紫坪鋪水庫控制流域“7·10”洪水及調(diào)度過程分析

黃 小 丹， 滕 飛

(1.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091；2.中國長江三峽集團公司，四川 成都 610094)

1 降雨成因

本次降雨過程從2013年7月8日起至17日基本結(jié)束，降雨時間長，強度大。之所以長久盤踞在盆地西部，主要原因一是受到西太平洋副熱帶高壓的影響。6月，副熱帶高壓到了盆地西部，川東持續(xù)高溫，副熱帶高壓位置異常偏北、偏西且穩(wěn)定少動，盆地沿山恰好處于盆地邊緣，這個區(qū)域匯集了形成豐沛降水的有利條件：東邊的副高源源不斷輸入熱量、能量和暖濕氣流，山地地形對氣流起到抬升作用，促進空氣垂直運動。

二是亞洲中高緯環(huán)流出現(xiàn)異常。原本盛行的緯向環(huán)流，經(jīng)向度偏小，導(dǎo)致青藏高原西風(fēng)氣流平直，高原上不斷有短波低值降雨系統(tǒng)東移，當(dāng)其東移到盆地西部時，遇到高墻一般的副熱帶高壓，觸發(fā)熱量釋放使得強對流云團不斷形成、聚集，產(chǎn)生了局地強對流天氣，使得盆地西北部暴雨雷電不斷，引發(fā)持續(xù)性降水。

另外，水汽的輸送對于下雨來說也十分關(guān)鍵，南方暖空氣勢力偏強，孟加拉灣和南海的水汽和熱量不斷向盆地西部輸送，使得強降雨總是有水汽補充，從暴雨變成了持續(xù)性暴雨。而北方冷空氣勢力又弱，進入我省后移動緩慢，延長了強降水的持續(xù)時間。

因為地形影響，盆地西部多夜雨，暴雨過程也需要地形參與。盆地西部處于青藏高原東坡，龍門山斷裂帶呈準(zhǔn)南北向，從南方北上的強大暖濕空氣在盆地中部折向西行，與南北向的龍門山斷裂帶正交，氣流遇阻后被迫上升，從而提高了暴雨的量級。

2 降雨產(chǎn)流過程

7月8日以來，四川盆地西部大部分地區(qū)降暴雨，8日21時起，壩區(qū)附近普降大到暴雨，局部特大暴雨，降雨主要集中在映秀至紫坪鋪壩區(qū)以及下游的白沙河流域。截止9日18時降雨量累積較大的站點有：虹口308 mm、關(guān)門石229 mm、壩上189 mm、皂角灣127 mm。入庫流量從8日22時開始漲至1 000 m3/s以上，9日10時首輪洪峰入庫，流量1 622 m3/s，后維持在1 400 m3/s左右，壩區(qū)附近的強降雨仍在繼續(xù)。

圖1 7月8日～7月17日降雨產(chǎn)流過程示意圖

9日20時～10日8時，降雨帶自壩區(qū)及白沙河一線向西北方向轉(zhuǎn)移，控制流域內(nèi)威州以下區(qū)域普降大暴雨，其中金波106 mm、桃關(guān)131 mm、核桃坪66 mm、耿達104 mm、安家坪128 mm、黑土坡187 mm、關(guān)門石201 mm，雨量由桃關(guān)、金波一帶向壩區(qū)逐次增強，暴雨中心位于關(guān)門石。強降雨過程由10日0時開始至4時達到峰值，入庫洪水3時漲至2 269 m3/s，7時漲至3 738 m3/s達到10年一遇水平，至8時入庫洪峰達到4 231 m3/s，為樞紐投運以來最大洪峰，接近20年一遇水平(4 450 m3/s)。隨著降雨過程逐漸減弱，10日白天入庫流量穩(wěn)中有降，維持在2 500 m3/s左右。

本次降雨過程從7月8日3時起，至7月18日0時基本結(jié)束，共歷時238 h，累計面雨量68.2 mm；雨強最大時刻在7月10日4～5時，暴雨中心位于近壩區(qū)的壽溪、龍溪河流域以及庫區(qū)；由于高原來水區(qū)對產(chǎn)流的貢獻較小，本次降雨產(chǎn)流過程屬于典型的近壩區(qū)暴雨洪水產(chǎn)流過程。

3 洪水預(yù)報及精度

7月10日6時，水庫調(diào)度中心通過對前期降雨、土壤墑情進行分析，結(jié)合本次強降雨過程，確定徑流系數(shù)，依據(jù)降雨指數(shù)法，并輔以經(jīng)驗修正，預(yù)計峰值為3 848 m3/s，峰現(xiàn)時刻為10日8～10時。實際洪峰于10日8時20分入庫，洪峰流量4 231 m3/s，由表1可見，洪峰和洪量的預(yù)報精度均達到90%以上(洪峰流量±20%)，峰現(xiàn)時間也在規(guī)范允許的范圍(預(yù)見期±30%)之內(nèi)。

