漳河水庫水資源調度氣象服務及典型案例分析

■ 李世剛 王東仙 李丹 陳艷梅

建庫至2016年，漳河水庫安全攔截1000 m3/s以上洪峰流量52次，其中大于2000 m3/s以上洪峰流量的洪水21次，并多次與沮河錯峰，有效避免或減輕了下游可能遭受的巨大洪災損失。

漳河水庫位于荊門、宜昌、襄陽三市交界處，由觀音寺（西側）和雞公尖（東側） 兩個水庫組成，兩水庫之間通過半天然明槽連通，系攔截長江支流沮漳河東支漳河及其支流淯溪河而成。1966年4月建成并投入使用，是以灌溉為主，兼有防洪、城鎮供水、發電、航運、養殖、旅游、改善生態等綜合效益的大型水利工程，水庫防洪標準采用500年一遇設計，水庫等級為I級。觀音寺水庫集水面積1957 km2、庫容8.06億m3，水面面積31.45 km2；雞公尖水庫集水面積僅255 km2，但庫容卻達13.29億 m3，水面面積 73.75 km2。

沮漳河流域屬長江中游亞熱帶季風氣候類型，冬季溫暖、夏季炎熱，山地氣候特征顯著。具有降雨量較豐沛、年內分配不均、年際變化較大的特點。沮河、漳河流域多年平均降水量分別為1100和1004 mm，主要集中在4—10月；截止到2016年，據實測資料統計，最大年降水量分別為1504.0 mm（官斗坪站1983年）和1427.9 mm（1996年），最小年降水量分別為586.8 mm（馬良坪站1966年）和645.9 mm（1972年）。降雨年內分布極不均勻，4—10月多年平均降水量占全年降水量的85%左右；7和8月兩月多年平均降水量則可占全年降水量的1/3以上。沮漳河徑流主要來源于降雨，其中4—10月約占全年徑流量的88.3%，7—8月約占全年徑流量的42.7%。徑流量年內分配不均勻，年際變化也大，最大與最小年徑流量比值為5～7，且具有連續多年豐、枯水變化的現象。

漳河灌區位于湖北省江漢平原西北部，地跨荊門、荊州、宜昌三市。灌區自然面積5544 km2，設計灌溉面積260.52萬畝，有效灌溉面積233.50萬畝（1畝≈666.7 m2）。灌區渠道分為總干、干、支干、分干、支、分、斗、農、毛9級，共13990條，總長7167 km，建有渡槽、隧洞、各類水閘等渠系建筑物17547座。灌區主體工程于1966年開始投入運行，五十多年來累計向灌區提供水量170多億 m3，灌區糧食產量由開灌前的3.46億 kg增長到14.00億 kg，增長了3.05倍。漳河灌區已成為荊楚大地著名糧倉之一。

漳河水庫地理位置險要，防洪保護范圍內有荊江大堤、荊州古城、焦柳鐵路、荊宜高速鐵路公路、207國道及沿行洪河道范圍內的30多萬人口和近50萬畝農田。建庫至2016年，漳河水庫安全攔截1000 m3/s以上洪峰流量52次，其中大于2000 m3/s以上洪峰流量的洪水21次，并多次與沮河錯峰，有效避免或減輕了下游可能遭受的巨大洪災損失。從表1可以看出，這21次大洪水與降雨量密切相關，都出現了超過50 mm的暴雨，有6次開閘泄洪。

表1 漳河水庫建庫至2016年大于2000 m3/s洪水情況

漳河水庫在城鎮供水方面的情況：從20世紀60年代末期至今，漳河水庫一直是荊門城區生活及工業用水的唯一水源地，其中2016年（常住人口達60萬）提供生活及工業用水為9148萬 m3。其水質常年維持在Ⅰ類水標準，是不可多得的水源保護地。

