淺談防洪錯峰調(diào)度在東溪水庫的運用

馬建武

摘要：本文簡要介紹了東溪水庫的水文、氣象、水庫特點。建庫以來洪水的發(fā)生情況，采取削峰、錯峰、攔蓄等措施進行洪水調(diào)度。提高下游泄洪區(qū)的防洪標準，減輕下游市區(qū)的洪澇災害。

關鍵詞：水庫 洪水 錯峰 調(diào)度

一、東溪水庫概況

1、大壩基本情況

東溪水庫位于崇陽溪上游支流東溪上，總庫容1.127億m3，是一座大（二）型水庫，水庫具有防洪、發(fā)電、灌溉、供水等綜合效益。水庫壩址以上控制流域面積554km2，庫區(qū)多年平均降雨量1910mm，平均來水量6.9億m3。水庫校核洪水位269.05m，調(diào)洪庫容0.2343億m3，設計洪水位268.20m，攔洪庫容0.1833億m3，防洪高水位267.30 m，防洪庫容0.1313億m3，正常高水位266.00m，興利庫容0.7980億m3，死水位244 m，死庫容0.1500億m3。壩頂高程269.10m，防浪墻頂高程270.30m。大壩為混凝土雙支墩大頭壩，最大壩高55.1m，壩頂長239.5m。大壩共分12個壩段，其中1#～4#、10#～12#為非溢流壩段，5#～8#壩段為壩頂溢洪道，設置5扇7.5 m （寬）×11.0m（高），鋼制弧形閘門和5臺卷揚式啟閉機，最大泄洪能力3590 m3/s。9#壩段為發(fā)電引水壩段，壩后一級電站安裝三臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量1.3萬Kw，設計年均發(fā)電量5090萬kW.h。根據(jù)國標《防洪標準》GB50201-94，由于下游防護對象的重要性，防洪標準定為200年一遇（P=0.5%）標準洪水設計，2000年一遇（P=0.05%）洪水標準校核。東溪水庫自1986年12月建成投產(chǎn)以來，已安全運行35年。其中歷經(jīng)兩次安全鑒定和一次技改，分別為2002年和2014年。第一次安全鑒定由于防洪標準不夠，鑒定為三類壩。2004年初開始除險加固，2006年底除險加固完成驗收。2014年第二次安全鑒定，由于弧形閘門面板局部應力超過允許值，被鑒定為二類壩。根據(jù)鑒定專家提出的問題，2015年利用維修養(yǎng)護示范項目資金對溢洪道5扇弧形閘門鋼梁進行加固及迎水面板噴鋅防腐處理、更換鋼絲繩，加固后閘門啟閉機運行更可靠，安全泄洪有保障。

2003年壩后一級電站進行技術改造，將兩臺3200 Kw水輪發(fā)電機組更新增容為兩臺4500Kw水輪發(fā)電機組，充分利用主汛期充沛的來水量滿負荷發(fā)電生產(chǎn)，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。

2、流域氣象水文概況

全年降雨量主要集中在3～7月之間，3～4月為春雨，5月下旬至7月上旬為主汛期，降水強度大，雨量集中，是暴雨洪水發(fā)生的主要季節(jié)，這5個月降雨約占全年降雨量的68.8%。7月中旬～9月下旬晴熱少雨，期間的降雨主要為雷陣雨或臺風雨，10月至翌年2月為枯水期，降雨量相對較少。

流經(jīng)武夷山市區(qū)的主要河流有三條，東溪、西溪及其溪匯合后的崇陽溪。其中東溪是崇陽溪上游的干流，東溪流域面積670.85km2，主河道長度60.5km，河道平均坡降8‰;西溪發(fā)源于洋莊鄉(xiāng)黃連坑，流域面積410.2km2，全長41.7km，河道平均坡降21.7‰，東西溪匯合后進入武夷山市城區(qū)，流域面積1081km2。東溪水庫位于東溪上，距離武夷山市城區(qū)7km，水庫承擔著下游市區(qū)、民航機場、合福高鐵、旅游度假區(qū)、橫南鐵路、寧武高速公路等要害部位的防洪減災，保障安全任務。

