洱海不同頻率洪水調度方式研究

關鍵詞：洪水調度；防洪安全；日還原法；洱海

中圖法分類號：TV11 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki. slsdkb.2025.05.016

文章編號：1006-0081（2025）05-0098-06

0 引言

近年來，在多重因素影響下，中國極端降水多發的趨勢日益明顯[1]。極端降雨引發的洪澇災害逐漸成為影響公共安全、制約社會經濟發展的重要因素[2]。洪水災害在量級上不斷刷新歷史極大值[3]，2021年的鄭州“ 7?20^′ 暴雨中，多個水位站水位突破建站以來歷史極值，引發了城市內澇和山洪地質災害，造成重大社會影響和生命財產損失[4]。2023年7月受臺風“杜蘇芮”影響，海河流域出現極端暴雨事件，導致海河“ 23.7 ”流域性特大洪水[5]，多條河流洪水并發、洪水總量大，造成重大人員傷亡和財產損失，給下游洪水調度和工程防御帶來巨大考驗[6]。關于超標準洪水防御方面，有學者開展了大量研究。徐天奕等對太湖流域超標準洪水應急調度下不同調度方式的效益進行分析。郭家力等8分析鄱陽湖流域洪水遭遇規律，并定量評價造成的危險程度。李昊等對十堰市泗河城區段超標準洪水應急預案進行研究。馮雪明[10]對蒲河超標準洪水分區風險進行分析，提出超標準洪水情況下調度方案。王睿璞等[以廣東省英德市英城防護區為例，分析漫溢和潰堤情況下超標準洪水演進特征及其對防護區重要地物的影響。李健[12]分析提出呂梁市磁窯河超標準洪水防御應急保障措施。程麒安等[13]對水庫遭遇超標準洪水事件時水庫調度和現場處理進行分析探討。果利娟等[14分析了南京市超標準洪水防御風險和災害特點，提出應對策略。高志發等[15]分析里下河洪水來源，提出超標準洪水防御預案。

然而，目前針對洱海水資源調度方面研究較少。莫曉聰等[16]對洱海流域水資源調度系統進行設計，但主要針對系統模塊和模型體系，具體防洪調度中要結合實際提出調度指令。洱海泄洪主要通過西洱河，引洱入賓隧洞出流能力有限，在遭遇超標洪水情況下，考慮下游西洱河河道行洪能力制約，洱海水位將超法定最高水位運行形成內澇。因此，本文依據不同頻率洱海入庫洪水過程和洪水總量，采用水量平衡法分析不同調度方式下洱海水位變化情況，提出洱海超標洪水情況下應急調度措施，以最大限度降低湖區水位減少洪澇災害損失。

1 研究流域概況

洱海位于云南省大理州中部，為云南省第二大高原淡水湖泊，屬瀾滄江流域黑惠江支流天然水域。湖泊形似耳狀，略呈狹長形，南北長 42.5km ，東西寬5.9km ，地理坐標東經 99^°32^′～100^°27^′ ，北緯 25^°25^′ ＼～26^°10^′ ，呈北北西一南南東向展布，洱海節制閘以上控制面積 2565km² ，節制閘下游約 3km 為西洱河一級電站取水壩，壩址以上集水面積為 。洱海主要入湖河流有27條，西洱河是洱海唯一的天然出湖河流，1994年以后增加了引洱入賓隧洞出流。

洱海流域屬低緯高原亞熱帶季風氣候，氣候溫和、干濕分明和日照充足，每年干季為11月到翌年4、5月，雨季為5月下旬至10月。洱海湖面多年平均蒸發量為 1 208.6mm ，年平均氣溫 15.1‰ ，全年日照時數達 2250～2480h ，湖區常年主導風向為西南風，年平均風速4.1m/s[17]

2 洪水分析

2.1 計算方法

洱海由于入湖河流多，監測不全，因此洱海入庫洪水采用日還原法推算。根據洱海流域的洪水規律和用水規律，大洪水主要發生在8～10月，一般情況下該時期為蓄滿產流期，土壤含水量較豐富，約 70% 的降水成為地表徑流，且期間為農業灌溉用水的低峰期，生活用水耗水量占比較小，所以在洪水還原計算時未考慮各類耗水量，僅對西洱河出湖水量、水庫蓄水變量、引洱入賓跨流域引水量進行還原。還原計算水量平衡公式如下：

式中： W_λ 為還原后的入湖水量，億 m³：W_H 為西洱河出湖水量，億 m³ 為引洱入賓跨流域引水量，億 m³ ： 為時段始末湖庫蓄水變量（增加為正、減少為負），億 m³ 。

