從降雨量分析陸渾水庫的興利調度

□張靈軍 □張玲玲(河南省陸渾水庫管理局)

1.前言

陸渾水庫是一座以防洪為主,結合灌溉發電、供水、養殖等綜合利用的大型水利樞紐工程，庫容13.2 億m3，最大泄水量5622m3/s,設計洪水頻率0.1%，洪峰流量12400m3/s，校核洪水頻率0.01%，洪峰流量17100m3/s,設計汛限水位317m，興利水位319.5m，工程于1959年底動工，1965年8月建成。

工程竣工后，由于對大壩壩基和東西壩頭安全存有疑慮，多年來庫水位一直很低，1973年以前空庫運用。1986年進行了第1 期除險加固，對西壩頭和壩趾進行了加固處理。2003-2006年進行了第2 次除險加固，水庫面貌煥然一新。多次請權威部門和專家作了許多科學試驗與分析、論證，認為可以“逐步抬高運行水位”，2003年10月5日庫水位第1 次達到318.87m，并在318m 以上一次性連續運行了58d。2010年7月25日15 時，庫水位達到歷史最高320.91m。2011年9月24d 庫水位又達歷史第二高319.50m，截至2012年2月水庫在318.00m 以上運行113d。在逐步抬高庫水位的同時，汛限水位也在逐步抬高，據黃委調度指令陸渾水庫從前汛期（7月1日至8月31日），汛限水位317m（黃海標高），相應庫容5.7 億m3，后汛期（9月1日至10月31日），汛限水位317.5m，相應庫容5.87 億m3，從8月21日起可以向后汛期汛限水位過渡，從10月21日可以向非汛期水位過渡。

水庫建成40 多年來，發揮了巨大的防洪效益和經濟效益，但還未正常運行，其效益還未正常發揮。長期以來，水庫的經濟效益較低，主要是沒有水，過去是想蓄水而不敢蓄，如今可以“逐步抬高運行水位”，但往往蓄不上來，因為汛限水位較低，主汛期后再抬高水位，已很少有大的降雨發生，偶爾來點水，庫水位可能會升高一點，但很快就降了下來，使水庫的經濟效益主要是發電效益的發揮受到限制。

在目前的工程狀態下，根據運用原則，如何提高水庫的經濟效益，科學調度興利，對水庫站和上游地區多年降雨量資料的整理和分析，是最根本的基礎。

2.水庫站和上游地區降雨量資料的整理

2.1 水庫站降雨量的整理

2.1.1 年降雨總量的大小及變化

1966-2010年，年降雨量最大的是1982年，為1279.5mm；最小的是1997年，為369.8mm,1966-2010年間的年平均值是668.2mm。水庫站年降雨量的最低值小于嵩縣歷史最低點489.6mm，而且呈繼續降低之勢，這一點與全球氣候逐漸變暖的大趨勢是一致的。

2.1.2 一年內各月份降雨量的分布

見表1：陸渾雨量站1991-2010年汛期降雨量表。

根據1991-2010年統計資料，一年間各月份降雨量平均值可以看出：一年內汛期各月份的降雨量20年間的平均值，6月、9月份降雨基本相等為70mm 左右，5月、10月降雨量很少，7-8月份降雨最多，為140mm 左右，降雨量較集中。

2.1.3 不同強度降雨的時間分布

降雨強度的劃分，我國氣象部門一般采用的標準如表2所列。

對于1日內降50mm 以下的降雨分布未進一步整理，這里將50.1mm 以上降雨的時間分布分別作如下探討：

2.1.3.1 50mm以上暴雨及其降雨時間的分布

1966-2010年45年間，發生1日內降50.1mm 以上的降雨共有29 次，其中6月24日-7月23日30d 內發生10 次，7月24日-8月12日20d 內發生17 次，8月21日-8月23日期間2 次，而6月24日～8月12日期間發生的27 次占總降雨次數的98.1%，即暴雨及其以上強度的降雨幾乎全發生在每年的8月12日之前。

表1 陸渾雨量站1991-2010年汛期降雨量表（單位：mm）

表2 降雨量強度分級表

2.1.3.2 大暴雨及其以上強度降雨的時間分布

1966-2010年45年間，1日內降雨≥100.1mm 以上強度的降雨有5 次，1 次在7月5日，4 次在7月29日-8月5日8d 內，即大暴雨及其以上強度的降雨都發生在8月5日以前時間內。

