溪洛渡、向家壩梯級水庫區間突發來水分析研究

周 敏，陳子龍，鄭 濤

(三峽水利樞紐梯級調度通信中心成都調控部，四川 成都 610094)

2018年，克服了水情復雜、調度約束多、電力市場供大于求等各種困難，溪洛渡、向家壩梯級(以下簡稱溪-向梯級)水庫航運、生態、發電等多項調度任務指標均創歷史最好水平，綜合效益顯著。2018年，溪洛渡水庫來水總量1 574.08億m3，為建庫以來(2013年)最大，與多年均值(1 460億m3)相比偏多7.8%。溪洛渡水庫經歷了4次峰值12 000 m3/s以上的洪水過程，7月16日出現16 300 m3/s的洪峰，為建庫以來最大。為配合三峽水庫對長江中下游進行防洪調度，整個汛期，溪-向梯級水庫按照防總要求預留聯合防洪庫容。向家壩水庫汛期(7月1日-9月4日)水位控制在370.35～374.25 m之間波動，并維持至蓄水開始。2018年7月7日向家壩上游庫水位突然快速上漲，判斷區間突發洪水(洪峰流量超過3 000 m3/s)，值班人員雖及時正確處置，滿足了防洪庫容要求、保障了航運安全，事后總結發現區間突發來水分析利用尚不多見。故本文通過單次事件，以及多年水雨情數據分析，在不增加上下游防洪壓力的情況下，尋找突發洪水來源，尋求有效防洪調度手段，高效利用溪-向區間突發來水。

1 溪-向梯級基本情況

溪洛渡、向家壩是長江流域防洪體系中的重要工程[1]，控制金沙江流域面積的97%，兩庫防洪庫容共計55.53億m3，約占三峽水庫防洪庫容的1/4，配合三峽水庫對長江中下游地區進行防洪調度，對三峽水庫入庫洪水過程具有持續、穩定的消減作用。

溪洛渡、向家壩兩庫區間位于金沙江下段，屬于青藏高原和云貴高原向四川盆地過度地帶，涉及四川省宜賓、屏山、雷波、馬邊和云南省水富、綏江、永善、大關等縣。區間干流河長156.6 km，集雨面積4 400 km2，其中左岸集水面積2 500 km2，右岸集水面積1 900 km2。支流主要有左岸的西寧河(其上建有歐家村水文站)、中都河(其上建有龍山村水文站)和右岸的大汶河(其上建有新華水文站)，三條支流集雨面積總計1 891 km2，占區間面積的43%。溪洛渡、向家壩區間水系見圖1。

圖1 溪洛渡、向家壩區間水系圖

2 2018年7月7日溪-向區間突發洪水事件處置

2018年7月7日溪-向區間突發洪水，事件發生及調度過程如下：

9:18，向家壩庫水位達到372.40 m，按照水庫調度規程要求，為控制向家壩庫水位不超372.5 m，增加1～5號中孔開度由1.0～2.0 m(第①次開閘，如圖2所示)，增加下泄流量630 m3/s，總出庫流量增加至7 470 m3/s。此次為正常的水庫水位控制操作。閘門開度增加后，向家壩庫水位按預計情況開始緩慢下降。

9:28，向家壩庫水位突然不降反升，與計算結果不一致。調度人員迅速響應，查看溪-向區間流域水、雨情，并判斷：因前期持續降雨，且區間流域24 h內累計降雨較多，流域土壤達到飽和，產流量增大，各支流匯流至溪-向區間的金沙江干流的流量可能超過1 000 m3/s，并有可能繼續增大。

10:10，區間流量繼續增大，繼續增大向家壩泄洪流量以控制向家壩庫水位。至13:23第10次加大向家壩閘門開度增加下泄流量后，向家壩庫水位開始緩降，共增加3 760 m3/s下泄流量，下游水位日變幅2.67 m，最大小時變幅0.7 m，滿足《金沙江向家壩水電站運行調度規程》要求(控制下泄流量的變幅和變率，減小下游河道的水位變幅，電站下游水位按照最大日變幅不超過4.5 m/d，最大小時變幅不超過1.0 m/h，保證航運安全。)

