基于暴雨洪水堤防水庫(kù)防洪效益分析

杜 靜

(臨沂市水文中心，山東 臨沂 276000)

1 基本情況

岸堤水庫(kù)位于泰沂山南麓，沂河支流東汶河中游，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、城市供水、發(fā)電等綜合用途的大型水庫(kù)。岸堤水庫(kù)以上分兩支，南支為東汶河，北支為梓河。該庫(kù)于1959年11月開(kāi)工建設(shè)，1960年4月建成蓄水?？刂屏饔蛎娣e1 694 km2，總庫(kù)容7.49×108m3，河道干流坡度2.63‰。岸堤水庫(kù)分別于1966年、1983年新建5×10(孔×寬)m、10×14(孔×寬)m溢洪道，2019年水庫(kù)除險(xiǎn)加固，左溢洪道改建10×13(孔×寬)m溢洪道，堰頂高程164.50 m，右溢洪道改建為溢流壩，堰頂高程177.45 m。

1996年以來(lái)，東汶河蒙陰城區(qū)段先后建設(shè)了三座橡膠壩，總蓄水量為634.8×104m3。流域內(nèi)建有中型水庫(kù)3座，小(一)型水庫(kù)27座，?、嫘退畮?kù)59座，控制流域面積394.8 km2，總庫(kù)容10 761×104m3，塘壩更是星羅棋布。流域內(nèi)中型水庫(kù)情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，岸堤水庫(kù)流域圖見(jiàn)圖1。

圖1 岸堤水庫(kù)流域圖

表1 流域內(nèi)中型水庫(kù)情況統(tǒng)計(jì)表

岸堤水庫(kù)以上流域共有9處預(yù)報(bào)根據(jù)站，分別為常路、蒙陰、水明崖、前城子、朱家坡、東指(坡里)、夏蔚、蔡莊、岸堤。

2 暴雨洪水

2.1 暴雨過(guò)程

受蒙古氣旋干冷空氣及副熱帶高壓暖濕氣流共同影響，沂沭河流域發(fā)生普降大暴雨，局部降特大暴雨，暴雨中心位于沂河干流中游及東汶河流域。本次岸堤水庫(kù)流域降水過(guò)程自8月13日17時(shí)開(kāi)始至8月15日3時(shí)基本結(jié)束，流域平均降水量179.0 mm，前期影響雨量29.0 mm，有效降水歷時(shí)28 h，暴雨走向西北向東南，暴雨空間分布不均勻，最大點(diǎn)雨與最小點(diǎn)雨比值為3.0。

暴雨中心位于流域下游前城子、岸堤水庫(kù)一帶，岸堤水庫(kù)站最大24 h降水量278.0 mm，為1960年有資料以來(lái)最大。岸堤水庫(kù)流域主要站點(diǎn)時(shí)段最大降水量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 岸堤水庫(kù)流域主要站點(diǎn)時(shí)段最大降水量統(tǒng)計(jì)表

本次暴雨過(guò)程由三段降水組成，主要集中在第一時(shí)段，流域平均降水量134.2 mm，占本次降水總量的75%。降水量柱狀圖見(jiàn)圖2。

圖2 岸堤水庫(kù)流域降水量柱狀圖

2.2 洪水情況

洪水過(guò)程線受上游來(lái)水和區(qū)間來(lái)水影響，岸堤水庫(kù)8月13日18時(shí)開(kāi)始起漲，起漲水位174.33 m，相應(yīng)庫(kù)容37 950萬(wàn) m3，本次洪水過(guò)程共出現(xiàn)兩次洪峰，14日2時(shí)出現(xiàn)入庫(kù)洪峰流量4 880 m3/s，為1970年以來(lái)最大，重現(xiàn)期20 a一遇；12時(shí)出現(xiàn)一個(gè)較小的復(fù)峰，流量2 220 m3/s。洪水主要集中在第一次洪峰，洪水峰型尖瘦，陡漲陡落。

本次洪水過(guò)程岸堤水庫(kù)站72 h洪水總量2.3億 m3，為建站以來(lái)第4位，重現(xiàn)期20 a一遇，岸堤水庫(kù)洪水過(guò)程線見(jiàn)圖3。

圖3 岸堤水庫(kù)洪水過(guò)程線圖

3 洪水預(yù)報(bào)及工程效益

3.1 洪水預(yù)報(bào)及精度評(píng)定

受本次強(qiáng)降水影響，岸堤水庫(kù)上游東汶河及梓河水位迅速上漲，東汶河蒙陰站8月14日1時(shí)34分實(shí)測(cè)洪峰流量1 830 m3/s，梓河水明崖站8月14日2時(shí)13分實(shí)測(cè)洪峰流量484 m3/s，根據(jù)流域降水及上游蒙陰、水明崖站洪水情況，結(jié)合遙測(cè)水位實(shí)時(shí)監(jiān)控，分別采用降雨徑流相關(guān)法、單位線法先后進(jìn)行了3次洪水預(yù)報(bào)。