1 漳河水庫水資源調度氣象服務

為做好漳河水庫水資源調度工作，氣象與水文兩部門需進行密切的合作。從漳河水庫防汛指揮系統決策流程圖（圖1）可以看出：水庫的防汛抗旱部門主要由水文、氣象和漳河工程管理局相關單位組成，其中氣象部門提供的氣象信息在準確地計算水庫來水量、預計可能出現的洪災等工作中是具有先導性、基礎性的資料，是漳河水庫科學地調度水資源不可或缺的信息。在保證水庫安全度汛的前提下為最大化提高水資源利用效率，荊門市氣象局與漳河工程管理局緊密合作，為其量身定做了全方位、全時效的氣象信息服務產品，主要分為兩個類別。第一類是定期服務產品，包含逐日滾動天氣預報產品、月季年氣候趨勢預測產品、梅雨期及盛夏期氣候趨勢預測產品等。第二類是非定期服務產品，主要是在汛期或者關鍵服務時期，包含短臨天氣預警、雨情快報、專題氣象服務、重要天氣報告等。此外雙方還實現了氣象與水文數據共享，共同開展了《漳河流域雨洪關系及洪澇災害預警系統》項目研究，該項目研究成果在漳河水庫水資源調度中得到應用。

2 氣象服務典型案例分析

2.1 2007年梅雨期防洪調度案例分析

2007年1月1日—7月26日，漳河水庫流域累計降雨量919.5 mm，與多年同期平均降雨量575.3 mm相比偏多6成，水庫來水量9.15億 m3，是多年同期平均來水量3.63億 m3的2.5倍。從6月18日進入梅雨期到7月26日梅雨期結束，漳河水庫流域共降4場大到暴雨（表2），水庫來水量7.55億 m3。2007年梅雨期間水雨汛情特點：一是降雨強度大、歷時長、范圍廣；二是洪水峰高量大，且大流量洪水持續時間長；三是水庫高水位運行時間長。受其影響，漳河水庫從118.23 m（6月17日20時，觀音寺水位）開始起漲，水位一度達到122.93 m，最大洪峰流量達2582 m3/s（相當于5年一遇洪水）。四次開陳家沖泄洪閘1孔泄洪（表3），首次泄洪時水位122.30 m，與漳河水庫調度規程允許的主汛期最高水位122.50 m相比，提前預泄26 h，最大出庫流量為504 m3/s，削峰率達80%。至7月23日12時08分陳家沖泄洪閘關閉，泄洪歷時188 h 22 min，累計泄水量30535萬 m3，水庫攔蓄洪水44945萬 m3。在此期間，荊門市氣象局共制作漳河水庫專題氣象服務材料18期，降水過程期間每3 h制作1期雨情快報，每日兩次與漳河水庫方面進行電話溝通，商討氣象和水文信息，在水庫泄洪前雙方要進行充分溝通與會商。利用氣象、水文信息科學調度洪水，既保證了水庫安全，又充分發揮了水庫的經濟社會效益。在雙方全力合作下取得了2007年梅雨期防汛工作重大勝利。

2.2 2014年抽死水抗旱案例分析

2014年干旱呈現以下特點：一是梅雨期降水少。梅雨期幾乎為“空梅”，降雨量與多年同期平均相比偏少七成；漳河水庫來水量僅1644萬 m3，與多年同期平均相比偏少九成。主汛期水庫水位不漲反落，為建庫以來少有。二是干旱時間長。資料顯示，漳河水庫建庫以來遭遇連年干旱的最長時間為3年，即1976—1978年三年連續干旱；2014年則是連續第五年干旱，為建庫以來罕見。三是水庫水位低。8月3日水庫跌破死水位（113.00 m）；當年灌溉結束時水庫水位（112.15 m）為1980年以來同期最低。四是供需矛盾突出。由于水源補充嚴重不足，水庫水位持續下落，蓄水日漸減少，而農業灌溉需水集中、需求量大，各干渠流量分配矛盾突出。