在整個處置過程中，短時將超3 000 m3/s的洪峰流量順利下泄需綜合考慮下游橫江頂托影響、閘門操作下游初始水位、操作流量與間隔時間等因素。因為出庫流量對應下游水位隨著岸坡沖刷、泥沙遷移，每年情況都會有所不同，所以過去處置事件的經驗僅供參考，實際操作需根據測算開展，且預測未來下游水位日變幅情況。

17:00，區間洪水迅速消退，向家壩庫水位迅速下降，此時開始減少下泄流量，區間突發來水應急處置結束。

3 溪-向區間洪水來源分析

溪-向區間支流主要有左岸的西寧河(其上建有歐家村水文站)、中都河(其上建有龍山村水文站)和右岸的大汶河(其上建有新華水文站)。此次事件中，龍山村站水位和歐家村水位分別從7時和9時左右開始迅速上漲，并分別在11時和13時左右達到峰值，兩個水文站的水位均有2～2.5 m的漲幅，如圖3所示。

圖2 溪-向區間突發洪水事件處置過程圖

圖3 溪-向區間支流水位過程線圖

查詢溪-向區間近6年支流水位，較大的水位漲幅出現在歐家村站(西寧河)和龍山村站(中都河)，另外新華水位站(大汶河)有較小水位漲幅，大毛村(團結河)和何家灣(檜溪河)水位均無明顯變化。

近幾年區間來水主要來源于西寧河和中都河，大汶河流量較小；因西寧河、中都河和大汶河三條支流集雨面積占區間面積的43%，是溪-向區間洪水的主要來源地，其余小支流均無明顯流量匯入金沙江干流。綜上分析，區間突發洪水主要來源于西寧河和中都河。

4 溪-向區間洪水發生時間分析

據不完全統計，自向家壩水庫進入正常調度運行后，調控部成功處置過6次區間突發來水事件，全部發生在7月和8月，如表1所示。

表1 溪—向區間突發來水應急處置統計表

根據溪-向區間各月多年平均降雨量資料，區間多年平均降雨量1 098.5 mm，其中4～10月降雨量981.6 mm，占全年的89.4%，月最大降雨量出現在7月和8月，如表2所示。

表2 溪-向區間各月多年平均降雨量表

查詢區間15個遙測雨量站(中都、龍山村、歐家村、西寧、新市、綏江、冒水、新華、羅漢坪、石溪、屏山、大毛村、檜溪、馬湖、木桿河)2010年至2017年8年實測月降雨量，平均月降雨量柱狀圖如圖4所示。可見，7月和8月分別占全年總降雨量的23.0%和22.7%，此結果與多年平均降雨量概率分布(表2)相符合。

圖4 溪-向區間15個雨量站2010～2018年月平均雨量柱狀圖

以歐家村水文站為例，查詢2010年至2018年的水位數據，發現每年水位明顯升高均出現在4月至10月，水位高峰值均出現在7月和8月，與降雨量月份分布相同，區間流域降雨量與區間支流的水位具有明顯的正相關性。

綜上分析，7月和8月是溪-向區間降水概率最高、降水量最大的月份，也是突發來水概率較高的月份，區間徑流主要由降雨形成。

5 結 語

經上述分析，可以得出以下結論：溪-向區間突發洪水主要來源于西寧河和中都河；7月和8月是兩庫區間降水概率最高、降水量最大的月份，也是突發來水概率較高的月份，區間徑流主要由降雨形成。

實時調度過程中，利用已有的站點信息，監測區間支流實時水情，包括大毛村、何家灣、歐家村、龍山村、新華水位數據；監視區間干流實時水情，包括冒水、綏江、石溪、屏山、新市水位數據。可提前3 h預測區間洪水的產生，改善對洪水至壩前水位站時再突發響應的被動局面。

每年7月、8月，在實時調度中適當預留向家壩庫容以應對突發來水。據全統計，突發來水量在0.4～0.7億m3之間，在向家壩水庫預留0.5 m(在372.5 m水位附近約等于0.43億m3的庫容)的水位空間可有效應對區間突發來水。這即是汛期運行水位動態控制調度方案[2]，利用部分庫容對中小洪水進行調節，短時適當抬高水庫運行水位，充分利用中小洪水資源，可以顯著提高梯級水電站綜合效益。