式中： Q_λ 為日平均入庫流量， m³/s;T 為1d時間，即為8.64萬s。

2.2 洪水計算

2.2.1 洪峰流量

根據調查與考證到的歷史洪水，洱海從 1905～ 2020年調查考證期共116a，在這期間調查到1905年、1924年、1939年、1966年的歷史洪水位。據記載，1966年洪水位最低，但洪痕較前幾位洪水可靠，且下泄流量也是最大，尚不能僅憑洱海水位的高低來確定各年洱海入流洪水的大小，因此在進行洪水頻率計算時將1966年洪水作為特大洪水處理，而其余歷史調查資料由于無出流資料無法還原來水量，未加入計算。

根據還原法推算洱海日平均人庫流量，用年最大值法在 1956～2020 年的日流量還原成果中選擇歷年最大值，組成連續樣本系列，采用數學期望公式計算經驗頻率，用P-Ⅱ型曲線進行適線確定洪峰流量統計參數，適線時盡量擬合點群趨勢，并重點使中上部點據與線最佳配合，變差系數 C_v 取值0. 35，C_s/C_v=3.5 ，其中 C_s 為偏態系數，成果見表1。

2.2.2 洪水總量

研究洪水遭遇問題時多采用流量資料[18]。對于洱海流域而言，入湖河流眾多，洪水過程疊加復雜，湖泊調蓄能力大，因此研究洪水總量更具意義。根據洱海流域洪水特性，選 30d 作為最大設計時段，分別計算年最大1，3，5，7，10，15，30d洪量，采用獨立選樣的方法選出各時段的樣本系列，并進行頻率計算，推求各時段的設計洪量，頻率計算方法與設計洪峰流量相同，C_v 取值 0.35～0.42，C_s/C_v=4.0 ，成果見表2。

2.2.3洪水過程線

根據歷史資料，洱海1，3，5，7d洪水量以1986年最大，10，15，30d洪水量以1966年最大。根據水文計算規范要求，典型洪水的選擇應滿足：資料精度較高且峰高量大、設計值與實測值較接近、能代表流域洪水特性的一般規律、對工程最不利的洪水過程，洱海調蓄時間較長，因此選擇1966年洪水作為洱海的典型洪水，為復式峰型且“相對較胖”的洪水過程。

對典型洪水過程按照與設計頻率對應的時段洪量進行同頻率放大，通過修勻后即可推求出洱海設計洪水過程，如圖1所示。

2.3 成果合理性分析

洱海最大入湖河流為北三江，即彌苴河、永安江和羅時江，其中以彌苴河貢獻量最大。根據煉城站和洱海 1954～2020 年的年最大1，3，5，7，15，30d日洪量均值（圖2），二者變化趨勢基本一致。且隨著時間的增長，彌苴河貢獻水量呈逐漸上升趨勢，連續30d最大洪水量貢獻占比達到 31% 左右。由此說明，采用還原計算洱海洪水成果是可靠的，可滿足設計洪水計算的精度要求。

注：煉城站為彌苴河的控制站。

3 洪水調節調度

3.1 洱海防洪現狀

優化水庫調度是洪水期間有效利用庫容，充分滯蓄洪水，減輕上下游防洪壓力，并化洪水災害為水庫效益的有效手段[19]。目前，洱海以水資源量調度為主，主要考慮湖泊蓄水和下游生態保障，而在遭遇超標準洪水調度方面考慮不足。洱海湖區周邊人口集中，因此要綜合考慮湖區淹沒和下游泄洪安全，加強洪水資源化管理。洱海入湖河流眾多，洪水疊加和遭遇等入庫洪水過程極為復雜，洪水入庫后，其運動屬于不穩定流，往往忽略庫區回水水面比降對蓄水容量的影響[20]，因此水庫調度計算主要采用水量平衡分析。