二、水庫防洪情況

由于東溪水庫屬不完全年調(diào)節(jié)水庫，防洪庫容有限，從汛限水位至防洪高水位之間僅有防洪庫容0.1313億m3，防洪能力有限。自建庫35年來經(jīng)歷過大小洪水二十幾場，只有5個年份沒有泄洪。平均5至10年就有一場較大的洪水，尤以1992年“7.4”洪水為最大。其次是1998年“6.13”，2008年“7.19”和2019年“7.09”洪水。由于地處閩北山區(qū)，河道坡降大， 加之地形影響，降雨強度大，河水暴漲暴落，極易發(fā)生洪澇害災，水庫防汛任務極其繁重。因此只有憑借有限的防洪庫容，采取錯峰調(diào)度的方式才能滿足下游的防洪保護目標的要求。

1、東溪水庫雨情自動化測報系統(tǒng)建設及運行情況

為了即時掌握水庫上游的水雨情變化情況，1990年東溪水庫從南京水利水文自動化研究所引進水情自動測報系統(tǒng)，于當年8月建成并投入運行，系統(tǒng)規(guī)模由一個中心站、一個中繼站、九個遙測站組成。1999年為了滿足水庫洪水調(diào)度的要求，在西溪上游增設4個遙測雨量水位站，在東、西溪匯流口城關水文站增設1個雨量水位站，系統(tǒng)擴容后由一個中心站，一個分中心站，一個中繼站，四個水位雨量站，十個純雨量站組成。1998年對系統(tǒng)進行第一次升級改造，系統(tǒng)更新后更節(jié)能，運行可靠。2015年進行第二次更新改造，系統(tǒng)更新后能用手機通過網(wǎng)絡查詢水雨情信息，操作更加可靠便捷。

2、東溪水庫洪水預報調(diào)度系統(tǒng)運行情況

東溪水庫洪水預報調(diào)度系統(tǒng)于2000年2月建成，該系統(tǒng)啟用后，提高了水庫的洪水預見期，洪水預報精度達到了85%以上，提高了東溪水庫洪水調(diào)度的自動化程度和科學性，該系統(tǒng)在歷次洪災中發(fā)揮了重要的防洪減災作用，為水庫產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3東溪水庫下游武夷山市城區(qū)已建防洪堤情況及安全泄流量

武夷山城區(qū)已建防洪堤情況：崇陽溪左岸除火車站站前大橋上游段堤防采用30年一遇防洪標準，鴨母洲、火車站站前大橋下游等堤段都按20年一遇設防，且城區(qū)保證水位為204.50m。安全泄流量：城區(qū)堤防20年一遇設計洪峰流量為3070m3/s。

由于城區(qū)河道安全泄量采用堤防20年一遇原設計洪水成果3070m3/s，相比東溪水庫除險加固報告安全泄量變小，更為切合實際，但也進一步增加東溪水庫的防洪壓力。因為東溪水庫壩址距下游武夷山市城區(qū)較近，洪水傳播時間很短，故東溪水庫選擇采用固定下泄流量進行調(diào)洪控制。

由于未來武夷山市城區(qū)發(fā)生設計洪水時，事先不知洪水地區(qū)組成的情況，為安全起見，因此本次復核的東溪水庫安全泄量為1210m3/s。

三、洪水調(diào)度

1、東溪水庫汛期劃分：

4月1日至7月10日為主汛期，7月11日至9月30日為次汛期，10月1日至翌年3月31日為非汛期。主汛期汛限水位為264.50m，次汛期汛限水位為266.00m。

2、防洪任務

（1）武夷山市警戒水位為202.00m，保證水位為204.50m，城區(qū)河道安全泄流為3070m3/s，未計及東溪水庫的洪水調(diào)節(jié)，按其設計資料，城區(qū)河道安全泄流可抵御相當于20年一遇洪水。2012年經(jīng)福建省水利水電勘測設計研究院進行洪水復核，城區(qū)防洪堤防洪標準僅相當于15年一遇，未能達到設計標準要求。

