崗南、黃壁莊水庫“7·19”洪水調(diào)度分析

2016年7月19日，河北省中南部太行山，發(fā)生了“96·8”以來的最大暴雨洪水，崗南、黃壁莊兩座大型水庫通過科學(xué)調(diào)度，充分發(fā)揮攔洪削峰作用，取得了巨大的防洪效益，有效保障了下游地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.流域概況

崗南、黃壁莊水庫（以下簡稱崗黃水庫）是海河流域子牙河水系滹沱河干流上的2座梯級大 （1）型水利樞紐工程，其功能主要以防洪為主，兼顧城市、工農(nóng)業(yè)供水，水力發(fā)電等。兩庫均于1958年動工興建，1963年特大洪水后進(jìn)行擴(kuò)建，“96·8”大洪水后進(jìn)行了除險加固工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)萬年一遇。崗南水庫在上游，位于平山縣滹沱河出山口處，控制流域面積15900km2。下游28km處為黃壁莊水庫，主要攔蓄崗南泄流和冶河來水，與上游的崗南水庫聯(lián)合控制流域面積23400km2，占滹沱河總流域面積的95%。

滹沱河發(fā)源于山西省繁峙縣五臺山北麓，流經(jīng)山西、河北兩省，全長587km，流域面積24690km2。冶河為滹沱河最大支流,流域面積為6420km2，占崗黃區(qū)間流域面積的85.6%。流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均降雨量為520mm左右，80%以上集中在汛期6～9月，降雨強(qiáng)度大且分布不均，暴雨中心常出現(xiàn)在中下游。汛期大洪水多出現(xiàn)在7月下旬～8月上旬，洪水具有峰高量大、突發(fā)強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。自上世紀(jì)50年代以來，流域相繼建成崗黃2座大型水庫、13座中型水庫及上百座小型水庫，形成防洪與興利相結(jié)合的水利工程體系，大大減輕了流域洪澇災(zāi)害損失。

2.“7·19”暴雨特性分析

受低渦和副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響，崗黃流域發(fā)生了一場自“96·8”以來最大的暴雨洪水過程。降雨自19日凌晨開始至20日下午基本結(jié)束，流域普降暴雨，個別地點(diǎn)達(dá)到特大暴雨，這場暴雨具有歷時短、強(qiáng)度大、分布不均等特點(diǎn)。

2.1 降雨量大，分布不均

受天氣系統(tǒng)和地形的共同影響，流域降雨分布不均，從總體上看山西降雨明顯小于河北，崗黃區(qū)間較崗南以上降雨偏大，符合流域暴雨特性。據(jù)省雨水情監(jiān)控系統(tǒng)顯示，暴雨高值區(qū)位于冶河流域的井陘一帶，河應(yīng)、蒼巖山、南王莊、柏山巖、胡家灘等多個測站降雨量達(dá)到500mm以上，暴雨中心河應(yīng)站降雨量為667mm。各區(qū)域降雨具體分布為：南莊以上 （崗南以上流域）降雨100～150mm，南莊到崗南水庫之間降雨150～300mm；山西區(qū)域（崗黃區(qū)間流域）降雨150～250mm，河北大部分區(qū)域降雨 300～600mm（見表 1）。

表1 滹沱河流域7月19日-7月20日各區(qū)域降雨統(tǒng)計(jì)

2.2 降雨歷時短、強(qiáng)度大

本場降雨歷時短，大多數(shù)測站降雨持續(xù)一天半左右，降雨主要集中在19日8時～20日8時。雖然降雨歷時短，但強(qiáng)度很大，7月19日多個測站24h降雨量超過300mm，其中胡家灘529mm，張河灣 438mm，地都 436.6mm，溫塘431mm，微水和辛莊360mm，胡家灘、地都和微水日降雨強(qiáng)度超過“96·8”。溫塘最大1h降雨量105mm，最大3h降雨量220.4mm。胡家灘最大12h降雨量357.6mm，超過流域短歷時暴雨最高紀(jì)錄，特大暴雨引發(fā)冶河各支流洪水暴漲，井陘、平山等地洪水泛濫成災(zāi)。