超標準洪水指超過防洪系統或防洪工程設計標準的洪水。洱海為天然湖泊，無設計洪水標準，洱海出流中引洱人賓隧洞為人工渠道，出流量較小，主要從西洱河泄洪，出流量受西洱河節制閘和西洱河一級電站大壩控制，其中西洱河節制閘至西洱河一級電站大壩區間為西洱河城區段，河段長度約 3.0km ，河段水草較多，河道排泄能力不足，遇大洪水容易發生回水倒灌漫堤形成內澇，近年實施了底泥疏浚工程，西洱河城區段設計防洪標準為50a一遇。西洱河一級電站大壩壩址至黑惠江匯口 19.1km 為西洱河河段，已實施了西洱河溫泉段（治理長度 5.169km ）、西洱河太邑段（治理長度 9.397km ）河道治理工程，設計防洪標準為10a一遇，但局部地段實際行洪能力可能低于 10a 一遇。洱海湖區設有法定最高運行水位，湖區周邊主要為湖濱帶和灘地，洱海北部雙廊鎮、西部部分村落和南部大理白族自治州城區緊鄰洱海，雖有堤防但無具體設防標準，洱海200a一遇洪水淹沒線范圍內主要為湖濱帶和灘地。大理市城區西洱河以北城區由于地勢高差影響，發生內澇程度小，而南部城區因地勢平緩易引發內澇，特別是開發區漾濞路一賓川路一云龍路一巍山路內澇風險極高，內澇主要為短歷時強降雨排水不暢導致。洱海防洪形勢見圖3。

3.2 起調水位

洱海洪水多出現在 7～10 月上中旬，其洪水調節計算的總體思路是既要滿足洱海周邊和下游防洪，又要確保汛末水位蓄至法定的最高運行水位 1966.00m 。《云南省大理白族自治州洱海保護管理條例》規定洱海法定最低運行水位為 1964.30m ，最高運行水位為1966.00m ，水位調蓄區間為 1.7m 。根據近年洱海汛期調度運行計劃有關批復，洱海以最高運行水位1966.00m 作為汛期限制水位。為同時確保水庫興利蓄水與庫區及下游河道的防洪安全，按不利影響考慮，以洱海汛限水位作為起調水位。

3.3 下泄流量

洱海出流主要是西洱河出流和引洱入賓隧洞出流，其中西洱河河段有4個梯級電站，西洱河一級電站為梯級電站的龍頭電站，利用天然湖泊洱海作為龍頭水庫，對天然水量進行多年調節。洱海出流主要包括一級電站河道泄洪、一級電站隧洞出流、引洱入賓隧洞出流三部分組成。根據南方電網公司檢定數據，洱海入庫洪水頻率為 0.2%～5.0% ，一級電站壩址最大下泄流量為 165m³/s 。根據西洱河河道防洪治理報告，西洱河河段治理標準為 10a 一遇，為確保下游行洪安全，一級電站河道泄流量不超過 121m³/s 。一級電站隧洞出流后水量不進入西洱河河道內，隧洞過水能力57m³/s （機組過流量 36m³/s ）、引洱入賓隧洞設計過水能力 10m³/s （實際 8.0m³/s ）。

3.4 洪水調度方案

方案一：以確保洱海周邊防洪安全為原則，按最大下泄水量下泄，即一級電站河道泄洪 165m³/s ，一級電站隧洞出流 36m³/s ；引洱入賓隧洞出流 8m³/s ，合計值 209m³/s 。

方案二：以確保洱海周邊安全同時確保下游行洪為原則，西洱河泄洪按河道治理標準10a一遇允許下泄流量下泄，即一級電站河道泄洪 121m³/s ，一級電站隧洞出流 36m³/s ;引洱入賓隧洞出流 8m³/s ，合計值165m³/s 。

方案三：以確保下游西洱河段行洪安全為原則，考慮下游區間洪水疊加影響，減小洱海泄洪量，即一級電站河道泄洪 100m³/s ，一級電站隧洞出流 36m³/s ；引洱入賓隧洞出流 8m³/s ，合計值 144m³/s 。

3.5 調節計算成果

由于洱海洪水過程持續時間較長，因此調節計算主要為7，10，15，30d洪水程。

方案一調度：根據洱海洪水調節結果，不同頻率洪水均將在7d內出現最高水位，洱海最高水位將超汛限水位 0.14～0.54m ，遭遇200a一遇洪水過程時，洱海超汛限水位時間約 調節則以 50a 一遇以下洪水最高水位為起調水位，洱海水位將控制在汛限水位內運行。方案一洱海最高水位如表3所示。

表3方案一洱海最高水位

方案二調度：根據洱海洪水調節結果，洱海100a一遇以上洪水在 15d 內出現最高水位，50a一遇以下洪水在洪水7d內出現最高水位，洱海最高水位將超汛限水位 0.21～0.73m 。遭遇200a一遇洪水過程時，洱海超汛限水位時間約 48d;30d 調節則10a一遇以下洪水最高水位為起調水位，洱海水位將控制在汛限水位內運行。方案二洱海最高水位如表4所示。