表1 7.10洪水預(yù)報結(jié)果與實測比較

同時，調(diào)度工程師根據(jù)實時降雨情況，以及產(chǎn)匯流、退水規(guī)律，給出了此次洪水的48 h過程預(yù)報(見圖2)；洪水過后對此預(yù)報過程進行對比不難看出預(yù)報值與實測值的相關(guān)性較高。

圖2 7月10日-7月12日洪水預(yù)報過程對比示意圖

4 洪水及調(diào)度過程

4.1 洪水過程

如下圖3所示，本次洪水過程持續(xù)時間較長為典型的近壩區(qū)的暴雨山洪，部分降水直接落于庫區(qū)，使得洪水陡漲陡落，由于本場洪水過程前期天氣較為炎熱，降雨較少，洪水過程初始基流為770 m3/s左右，第一輪強降雨后產(chǎn)生了1 314 m3/s的首輪洪峰，第二輪更強降雨緊隨其后，產(chǎn)生了本場洪水過程的最大洪峰4 231 m3/s(7月10日8：20)，之后隨著降雨的逐漸減弱，來水緩慢消退至760 m3/s左右。本場洪水過程初始時刻庫水位為851.3 m，為保證下游河道及成都市中心城區(qū)安全，本場洪水過程前期調(diào)度以攔蓄洪水為主，后期逐量緩慢泄洪，至本場洪水過程結(jié)束時，庫水位為854.66 m，過程中最高庫水位為868.20 m(7月11日17時)。

圖3 7月8日～7月17日洪水過程及調(diào)度示意圖

本場洪水過程從7月8日3時開始至7月18日0時結(jié)束共持續(xù)238 h，初始時刻庫水位852.09 m，結(jié)束時刻庫水位854.66 m，期間最高庫水位868.20 m(11日17時)，最低庫水位851.33 m(8日23時)；洪量11.88億m3，出庫水量11.53億m3(發(fā)電水量5.84億m3，棄水量5.69億m3)；期間共攔蓄洪水2.6億m3，最大削峰比85%。最大單日洪量2.50億m3，最大三日洪量5.50億m3，最大七日洪量9.46億m3。洪峰頻率接近20年一遇(4 450 m3/s)水平，單日洪量略超過10年一遇(2.45億m3)水平，三日洪量接近于10年一遇(5.75億m3)水平。降水產(chǎn)生水量共5.28億m3，產(chǎn)流系數(shù)為0.34。

4.2 調(diào)度過程

在洪水過程前期，受都江堰市強降雨的影響，7月8日22時下游都江堰首次告急，都管局請求公司控制下泄流量，以緩解下游防洪壓力。公司防汛領(lǐng)導(dǎo)小組領(lǐng)導(dǎo)緊急會商后決定暫時停止沖砂放空洞泄洪，將出庫流量由1 100 m3/s調(diào)減至800 m3/s，后又再次調(diào)減至640 m3/s，同時水庫調(diào)度中心也將最新的雨情和水情及時通報給下游沿金馬河各縣(市、區(qū))防辦。

7月9日8時，由于強降雨仍在持續(xù)，且范圍囊括了整個川西一帶，造成都江堰等多個城市發(fā)生內(nèi)澇，多條河流超警戒水位，白沙河水位陡漲，濁度嚴(yán)重超標(biāo)，都江堰市再次告急。為減輕下游防洪壓力，保障成都市中心城區(qū)供水，公司在全流域降雨，入庫流量1 600 m3/s的情況下，根據(jù)省防辦調(diào)度令，經(jīng)過緊急會商，決定采取錯峰調(diào)度方式進一步攔蓄洪水，同時積極向省調(diào)匯報，將出庫流量減小至400 m3/s。

圖4 岷江干流進入水庫的洪水

圖5 白沙河大橋附近洪水實況

7月9日午后，都江堰灌區(qū)的崇州、都江堰、彭州、邛崍、大邑、蒲江、郫縣等多地遭受強降雨沖擊，雨量最大達到297 mm，強降雨持續(xù)時間長，灌區(qū)渠道已經(jīng)超負(fù)荷運行，截止7月9日13時，白沙河流量已超800 m3/s，濁度達到13 000以上，持續(xù)的強降雨還造成岷江下游清水河、江安河等多條支流水位上漲，部分河道出現(xiàn)漫堤險情，為最大限度地減輕灌區(qū)和成都市中心城區(qū)的防洪壓力，公司在確保工程安全的前提下，盡力攔蓄上游入庫洪水，為下游搶險救災(zāi)提供保障，于9日17時45分將下泄流量再調(diào)減至300 m3/s。

