優(yōu)化洪水調(diào)度規(guī)則有著重要的理論意義和應用價值。

1 概況

華光潭一級水電站位于浙江省臨安區(qū)分水江干流昌化江上游的巨溪，為華光潭梯級水電站工程中的第一級電站，壩址距臨安區(qū)約87km，距杭州市140km。工程以發(fā)電為主，兼顧防洪任務。電站總裝機容量60MW（2×30MW），設計多年平均發(fā)電量1.2705億kW·h，年利用小時2117h。工程等別為三等，大壩按2級建筑物設計[1]。

壩址以上集雨面積266.1km2，占總流域面積的74%，壩頂高程449.85m，多年平均徑流量2.98億m3。水庫為年調(diào)節(jié)水庫，總庫容8260萬m3。水庫正常蓄水位444.00m，防洪限制水位442m，一級水庫按50年一遇洪水設計、設計洪水位447.29m，大壩按500年一遇洪水校核、相應校核洪水位449.78 m，發(fā)電死水位414.00m[2]。華光潭二級水電站為日調(diào)節(jié)水庫，暫不做討論。

2019年第9號臺風“利奇馬”于8月4日14時在菲律賓東部海域上空生成，生成后向西偏北方向移動，逐漸逼近東南沿海，強度逐漸加強。10日1：45臺風“利奇馬”正面登陸浙江省溫嶺市沿海，登陸時級別為超強臺風，中心附近最大風力16級（52m/s），并于當日22時離開浙江，降為9級熱帶風暴[3]。

9#臺風“利奇馬”是建國以來最大三次臺風之一，其強度強、范圍廣、雨量大、影響時間久，主要有2個特點：一是登陸強度強，二是風雨強度大、持續(xù)時間久。按全域面雨量衡量，本次臺風為2000年以來影響臨安最強的臺風，直接造成臨安西部山區(qū)遭遇歷史上最大短時局地強暴雨，過境杭州時持續(xù)保持10級強熱帶風暴強度[4]。

2 水雨情分析

2.1 降雨的時空分布

受臺風外圍云系影響，9日12時華光潭流域新橋站開始出現(xiàn)降雨。3小時后降雨量覆蓋范圍由東向西逐漸增大。10日受臺風過境影響雨強逐漸增加，強降雨過程覆蓋全流域，10日14時至16時中梅、島石、新橋降水強度較大，10日17時至19時暴雨中心由流域西面移至東面，龍井、一級壩、一級尾水降水強度較大。10日19時伴隨著臺風移出杭州并強度緩慢減弱，降雨影響基本結束，全流域普降小雨。

2.2 暴雨的特點

華光潭水庫位于昌化江支流昌北溪上，是本次臺風臨安區(qū)最大的降水區(qū)，也是杭州市最大的降水區(qū)。本次暴雨有如下特點：

降雨短歷時暴雨大。此次降雨主要集中在8月9日15時至11日9時，總歷時43h。所有站點最大12h降雨量占最大24h 降雨量的比重均達到70%以上；降雨總量大，超歷史極值。華光潭庫區(qū)5處雨量站3日累計降雨均超過300mm，其中中梅站雨量達到了441mm。過程累計面雨量高達361.4mm，最大24h（1d）面雨量308.3mm（8月9日20時～10日19時），各站最大24h（1d）降雨量均大于特大暴雨的等級（250mm），為華光潭水庫歷史最大短歷時降雨。

降雨強度大。1小時最大降雨量71mm（島石站），3小時最大降雨量142mm（中梅站），6小時最大降雨量216mm（中梅站），12小時最大降雨量298mm（中梅站），24小時最大降雨量386mm（中梅站）；降雨空間分布較均勻。庫區(qū)面雨量361.4mm，島石站雨量331mm，新橋站雨量316mm，中梅站雨量441mm，龍井站雨量342mm，一級大壩站雨量416mm，一級尾水298mm。華光潭水庫降雨情況見圖1、表1、表2。