3.“7·19”洪水特性分析

3.1 洪水過程

受強(qiáng)降雨影響，滹沱河各支流從7月19日午后開始相繼漲水，微水、平山站最大洪峰流量均超過8000m3/s，黃壁莊最大入庫洪峰流量達(dá)到8800m3/s，列建庫以來第3位。崗南水庫由于上游降雨偏小，南莊洪峰流量僅為160m3/s，小覺最大洪峰流量為674m3/s，崗南最大入庫洪峰流量為4090m3/s，列建庫以來第4位。

3.2 洪水量級

根據(jù)崗黃水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表，崗南入庫洪峰流量為4090m3/s，超過10年一遇。崗南3日洪量2.83億m3，6日洪量3.55億m3，超過5年一遇；崗黃區(qū)間（黃壁莊水庫）洪峰流量為8800m3/s，接近50年一遇。3日洪量為5.45億m3，6日洪量為 6.10億 m3，接近 20年一遇，屬典型的峰高量小型洪水。

3.3 洪水地區(qū)組成

據(jù)分析本流域大洪水，黃壁莊以上洪水主要來自崗南迎風(fēng)山區(qū)和崗黃區(qū)間，洪水地區(qū)組成有2種情況：一種為1956年型，即崗南與崗黃區(qū)間洪水各占50%左右，一種為1963年型，即以崗黃區(qū)間為主，占黃壁莊總量的60%以上。經(jīng)統(tǒng)計(jì)“7·19”洪水崗黃區(qū)間洪量占總洪量的63.2%，屬于1963年型洪水。

4.崗黃水庫“7·19”洪水調(diào)度分析

受強(qiáng)降雨影響，崗南水庫19日20時入庫流量為444m3/s，20日1時達(dá)到最大洪峰流量4090m3/s，由于當(dāng)時庫水位僅182.19m，低于汛限水位近10m，洪水發(fā)生后崗南水庫充分發(fā)揮攔洪作用，一直沒有泄洪，整個汛期共攔蓄洪水6億m3，減輕了下游黃壁莊水庫的防洪壓力。由于暴雨中心位于冶河流域，造成冶河洪水來勢迅猛，19日下午冶河開始起漲，平山站20日6時洪峰流量達(dá)到8340m3/s，20日7時黃壁莊最大入庫洪峰流量8800m3/s，黃壁莊水庫充分發(fā)揮攔洪削峰作用，下泄流量由200m3/s加大到 400m3/s、800m3/s、1000m3/s，水庫最高洪水位達(dá)到121.18m，調(diào)蓄洪水4.23億m3，有效減輕了下游地區(qū)防洪壓力。

分析整個洪水調(diào)度過程，崗黃水庫采取了以下調(diào)度思路和措施。一是在批復(fù)的汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃基礎(chǔ)上，崗黃2庫適度承擔(dān)風(fēng)險力保下游安全，兼顧庫區(qū)移民征地高程，盡量減少損失。二是崗南水庫增蓄減輕黃壁莊水庫防洪壓力，7月22日崗南水庫水位超過192m汛限水位，但黃壁莊水庫防洪壓力依然很大，根據(jù)天氣預(yù)報流域無大范圍降雨，決定崗南水庫繼續(xù)發(fā)揮攔洪作用，整個汛期未泄洪，汛末最高庫水位達(dá)199.06m。黃壁莊水庫為保下游安全進(jìn)行多級控泄。按汛期調(diào)度計(jì)劃，黃壁莊水庫泄洪按洪水量級分3級控泄，5、10、50年一遇時分別控泄 400m3/s、800m3/s、3300m3/s。在“7·19”洪水調(diào)度中，20日凌晨4時水庫開始泄洪，初始泄量為200m3/s，起到預(yù)警泄洪的作用，4h后由200m3/s加大到400m3/s，再加大到800m3/s，為下游群眾安全轉(zhuǎn)移爭取了時間。充分利用滹沱河多年未行洪，河道下滲能力強(qiáng)的有利條件，逐漸加大下泄流量，延長洪水傳播時間，且最大泄量1000m3/s僅持續(xù)一天，到滹沱河北中山僅127m3/s，進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)行洪道50m3/s左右，對泛區(qū)沒有任何風(fēng)險。三是在迎戰(zhàn)“7·19”洪水中，崗黃2庫聯(lián)合調(diào)度充分發(fā)揮攔洪削峰作用，黃壁莊最大入庫洪峰流量8800m3/s，最大泄量1000m3/s,削減洪峰88.6%，有效保障了下游地區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，取得巨大的防洪效益。四是崗黃2庫適度承擔(dān)風(fēng)險，采取了限泄、蓄泄調(diào)度方案，不僅保護(hù)了下游防洪安全，還充分?jǐn)r蓄洪水資源，2大水庫汛后都處于蓄滿狀態(tài)，為來年的工農(nóng)業(yè)及城市供水備足了水源，同時滹沱河和石津渠小流量行洪補(bǔ)充地下水6億m3，改善了下游生態(tài)環(huán)境。