表4方案二洱海最高水位

方案三調度：根據洱海洪水調節結果，洱海200a一遇以上洪水在30d內出現最高水位， 50～100 a一遇洪水在15d內出現最高水位，20a一遇以下洪水在7d內出現最高水位，洱海最高水位將超汛限水位

0.26～0.87m ，遭遇200a一遇洪水過程時，洱海超汛限水位時間約 60d;30d 調節10a一遇以下洪水最高水位略超汛限水位。方案三洱海最高水位如表5所示。

200a一遇洪水過程不同調度方式下洱海水位過程變化如圖4所示。

方案對比優選：3種調度方式各有優劣，方案一洱海超汛限水位時間短，洱海水位上升幅度最小，但該方案西洱河河道以最大泄洪能力下泄，而西洱河河段河道治理標準僅為10a一遇，超過河道行洪能力，泄洪將造成下游太邑鄉及沿河村落遭遇超標洪水，太邑鄉、溫泉村等險段將發生洪澇災害。方案二考慮了西洱河行洪能力，按10a一遇設計標準下泄，但因區間洪水疊加組合，西洱河沿岸局部可能發生災害。方案三考慮了下游西洱河河道行洪能力，在設計標準控制洱海泄洪流量，但洱海超汛限水位時間最長，相比方案二洱海最高水位上升 0.14m ，洱海超汛限水位時間多12d左右。與歷史相比，即使按照方案三調度200a一遇洪水過程，洱海最高水位仍低于歷史最高水位 0.45m 左右，高于執行法定最高運行水位后發生的最高實測水位 0.45m 左右。

4結論

（1）加強和規范湖泊調度運行管理，合理控制洱海水位，特別是主汛期需要將水位控制在汛限水位范圍內并預留一定空間蓄水，便于遭遇超標洪水時及時調蓄錯峰。在應對極端天氣時，通過提高提前預報精度和洪水預報精度，有效預判洪水量級，為安全度汛創造有利條件。

（2）2018年洱海實施三條紅線劃定，紅線范圍內居民已搬遷，根據大理市洪水風險區劃成果，洱海水位1967.00m 以下主要為環湖濕地和湖濱帶，洱海水位上升主要造成湖濱帶受淹和環海路海東部分路段有積水，而對沿河村落影響程度不大。

（3）在洱海遭遇超標準洪水情況下，洱海調度需綜合考慮洱海湖區的內澇和西洱河出流區域的河道行洪能力，建議50a一遇以下洪水可采用方案三方式泄洪調度，100a一遇以上洪水采用方案二和方案三聯合調度，即在方案三泄洪基礎上根據下游西洱河河道行洪情況采用逐漸加大泄洪流量，在確保下游行洪安全下盡量控制洱海的運行水位。

（4）加強洱海運行水位管理，若確需超法定最高水位運行時，須及時按《云南省大理白族自治州洱海保護管理條例》有關要求報批。

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（編輯：江文）

Research on different frequency flood dispatch schemes in Erhai Lake

XU Yingcai，LI Hongyan （DaliBranch，YunnanHydrologyand WaterResourcesBureau，Dali 671ooo，China）

Abstract：Inrecent years，extreme weatherevents have occurred frequently.Utilizing lake water storage isoneof the effective means to resist excessive floods.Take Erhai Lake as an example，the daily restoration method was used to calculatedifferent periods flood volume andflood process inErhaiLake.According tothe typical flood process ofonce in 200 years，oncein1OO years，oncein5O years，once in2Oyearsandoncein1Oyears，thefloodregulation was carredout in different time periods of ^7，10 ，15 and 3O days in Erhai Lake，and the influence of water level change and flood discharge on downstream areas were analyzed.Theresults showed that the water-loging in thelakearea and the floodcarrying capacityofXi'erRivershouldbeconsidered inthefloodcontrol，flooddischargeof Xi'er Rivershouldbecontroledbelow 100m³， /s when the flood occurs once every 5O years，to ensure downstream flood control safety.A combination of scheduling options was required forfloods greaterthan1OO years，increasing floodreliefonastep-by-step basis while ensuring the safety ofdownstreamflooding，flooddischarge of Xi'er River should becontrolled below121 m/s.At the sametimethefloodseasonErhai waterlevelcontrolintheflood limit waterlevelbelowtheoperation，toensure thata certain amount of space reserved flood control.The research results can provide atechnical support for the downstream flood control and floodwater utilization in Erhai Lake.

Key words： flood dispatch； flood control safety； daily restoration method;Erhai Lake