圖1 華光潭庫區(qū)面雨量過程圖

表1 華光潭各雨量站短歷時暴雨量統(tǒng)計表

3 相關分析

3.1 洪水過程分析

此次降雨入庫徑流量為6845萬m3，華光潭一級水庫8月9日23時開始起漲，起漲水位431.63m，至10日19:18一級水位漲至最高為445.88m，水位漲幅14.25m，漲率為0.7m/h。一級水庫入庫洪水過程由8月9日20時的44.7m3/s 起漲，至10日16時27分達到2312.92m3/s 洪峰流量。入庫流量超過1000m3/s 的一共有5個小時（8月10日15時～19時）。

一級水庫最大下泄流量為1200m3/s，比入庫洪峰晚3個小時，削峰率48.1%。總入庫水量6845萬m3，總出庫水量3591萬m3（包含泄洪量2736萬m3），最大24小時入庫水量為5529萬m3（10日6時至11日6時）。

3.2 降雨及洪水頻率分析

華光潭水庫最大24h 面雨量308.3mm，超過2012年234.6mm，為歷史最大24h 面雨量，略低于100a一遇。一級水庫此次洪峰流量為2312.92m3/s，超過2012年洪峰流量1082.72m3/s，為建庫以來歷史最大洪峰流量，略高于50a 一遇設計洪峰流量。最高洪水位445.88m（10日19:18），超過2011年的445.74m（6月30日0:03），為建庫以來歷史最高水位，較防洪高水位（446.92m）低1.04m，比50a 一遇設計洪水位（447.29m）低1.41m。根據(jù)重現(xiàn)期綜合考慮，確定為特大洪水。

表3 “利奇馬期間”華光潭洪水情況與不同頻率洪水比較表

3.3 洪水調(diào)度

8月10日15:20華光潭庫區(qū)降雨累計136.6mm（10日8:00至15:20）， 一級水庫入庫流量達1500m3/s，出庫流量（發(fā)電）為36m3/s，水位上漲至438.9m，且?guī)靺^(qū)降雨強度不斷加大，水位上漲迅猛，根據(jù)預報結果顯示，如不泄洪，預計19時左右一級庫水位會超過防洪高水位446.92m，且氣象預報庫區(qū)未來3小時仍有強降雨，15:27向防辦申請一級水庫17時開閘泄洪；15:50一級水位達439.69m且上漲快，入庫流量高達2000m3/s 并持續(xù)增大，庫區(qū)降雨持續(xù)，形式十分嚴峻，遂再次向防辦申請一級水庫16:30提前開閘泄洪。16:40收到防辦調(diào)度令，允許一級水庫17時開閘泄洪，下泄流量不大于500m3/s。8月10日17時一級水庫1、2、3號閘門開啟3m，開閘水位443.36m、超汛限1.36m、下泄流量480m3/s。

17:12水位漲至443.84m，一級水庫入庫流量16:27已達2312.92m3/s 洪峰流量，超50年一遇設計洪峰流量，出庫流量為480m3/s（包含發(fā)電流量），預計17:30一級庫水位將達到水庫征地水位445m，18:15達到防洪高水位446.92m，申請17:30加大一級水庫下泄流量。17:59收到防辦調(diào)度令，18:15下泄流量加大至994m3/s（不大于1000m3/s）。

18:51一級庫水位445.78m，超正常蓄水位1.78m，超征地水位0.78m，入庫流量1700m3/s，庫區(qū)面雨量220mm，預計19:40達到防洪高水位446.92m，申請19:30加大下泄流量，出庫不大于1500m3/s。19:19收到防辦調(diào)令，要求19:20起一級出庫流量不大于1300m3/s。19:30加大到最大下泄流量1200m3/s 后，為減輕水庫下游防汛壓力，在臨安防汛辦的指揮下逐步關小閘門，因分水江防汛形勢嚴峻，華光潭電站一級水庫于11日16:46關閉閘門。關閘時水位444.86m，超汛限2.86m。

3.4 調(diào)度分析

3.4.1 前期預泄情況

根據(jù)氣象預報，臨安將受臺風影響，公司根據(jù)上級要求提早開展預泄工作。華光潭水庫提前通過24小時滿負荷發(fā)電形式及時降低庫水位（8月9日22時庫水位降至431.63m，低于汛限水位12.37m，共騰出庫容3789萬m3，起漲水位比汛限水位低12.37m，比移民水位低15.29m），有效降低了后期的防洪壓力。