5.“7·19”防洪調(diào)度經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

5.1 良好的工程運(yùn)行狀況是水庫防洪調(diào)度的前提

水庫除險加固完工后已運(yùn)行10余年，局部工程設(shè)施出現(xiàn)老化失修現(xiàn)象，近幾年水庫加大工程維修管護(hù)力度，對老化的機(jī)電閘門設(shè)備進(jìn)行維護(hù)更換，使工程處于良好運(yùn)行狀態(tài)。在泄洪期間，水庫機(jī)電閘門設(shè)備運(yùn)行正常，安全泄洪36天，共泄洪 5.63億 m3，確保了水庫防汛調(diào)度的順利進(jìn)行。

5.2 準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報洪水為水庫科學(xué)調(diào)度打下基礎(chǔ)

在“7·19”洪水調(diào)度中，及時對水庫洪水進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，根據(jù)最新雨水情和預(yù)報情況生成調(diào)度方案，為各級領(lǐng)導(dǎo)調(diào)度指揮決策提供依據(jù)，后經(jīng)洪水考評分析，水庫預(yù)報洪峰、洪量與實(shí)時洪峰、洪量相比，準(zhǔn)確率都在80%以上，為水庫科學(xué)調(diào)度洪水打下了基礎(chǔ)。

5.3 現(xiàn)代化的防汛手段為防洪調(diào)度順利進(jìn)行提供保障

水庫綜合管理信息平臺系統(tǒng)在汛前建成投入使用，通過新建的80路高清攝像機(jī)將主壩、副壩、正溢、非溢、重力壩等現(xiàn)場全線進(jìn)行監(jiān)控，使工作人員坐在值班室就能近距離監(jiān)控各建筑物和工程重點(diǎn)部位的運(yùn)行狀況，以及水庫水位上漲和洪水漂浮物情況，為防汛調(diào)度決策指揮提供了可靠依據(jù)。

5.4 積極主動防洪是水庫取得防汛抗洪勝利的關(guān)鍵

水庫管理局領(lǐng)導(dǎo)高度重視水庫防汛工作，早在2016年初統(tǒng)籌安排全年防汛工作，要求各部門按照省防指統(tǒng)一安排做好各項(xiàng)防汛準(zhǔn)備工作。7月10日進(jìn)入主汛期后，要求全體職工駐守水庫，準(zhǔn)備隨時應(yīng)戰(zhàn)可能到來的暴雨洪水?！?·19”暴雨發(fā)生后，水庫進(jìn)入緊急備汛狀態(tài)，取得防洪主動權(quán)，從容應(yīng)對暴雨洪水，在緊急事件發(fā)生后，水庫積極應(yīng)對，及時向省防指報告，在各方協(xié)調(diào)下，險情得以排除，“7·19”防汛抗洪取得偉大勝利。