表2 漳河水庫流域2007年梅雨期4場大到暴雨過程相關數據

表3 漳河水庫流域2007年7月梅雨期4次泄洪過程相關數據（汛限水位122.00 m）

2014年入伏后灌區干旱等級達到特大干旱，近百萬畝農田受旱，20多萬農村人口飲水困難。7月31日荊門市氣象局發布的8月月氣候趨勢預測產品預測當月前、中期無有效降水，本月降水較歷年同期偏少四到五成。8月1日荊門市防指啟動抗旱三級響應，漳河水庫開始實施抽死水抗旱方案。8月4日首批機組開機抽水。8月7日裝機6450 kW的106臺設備安裝完畢，抽水流量達50 m3/s。

2014年漳河水庫共向灌區提供農業灌溉及人畜飲水13326萬 m3，其中抽水水量4591萬m3，解決了近20萬農村人口的飲水困難，緩解了灌區人民生產、生活用水的燃眉之急。特別是在中稻“瓢水碗谷”關鍵時期和灌區自有水源基本用盡的情況下，為解決灌區卡脖子旱情，在庫水位接近死水位、渠首閘自流流量不能滿足灌區灌溉需水要求的形勢下，啟動了架機抽死水抗旱方案，增加灌溉流量，全力服務抗旱，充分發揮了漳河水庫骨干水源工程的保障作用，取得了較好的社會效益。

3 氣象服務在水庫水資源調度中發揮的作用

3.1 精細化氣象數據信息為科學調度提供了可靠的依據

目前，荊門市氣象部門已建成區域自動氣象站115個，國家級自動氣象觀測站4個，降水量數據每10 min刷新一次，可通過網絡實時查詢到全部氣象數據；荊門市氣象臺預報服務人員全天24 h業務值守班，提供最新最準確的氣象預報服務，在降雨前夕及降雨期間，還會加密制作發布氣象服務產品。精細化的氣象數據和產品服務為漳河水庫的科學調度提供了可靠的依據。

3.2 多種信息化的應用系統為科學調度提供技術保障

信息化在水庫科學調度中不可或缺，2004—2006年荊門市氣象部門在湖北省氣象局科研項目的支持下，投入大量的科研力量研究開發了《漳河流域雨洪關系及洪澇災害預警系統》，該系統以漳河水庫歷史水文、降雨量以及洪澇過程資料為基礎，結合漳河流域面雨量預報模型，可以提供實時的水雨情信息及洪水預報信息查詢，在漳河水庫水資源調度氣象服務中該系統使用頻率較高。該系統和其他水文業務系統的聯合運用，科學地保障了2007年梅雨期間的每一次防洪調度服務。

3.3 精心分析、精準預測，為調度服務當好了決策參謀

在2007年梅雨期的洪水調度中，預報人員制作短期洪水預報20多次，預報精度超過90%，特別是對7月11日發生的2007年最大一場洪水，預報場次洪水最高水位為122.94 m，實際最高水位為122.93 m，預測洪量為21550萬 m3，實際洪量為21991萬 m3，其預報精度超過了95%。在2014年抗旱氣象服務中，在得知氣象部門預測8月22日以后流域及灌區有持續性降雨后，8月20日漳河水庫根據預報結論，結合實際需水情況，決定停止抽死水抗旱服務，至此全面完成了1980年以來漳河水庫第一次抽死水抗旱任務。精準的預報服務為水庫調度當好了決策參謀。

深入閱讀

郭生練, 2000. 水庫調度綜合自動化系統. 武漢: 武漢水利電力大學出版社.

雒文生, 宋星原, 2000. 洪水預報與調度. 武漢: 湖北科學技術出版社.

吳蓉娟, 張紅梅, 2011. 水庫調度氣象服務的作用與實施對策的探討. 氣象研究與應用, 32(s2): 136-137.

肖舸, 趙云發, 等, 2000. 長江三峽工程梯級水庫調度自動化系統委托設計大綱. 宜昌:中國長江三峽工程開發總公司梯調中心.

趙金河, 陳崇德, 2001. 漳河水庫調度運用手冊. 湖北: 漳河工程管理局出版社.