白蓮河水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度分析

王福喜，徐 林，彭?xiàng)澫?/p>

(湖北省黃岡市水文水資源勘測(cè)局，湖北 黃州 438000)

在抗御大洪水時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確的水雨情信息和預(yù)報(bào)對(duì)水庫(kù)調(diào)度決策、防洪及興利作用重大。黃岡市水庫(kù)眾多，防洪壓力大，多年來(lái)洪水調(diào)度方式和手段單一，水資源利用率低，決策主要憑經(jīng)驗(yàn)而定，缺乏科學(xué)的技術(shù)支撐，嚴(yán)重影響水庫(kù)安全和效益的發(fā)揮。

2016年7月，浠水白蓮河水庫(kù)庫(kù)區(qū)持續(xù)發(fā)生強(qiáng)暴雨，水位猛漲，連續(xù)兩次最高水位超過(guò)104 m汛限水位，水庫(kù)25年來(lái)首次開(kāi)啟溢洪道8孔閘門(mén)泄洪，期間水文部門(mén)與工程單位密切溝通協(xié)作，多次開(kāi)展預(yù)警預(yù)報(bào)，為水庫(kù)科學(xué)調(diào)度提供了重要技術(shù)支撐。通過(guò)開(kāi)展“2016.7”白蓮河水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度分析，為其他水庫(kù)防洪保安、雨洪利用和科學(xué)調(diào)度提供借鑒，具有重要的意義。

1 水庫(kù)概況

白蓮河水庫(kù)是1座以防洪、灌溉為主，兼有發(fā)電、供水、養(yǎng)殖、旅游、航運(yùn)、生態(tài)維護(hù)等綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。水庫(kù)集水面積1 697 km2，壩頂高程111.00 m，總庫(kù)容12.28億m3。上游東、西河來(lái)水分別由英山和落令河水文站控制。水庫(kù)發(fā)電流量為115.5 m3/s，東、西干渠最大流量分別為15 m3/s和27 m3/s；正常第一溢洪道堰頂高程98 m，共8孔，凈寬80 m，最大泄流量6 583 m3/s；第二溢洪道為實(shí)用堰，堰頂高程97.50 m，寬30 m，最大下泄流量3 514 m3/s。主汛期(6月21日至7月20日) 水庫(kù)汛限水位為103.00 m，前、后汛期汛限水位為104.00 m。下游浠水河道安全泄量4 300 m3/s，在滿足水庫(kù)安全的前提下，水庫(kù)控制泄量為2 420 m3/s。水庫(kù)防洪調(diào)度涉及到庫(kù)區(qū)上游英山城關(guān)、下游浠水縣城的安全，防汛地位十分重要，防洪調(diào)度責(zé)任重大。

2 洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度

1)提前研判，準(zhǔn)確分析汛情。自6月中旬入梅后，浠水白蓮河水庫(kù)流域發(fā)生持續(xù)強(qiáng)降雨、局部特大暴雨。6月30日累計(jì)雨量94 mm，水位漲速加快，起漲水位101.33 m，7月1日8時(shí)水位101.83 m。水情人員當(dāng)即向防辦領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)“白蓮河水庫(kù)按目前發(fā)電下泄運(yùn)行，庫(kù)水位將很快超過(guò)汛限水位103 m并接近104 m” ，防辦領(lǐng)導(dǎo)要求予以密切關(guān)注。

7月1日10時(shí)工程管理局傳真請(qǐng)求“開(kāi)啟第一溢洪道第4號(hào)閘預(yù)泄，泄洪流量200 m3/s，以控制庫(kù)水位上漲”。8時(shí)至14時(shí)庫(kù)區(qū)再降38 mm雨量，水位迅猛漲至102.45 m，漲幅達(dá)1.12 m，且仍以每小時(shí)0.1 m以上速度上漲。市水利局黃金安局長(zhǎng)立即召集水文、防辦有關(guān)人員會(huì)商，會(huì)上有人提出“白蓮河水庫(kù)為大(一)型水庫(kù)，可適當(dāng)攔蓄洪水，現(xiàn)在溢洪對(duì)下游浠水城關(guān)河段行洪造成影響，待接近103 m汛限水位再開(kāi)啟溢洪道” 。防辦領(lǐng)導(dǎo)又征求水情部門(mén)的意見(jiàn)，答復(fù)是“目前僅按照發(fā)電下泄，每天下泄水量?jī)H1 000多萬(wàn)m3，降低水位0.15 m左右，調(diào)節(jié)作用不明顯，且未來(lái)仍有強(qiáng)降雨，水位很可能達(dá)104 m以上；即使開(kāi)1孔下泄，加上發(fā)電泄水可降低庫(kù)水位0.4 m，效果也不很明顯”，防辦領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)綜合考慮，同意先暫開(kāi)1孔閘泄洪。15時(shí)水庫(kù)首開(kāi)1孔泄洪，庫(kù)水位仍以每小時(shí)0.15 m快速上漲，18時(shí)突破103 m汛限水位。