7月9日公司嚴(yán)格執(zhí)行省防辦調(diào)度令，為減輕下游防洪壓力，將下泄流量控制在400 m3/s。7月10日7時，紫坪鋪公司總經(jīng)理、防汛領(lǐng)導(dǎo)小組組長李洪主持召開水情會商會，對水雨情、汛情進行分析研判。鑒于水庫水位已逼近防洪高水位，庫水位每小時上漲70～80 cm，且上游強降雨仍在持續(xù)，公司經(jīng)請示省防辦后，按省防辦76號、77號調(diào)度令要求，于8時四臺機組滿發(fā)下泄流量加大至740 m3/s，9時開啟1#泄洪洞0.5開度，下泄流量達到1 300 m3/s，9:15全開1#泄洪洞，下泄流量達到2 200 m3/s，11∶22時按省防辦79號令要求，為滿足與白沙河錯峰要求，將1#泄洪洞開度調(diào)整為0.8，下泄流量控制在1 800 m3/s。至10日17 時 共 攔 蓄 洪 水 1.76億m3，水 位 由

851.41 m上漲至862.88 m，水位上漲速度控制在每小時20～30 cm。

7月10日22∶45收到省防辦80號調(diào)度令要求水庫出庫流量控制在不超過1 400 m3/s。公司立即將1#泄洪洞開度從0.8調(diào)整到0.54，減少泄洪流量400 m3/s，控制總出庫流量1 321 m3/s。

7月11日6∶25省防辦要求水庫出庫流量在未來3小時內(nèi)不超過800 m3/s，公司于8:38全關(guān)1#泄洪洞，出庫流量454 m3/s。11日9：04省防辦要求公司按照實際需要，在確保水庫樞紐及下游安全的前提下進行調(diào)度。公司于9:15開啟1#泄洪洞工作門，開度0.5，總出庫流量1 280 m3/s左右。11日10∶30省防辦要求水庫出庫流量控制在疊加楊柳坪流量后不超過2 500 m3/s。公司于11:25將 1#泄洪洞閘門開度 由 0.5調(diào) 整 至 0.9，總出庫流量1 900 m3/s。11日13：47省防辦81號調(diào)度令要求公司從13∶30至16∶30期間控制出庫流量不超過1 400 m3/s，公司立即將泄洪洞開度由0.9調(diào) 整 至0.6，總 出 庫 流 量1 400

m3/s。

7月12日9∶12省防辦再次要求未來3小時內(nèi)控制水庫出庫流量不超過1 400 m3/s。公司于9:40調(diào)整1#泄洪洞開度至0.56，之后出庫流量控制在1 270～1 390 m3/s。保持此出庫流量7小時后，16∶06根據(jù)省防辦83號調(diào)度令要求，全開沖砂洞工作門，總出庫流量1 720 m3/s。23∶35省防辦84號調(diào)度令要求公司在確保安全前提下，控制水庫出庫流量不超過2 200 m3/s。之后公司按此要求，最大出庫流量控制在不超過2 200 m3/s下泄，直至12日晚～13日凌晨，由于下泄水量含沙量高，水廠原水濁度已達3萬，超過其處理能力，成都市中心城區(qū)、雙流縣等地區(qū)先后出現(xiàn)了城區(qū)大面積自來水水壓不足和停水情況，嚴(yán)重影響了居民的正常生活。公司于13日0∶20全關(guān)了沖砂洞。

13、14日經(jīng)公司與成都市、雙流縣水務(wù)部門及都江堰管理局反復(fù)協(xié)商，并經(jīng)過試驗，最終確定了在每天用水低谷時段，間歇式開啟沖砂放空洞6～8小時泄洪沖砂的運行方式。7月15日都江堰仰天窩監(jiān)測到的濁度已降至7 000，16日降至4 000以下，17日成都中心城區(qū)和雙流縣恢復(fù)正常供水。紫坪鋪水庫正常泄洪沖砂調(diào)度運行對下游中心城區(qū)及郊縣的自來水生產(chǎn)已完全沒有影響。

5 結(jié) 語

本次降雨過程中，7月9日為紫坪鋪水庫投運以來最大的單日面雨量35 mm；7月10日日均入庫流量2 816 m3/s，本次洪水過程的洪峰流量4 231 m3/s和單日洪量2.50億m3均為投運以來最大，也是1964年百年一遇的大洪水以來岷江上游遭遇的第二大洪水。

作者簡介:

黃小丹(1982-)，女，四川成都人，碩士，工程師，主要從事水庫調(diào)度及水文水資源研究工作；

滕 飛(1982-)，男，天津人，碩士，工程師，主要從事水利水電工程建設(shè)項目管理工作.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

水電技術(shù)