3.4.2 一級水庫提前加大下泄的原因

15:20水庫庫區(qū)面雨量136.6mm（10日8:00至15:20），一級庫水位438.9m，入庫流量1500m3/s，出庫流量（發(fā)電）為36m3/s，洪水預報結果顯示：如不泄洪，預計19時左右一級庫水位將超防洪高水位446.92m，且氣象預報庫區(qū)未來3小時仍有強降雨，故華光潭水庫17時開閘泄洪，下泄流量不大于500m3/s。同時，水庫利用洪水預報系統(tǒng)分三種情況進行了分析：

方案一：按照控運計劃（在水位達到446.92明天之前，保持500m3/s 下泄，其后按照保壩調(diào)度下泄），若不考慮未來降雨，預計18:15分水位將上漲至446.92m，此時保壩下泄流量將達1700m3/s。

方案二：若不考慮未來降雨，18時下泄流量加大至1000m3/s，19:20加大到1300m3/s，最高水位到445.90m 左右，低于移民高程。

方案三：按照控運計劃（在水位達到446.92m之前，保持500m3/s 下泄，其后按照保壩調(diào)度下泄。）考慮氣象預報未來3小時降雨仍有100～150mm，預計22時水庫最高水位會達到451.35m，有漫壩可能（水庫壩頂高程449.85m，加防浪墻451.05m）。

經(jīng)過對三個方案的綜合比對，并考慮上游因暴雨引發(fā)的山洪、山體滑坡和泥石流導致交通、移動通訊和電力都已中斷，災情十分嚴重，汛情危急。我們會商后決定采用方案二，這樣最大下泄最小，對下游危害最小，又不影響水庫工程安全。

4 結語

本次抗擊臺風洪水期間，華光潭水電站及時預報預測、提前預泄，在臨安水利水電局和上級主管單位的領導下，公司防汛領導小組正確決策下，各部門通力合作、同心同德，在攔蓄洪水、削峰和錯峰方面效果顯著，取得了良好的防洪效果。

公司領導及各部門在思想上高度重視，舉措上周密部署，責任上嚴格落實，迅速進入臨戰(zhàn)狀態(tài)，堅決摒棄“麻痹、僥幸、懈怠”心理，全力以赴迎接“利奇馬”。抗臺期間各部門通力合作，各司其責，上下一條心，也是本次抗臺順利的重要條件。

雨前創(chuàng)造條件提前預泄；初期根據(jù)預測精準預泄，中期以下游安全為目標，盡可能發(fā)揮調(diào)蓄作用；后期堅持調(diào)度原則，保證大壩安全為主進行泄洪。華光潭一級電站前期通過預泄，水庫水位比正常蓄水位低12.38m，增加了約3000萬m3的調(diào)蓄庫容。

公司每年組織的防汛防臺應急演練為本次抗臺風發(fā)揮了積極的作用，公司各部門在本次防臺風工作異常緊急的情況下，仍臨危不亂、有條不紊地開展各項工作，如：洪水驟漲、閘門異常、機組異動，道路阻塞，應急搶險等。

配備先進的應急設施，確保水庫在極端的氣候條件下能夠正常運行，本次臺風暴雨引發(fā)的山洪、山體滑坡和泥石流導致華光潭一級電站上壩道路沖毀，交通、通訊和電力中斷，上游洪水來勢洶洶，情況危急。所幸的是，公司在2015年配備了兩臺衛(wèi)星電話，才能把指揮部的信號傳到壩上，保證了洪水期間泄洪閘門的正常啟閉。水情自動測報系統(tǒng)GPRS 數(shù)據(jù)傳輸也因移動信號中斷，同時失去數(shù)據(jù)，超短波數(shù)據(jù)采集工作正常，及時傳輸水雨情數(shù)據(jù)，為防洪調(diào)度提供決策依據(jù)，同時也為臨安、杭州防汛指揮機構提供實時水雨情變化，得到了上級單位的高度評價。

華光潭電站以發(fā)電為主、兼顧防洪，始終堅持把人民群眾的防洪安全放在第一位，體現(xiàn)了國有企業(yè)的重要社會責任。本次臺風期間攔蓄上游洪水3465萬m3，大大減輕了下游的防洪壓力，最大限度的發(fā)揮了水庫攔蓄洪水的作用。