2)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)，科學(xué)決策安全度汛。7月1日17時(shí)庫(kù)區(qū)累計(jì)降雨174 mm，18時(shí)水文部門(mén)發(fā)布第一次洪水藍(lán)色預(yù)警“按開(kāi)啟第一溢洪道8孔溢洪、發(fā)電流量115 m3/s下泄調(diào)度，預(yù)計(jì)7月2日5時(shí)水庫(kù)洪峰水位103.42 m，超汛限0.42 m”。隨后工程局再次請(qǐng)示“繼續(xù)開(kāi)啟其他7孔泄洪”， 18時(shí)35分至21時(shí)25分，水庫(kù)由1孔逐漸增至8孔閘門(mén)全開(kāi)。

7月1日22時(shí)水文部門(mén)滾動(dòng)發(fā)布第二次洪水預(yù)警“按8孔溢洪和發(fā)電下泄調(diào)度，2日11時(shí)最高水位將達(dá)103.86 m，超汛限0.86 m”。隨后庫(kù)區(qū)再次發(fā)生46 mm強(qiáng)降雨，累計(jì)雨量225 mm，2日0時(shí)發(fā)布第三次洪水預(yù)警“預(yù)計(jì)7月2日9時(shí)將出現(xiàn)最高水位104.23 m，超過(guò)汛限1.23 m，最大出庫(kù)流量2 541 m3/s”。1日23時(shí)最大入庫(kù)洪峰4 590 m3/s，2日6時(shí)實(shí)測(cè)最高水位104.19 m，累計(jì)漲幅達(dá)2.86 m，為自1991年以來(lái)最高庫(kù)水位，預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值僅差0.04 m[1]。

首場(chǎng)洪水8孔安全泄洪，最大出庫(kù)流量2 400 m3/s，且控制在下游河道安全流量?jī)?nèi)，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰8 h、消峰52%，確保了庫(kù)區(qū)英山城關(guān)不受淹及下游浠水城區(qū)、沿河兩岸的安全。

7月4日庫(kù)區(qū)再次出現(xiàn)176 mm強(qiáng)降雨，水位再度上漲，7月5日16時(shí)水文部門(mén)發(fā)布第四次洪水預(yù)警“預(yù)計(jì)7月7日2時(shí)將出現(xiàn)最高水位104.36 m，超汛限水位1.36 m”。6日14時(shí)庫(kù)水位再次突破104 m，第一溢洪道開(kāi)啟6孔泄洪，出庫(kù)流量1 785 m3/s，后期逐步關(guān)閉，7月7日最高庫(kù)水位達(dá)104.17 m，預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值相差0.19 m。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，6月30日至7月7日白蓮河水庫(kù)總?cè)霂?kù)洪量7.46億m3，出庫(kù)總水量5.94億m3(其中溢洪水量5.26億m3，發(fā)電水量0.68億m3)，攔蓄洪水1.52億m3，消減洪峰52%。在精準(zhǔn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的支撐下，科學(xué)調(diào)度雨洪資源，既有效發(fā)揮了水庫(kù)防洪減災(zāi)作用，又在退洪期有效攔蓄了洪尾，實(shí)現(xiàn)了雨洪資源利用最大化，取得了顯著的防洪與興利效益。