2.1.3.3 特大暴雨的時間分布

1日內≥200.1mm 以上的降雨，45年間只發生過1 次，即是1982年7月29日，日降雨總量達528.7mm。

從以上統計來看，大暴雨及其以上強度的降雨發生在8月5日以前。

2.2 水庫上游主要降雨量站的統計

水庫上游控制流域面積3492km2,其內設立了多個雨量站，4個水文站和1 個中心站。

2.2.1 年最大降雨量的時間分布

在40年左右（1966-2010年，各站起始時間不一）各站年最大1日降雨量的分布時間，情況如下：

2.2.1.1 暴雨（≥50.1mm）及其以上降雨

共發生206 次，分布較散，從4月中旬至10月中都有發生，其中在8月10日前發生的有156 次，占75.7%,8月15日前有164 次，8月20日前有168 次。

2.2.2 大暴雨（≥100.1mm）及其以上強度降雨

各站作為年最大日降雨而且在100.1mm 以上的共有30次，主要發生在7-9月，其中在8月10日前發生的有25 次，8月15日前有26 次，8月20日前有27 次。

2.2.3 特大暴雨（≥200.1mm）

只有一次，為欒川站1993年8月1日的211.7mm。

上面談的情況是各站情況的綜合，但各站降雨在時間上并不完全一致，40 多年來在全流域范圍內同時下暴雨或大暴雨的也出現過，最典型的是1975年8月7-8日，上游10 個站平均日降雨量為103.2mm；另一次是1982年的7月31日，為89.6mm。這兩次大范圍的降雨，在水庫的入庫站—東灣站分別出現了4200m3/s 和3500m3/s 的洪峰流量，相當于20年的頻率，這些暴雨和大暴雨都發生在7月底和8月初。

另外根據調查資料，在嵩縣站曾經出現的大雨和洪水，在近數十年間也有幾次，它們發生的時間如表3。

表3 嵩縣站歷史洪水發生時間表

伊河歷史最大洪水是公元223年的13100m3/s，發生在該年的8月8日，嵩縣1943年的洪水較大，大致相當于水庫上游全地區降雨100mm 多點。

表4 河南省大暴雨洪水發生時間表（1949-1996年）

2.3 水庫地區降雨特點與區域上的比較

上面簡單分析了水庫站的降雨特點和變化趨勢，對水庫上游地區的降雨特點和時間分布也作了初步統計，現在再與較大范圍的情況作一比較。凡是大的降雨能夠形成較大徑流或較大洪水者，都是區域性的，河南省1949-1996年發生大暴雨洪水的日期如表4所示。

從表4可以看出：河南省范圍內的幾條河流，近50年來發生大暴雨洪水的時間都在每年的8月9日之前，8月中旬以后，就沒有大暴雨洪水發生了。

3.關于水庫調度興利的建議

根據上述對降雨資料的初步整理對陸渾水庫的興利調度提出以下一些建議：

3.1 汛限水位限制時間可適當縮短

可將前主汛期控制日期定為7月1日-8月20日。

3.2 后汛期庫水位可適當提高

根據降雨量的特點，如果水位不提高，造成的結果可能是汛期總的來水量較大，而實際汛后水庫存水較少，造成水量的大量浪費，對于汛后枯水季節的興利調度不利。

3.3 按照天氣預報情況進行合理調度

由于汛期降雨有一定特點，汛期洪水調度不當也會給興利調度產生不利影響，對洪水進行預測預報調度，可以在降雨洪水來臨之前提前預泄，在洪水結束前提前預蓄，這樣可以最大限度地利用洪水為興利調度服務。

3.4 開展水庫汛限水位動態控制研究

為水庫興利調度提供有力的技術支撐；在水庫安裝相應的雨量站點數據接收系統，以提高水庫小洪水預報的精度，滿足水庫興利調度的需要。

以上建議是從降雨量分析的角度提出的建議。在目前當地水資源貧乏的情況下，結合降雨分析進行合理調度，為今后的興利調度提供參考有必要；重視降雨量分析，對提高水庫蓄水量，合理使用現有庫容是一個行之有效的途徑。

因此，在各級領導部門的正確指揮下，充分發揮主觀能動作用，進一步作好水庫的興利調度，合理多蓄水，提高水庫的經濟效益還是有可能的。