由于前期降水頻繁，土壤濕潤(rùn)，產(chǎn)匯流速度快，本次降水又主要集中在流域下游，且暴雨集中、強(qiáng)度大，入庫(kù)洪峰在主要降水尚未結(jié)束時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)，故第2次、第3次洪水預(yù)報(bào)只修正洪水總量。根據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》(SL205-2008)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行誤差評(píng)定，各預(yù)報(bào)項(xiàng)目均達(dá)到合格以上，洪峰流量評(píng)定等級(jí)為優(yōu)秀。洪水預(yù)報(bào)成果及評(píng)定見(jiàn)表3。

表3 岸堤水庫(kù)2020年“8·14”洪水預(yù)報(bào)成果及評(píng)定表

3.2 工程效益

本次洪水過(guò)程岸堤水庫(kù)最高水位為176.25 m，最大超汛中限制水深2.25 m，距離警戒水位0.08 m，入庫(kù)洪峰流量4 880 m3/s，最大泄洪流量1 070 m3/s，削峰率為78.1%，攔蓄水量5 367萬(wàn) m3，攔洪率為23.7%。

根據(jù)已批復(fù)的《淮河流域防洪規(guī)劃》，東汶河干流(含沂南縣城)的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，水庫(kù)相應(yīng)的防洪任務(wù)為：當(dāng)防洪控制斷面發(fā)生不超過(guò)20 a一遇的洪水時(shí)，控制下泄流量2 000 m3/s，考慮到河道治理(東汶河沂南縣河道段)，期間岸堤水庫(kù)20 a一遇控制下泄流量1 330 m3/s。由于本次大暴雨位于東汶河全流域及沂河干流中游，為緩解下游洪水壓力，本次水庫(kù)最大下泄流量控制在1 070 m3/s。

根據(jù)《關(guān)于沂沭泗河洪水調(diào)度方案的批復(fù)》(國(guó)汛〔2012〕8號(hào))有關(guān)規(guī)定，沂河臨沂站洪峰流量超過(guò)12 000 m3/s時(shí)，開(kāi)啟江風(fēng)口閘分泄洪水。通過(guò)岸堤水庫(kù)對(duì)洪水的攔蓄、削峰及錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，減少了沂河臨沂站洪峰流量3 100 m3/s，如果本次洪水沒(méi)有岸堤水庫(kù)的調(diào)節(jié)，沂河臨沂站洪峰流量將達(dá)到14 000 m3/s，由此可見(jiàn)，岸堤水庫(kù)的調(diào)節(jié)在避免江風(fēng)口閘分泄洪水中起到了至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

近年來(lái)，突發(fā)性極端災(zāi)害天氣頻頻發(fā)生，給人民財(cái)產(chǎn)安全造成重大損失，通過(guò)本次暴雨洪水，總結(jié)防汛過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)今后的防災(zāi)減災(zāi)工作具有指導(dǎo)作用。

4.2 建議

4.2.1 提前預(yù)演滾動(dòng)預(yù)報(bào)

提前進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)作業(yè)演習(xí)，進(jìn)一步熟悉流域工程情況、預(yù)報(bào)方案等，提高預(yù)報(bào)作業(yè)熟練程度。根據(jù)天氣情況，結(jié)合前期降雨和水庫(kù)蓄水情況，分別進(jìn)行不同量級(jí)降雨量的水庫(kù)承洪能力分析計(jì)算，對(duì)可能出現(xiàn)的情況做出提前預(yù)判。暴雨洪水過(guò)程中根據(jù)流域降水及洪水情況，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行滾動(dòng)預(yù)報(bào)，對(duì)洪水預(yù)報(bào)進(jìn)行不斷的修正，為沂河沭河上下游聯(lián)合調(diào)度爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

4.2.2 預(yù)報(bào)調(diào)度一體化非常有必要

由于上游水庫(kù)、攔河閘壩、橡膠壩等蓄水工程的調(diào)度，改變了洪水的特性，對(duì)洪峰、洪量、峰現(xiàn)時(shí)間均有明顯影響。調(diào)度離開(kāi)預(yù)報(bào)無(wú)法實(shí)施，而沒(méi)有了各個(gè)蓄水工程的調(diào)度運(yùn)行管理，也無(wú)法精準(zhǔn)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)與調(diào)度愈發(fā)密不可分，建立預(yù)報(bào)調(diào)度一體化機(jī)制非常有必要。

4.2.3 充分利用在線監(jiān)測(cè)設(shè)備

隨著中小河流，大江大河水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，流域內(nèi)雨量站均配備了遙測(cè)雨量設(shè)備，蒙陰站、水明崖站及岸堤水庫(kù)站水文站均建有水位在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)降水及上游入庫(kù)控制站的水位過(guò)程及實(shí)測(cè)流量信息，可以全面掌握本次暴雨走勢(shì)、洪水演進(jìn)過(guò)程，對(duì)岸堤水庫(kù)洪峰流量及出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行預(yù)判，為防洪調(diào)度提供精準(zhǔn)及時(shí)的數(shù)據(jù)支撐。