3)溝通協(xié)作，應(yīng)急測(cè)報(bào)確保信息及時(shí)。協(xié)同作戰(zhàn)、緊密配合，水文部門(mén)每天發(fā)布水雨情和預(yù)報(bào)信息，緊急時(shí)2 h應(yīng)報(bào)送一次水情，關(guān)鍵時(shí)刻向一線領(lǐng)導(dǎo)直接匯報(bào)；信息采集出現(xiàn)故障時(shí)，迅速派人現(xiàn)場(chǎng)處理；為解決庫(kù)區(qū)英山站水位受頂托低流速測(cè)流難題，英山站緊急采用ADCP測(cè)流，并加密流量測(cè)次；水庫(kù)需要開(kāi)閘泄洪時(shí)，工程局第一時(shí)間將溢洪道閘門(mén)開(kāi)啟運(yùn)用情況反饋給水文局，以便預(yù)報(bào)人員更準(zhǔn)確開(kāi)展預(yù)報(bào)作業(yè)；兩單位緊密合作，共同為水庫(kù)防洪保安、科學(xué)調(diào)度獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，實(shí)現(xiàn)了工程效益和水文服務(wù)的雙贏。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1)水文情報(bào)預(yù)報(bào)為水庫(kù)科學(xué)調(diào)度贏得了主動(dòng)。當(dāng)庫(kù)區(qū)發(fā)生了持續(xù)暴雨時(shí)，7月1日開(kāi)始僅開(kāi)啟1孔溢洪道預(yù)泄，后期又發(fā)生持續(xù)暴雨，水位快速上漲，結(jié)合預(yù)報(bào)，果斷開(kāi)啟8孔加大下泄，雖對(duì)下游防洪造成壓力，但極大增強(qiáng)了工程安全系數(shù)，為后階段攔洪、消峰、騰庫(kù)創(chuàng)造了有利條件。事后的調(diào)度也證明再次發(fā)生大暴雨時(shí)，根據(jù)水位合理開(kāi)啟閘門(mén)，避免了第二溢洪道的開(kāi)啟，有效減輕了下游河道的行洪壓力。

2)預(yù)報(bào)方案的修訂完善是精準(zhǔn)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。預(yù)報(bào)方案是預(yù)警預(yù)報(bào)的核心。為全面掌握預(yù)報(bào)過(guò)程，縮短預(yù)報(bào)時(shí)段，結(jié)合洪水地區(qū)組成及匯流特性，汛前及時(shí)率定了匯流單位線，將計(jì)算時(shí)段修改為3 h，避免了時(shí)段過(guò)長(zhǎng)易漏洪峰，過(guò)短增加工作量的影響；針對(duì)在漲洪段歷時(shí)過(guò)長(zhǎng)洪峰延后，結(jié)合2013年、1996年、1991年典型年場(chǎng)次大洪水修訂調(diào)整，提高了洪現(xiàn)時(shí)間及過(guò)程的預(yù)報(bào)精度。

3)科學(xué)研判是提高預(yù)測(cè)精度和調(diào)度水平的關(guān)鍵。產(chǎn)流面積確定對(duì)水量計(jì)算影響很大，在7月1日前期預(yù)報(bào)時(shí)扣除了流域大中型水庫(kù)控制面積，后期庫(kù)區(qū)大中型水庫(kù)均開(kāi)閘泄洪，則采用全流域面積計(jì)算產(chǎn)流；首場(chǎng)洪水如果不及時(shí)開(kāi)啟8孔溢洪道泄洪，待水位漲至103 m時(shí)再開(kāi)，最高水位將達(dá)104.8 m，增高0.61 m，過(guò)早高水位運(yùn)行將對(duì)水庫(kù)安全構(gòu)成威脅，對(duì)后期遭遇洪水增開(kāi)第二溢洪道，將加大下游的行洪壓力。假如水庫(kù)提前開(kāi)啟2孔溢洪道預(yù)泄(7月1日11時(shí)開(kāi)啟，比實(shí)際提前7 h)以騰空庫(kù)容，則可降低水位0.5 m，減少下泄流量210 m3/s，對(duì)防御后期洪水將更主動(dòng)，因此提前科學(xué)研判尤為重要。

4)預(yù)報(bào)中要密切關(guān)注工程調(diào)度的影響。第三次預(yù)報(bào)因?qū)?孔溢洪道開(kāi)啟時(shí)間及雨量掌握比較全面，加之閘門(mén)開(kāi)啟控制有規(guī)律，預(yù)報(bào)精度較高；第四次閘門(mén)開(kāi)啟變化頻繁，溢洪水量計(jì)算不夠全面，故造成誤差的偏大。規(guī)范的、有規(guī)律的調(diào)度既可避免閘門(mén)頻繁開(kāi)啟帶來(lái)的安全影響，也有利于下游防洪部署工作的開(kāi)展。同時(shí)，庫(kù)區(qū)抽水蓄能電站上庫(kù)總庫(kù)容1 600萬(wàn)m3，其調(diào)度運(yùn)行造成白蓮河水庫(kù)(下庫(kù))庫(kù)內(nèi)水位呈波浪起伏變化，掌握抽水蓄能電站抽放水運(yùn)行規(guī)律尤為必要。預(yù)報(bào)時(shí)需合理考慮工程調(diào)度因素的影響才能提高預(yù)報(bào)的精度。

4 建議和啟示

1)建立預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)會(huì)商機(jī)制。當(dāng)發(fā)生持續(xù)性大暴雨時(shí)，水文部門(mén)和工程局應(yīng)建立起常態(tài)化的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，加強(qiáng)溝通協(xié)作，重大、關(guān)鍵時(shí)期及時(shí)開(kāi)展預(yù)報(bào)調(diào)度會(huì)商，深度融合，建立高效快速的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。

2)工程單位應(yīng)高度重視預(yù)警預(yù)報(bào)工作。黃岡市大中型水庫(kù)多，防洪興利效益明顯，工程單位應(yīng)高度認(rèn)識(shí)預(yù)報(bào)的重要性和必要性。開(kāi)展向社會(huì)購(gòu)買(mǎi)服務(wù)，不斷提高水庫(kù)安全保障系數(shù)，最大限度發(fā)揮綜合效益。加強(qiáng)與水文、氣象專業(yè)部門(mén)的聯(lián)系，汛前積極建立水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)方案，汛后結(jié)合上年或歷史典型大洪水及時(shí)修訂完善，提高實(shí)用性和預(yù)報(bào)精度。

3)水庫(kù)蓄水應(yīng)科學(xué)調(diào)度，適時(shí)控制。主汛期或首場(chǎng)強(qiáng)降雨前，過(guò)早蓄水或者提前攔蓄洪尾不利于水庫(kù)安全度汛。河南“75.8”石漫灘、板橋2座大型水庫(kù)的潰壩，除暴雨超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，還與前期蓄水過(guò)高有很大關(guān)系[2]。在確保水庫(kù)自身防洪安全前提下，抓住洪水退水階段或后汛期，適時(shí)增大對(duì)洪尾的攔蓄，減少棄水，才能充分利用雨洪資源，實(shí)現(xiàn)防洪興利效益的最大化。

4)入、出庫(kù)水量監(jiān)測(cè)有待加強(qiáng)。當(dāng)庫(kù)區(qū)水位超過(guò)103 m時(shí)，英山站經(jīng)常受回水頂托影響，兩處水位幾乎持平，造成低流速或零流速流量監(jiān)測(cè)困難，該站多次在上游較遠(yuǎn)處選取臨時(shí)斷面測(cè)流，以確保東河流量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確；庫(kù)區(qū)如意河區(qū)間水量監(jiān)測(cè)難度大；東、西干渠、第二溢洪道水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還未完全建立。入、出庫(kù)水量監(jiān)測(cè)體系還不夠完善，一定程度上影響著預(yù)報(bào)水量平衡的計(jì)算和分析。

5 結(jié) 語(yǔ)

編制大中型水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)方案，研究和開(kāi)發(fā)水庫(kù)洪水自動(dòng)化測(cè)報(bào)和科學(xué)調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)改善水庫(kù)管理，科學(xué)調(diào)度決策、提高水資源利用率將起到重要作用。通過(guò)分析、展示預(yù)警預(yù)報(bào)的成功案例，從而推動(dòng)其他大中型水庫(kù)建立科學(xué)、先進(jìn)的洪水監(jiān)測(cè)和調(diào)度系統(tǒng)，提高水庫(kù)安全運(yùn)行能力和綜合效益意義重大。