（2）東溪水庫防洪任務為把下游武夷山城區(qū)防洪能力從近15年一遇提高至26年一遇。遇到26年一遇以下洪水以保下游防洪安全為主，遇到超過26年一遇洪水以保大壩安全為主，加大泄流。

（3）調(diào)洪后最大下泄流量不能大于本次洪水最大入庫流量。

3、洪水調(diào)度原則

（1）當入庫流量小于等于960m3/s時，按“來多少，泄多少”的原則控制下泄，控制庫水位不超過264.50m。

（2）當入庫流量大于960m3/s但小于等于1920m3/s時（城區(qū)和區(qū)間26年一遇同頻時的壩址流量），若庫水位不超過267.30m，水庫按960m3/s控制下泄;當入庫流量大于1920m3/s但小于等于2190m3/s（城區(qū)和壩址26年一遇同頻時的壩址流量），若庫水位不超過267.30m，水庫按1210 m3/s控制下泄;若庫水位超過267.30m，按“來多少，泄多少”的原則控制下泄流量。

（3）當入庫流量大于2190 m3/s，若庫水位不超過267.30m水庫仍按1210 m3/s控制下泄;若庫水位高于267.30m，以保壩為主，按“來多少，泄多少”的原則，逐步加大下泄流量，直至閘門全開。

（4）洪峰過后，水庫應盡快將庫水位回落至汛限水位。

4、洪水調(diào)度方式：

采用固定控制泄量方式對下游進行調(diào)洪，采用入庫流量與庫水位相結合方式對下游進行調(diào)節(jié)。

（1）考慮武夷山城區(qū)發(fā)生50年一遇洪水地區(qū)組成時，控制下泄流量分析如下：

當武夷山市城區(qū)與東溪水庫同時發(fā)生50年一遇洪水，區(qū)間相應，東溪水庫控制下泄，3070-2110=960m3/s。

當武夷山市城區(qū)與區(qū)間同時發(fā)生50年一遇洪水，東溪水庫相應，東溪水庫控制下泄，3070-2400=670m3/s。

（2）考慮武夷山城區(qū)發(fā)生30年一遇洪水地區(qū)組成時，控制下泄流量分析如下：

當武夷山市城區(qū)與東溪水庫同時發(fā)生30年一遇洪水，區(qū)間相應，東溪水庫控制下泄，3070-1910=1160m3/s。

當武夷山市城區(qū)與區(qū)間同時發(fā)生30年一遇洪水，東溪水庫相應，東溪水庫控制下泄，3070-2170=900m3/s。

（3）考慮武夷山城區(qū)發(fā)生26年一遇洪水地區(qū)組成時，控制下泄流量分析如下：

當武夷山市城區(qū)與東溪水庫同時發(fā)生26年一遇洪水，區(qū)間相應，東溪水庫控制下泄，3070-1860=1210m3/s。

當武夷山市城區(qū)與區(qū)間同時發(fā)生26年一遇洪水，東溪水庫相應，東溪水庫控制下泄，3070-2110=960m3/s。

5、示警方式

（1）泄洪前，提前1-2小時以電話、短信或微信方式通知下游泄洪區(qū)相關部門，告知泄洪開始時間及下泄流量，請他們作好安全防范工作。

（2）為了確保泄洪安全，東溪水庫在水庫下游至武夷山市區(qū)沙鼓洲一帶沿河兩岸設置10個警報點，采用無線電臺通訊方式，由水庫指揮中心控制，每次泄洪前15至20分播放固化在系統(tǒng)內(nèi)的警示錄音或用高音喇叭喊話，提醒下游河道作業(yè)人員撤離到安全地帶，確保行洪安全。

（3）泄洪時先放示警流量100 m3/s（約機組滿發(fā)流量的2倍），然后下泄流量逐級加大。

6、東溪水庫歷史洪水調(diào)洪成果

7、以1992年“7.4”洪水為例說明防洪錯峰調(diào)度過程

東溪水庫在臨近汛末水已蓄滿庫的情況下，7月4日在氣候反常，東西溪流域受到冷暖氣流交綏的影響，地面鋒區(qū)和高空切變停滯，突降特大暴雨，形成了東西溪歷史上罕見的特大洪水。經(jīng)水庫上游水情自動測報系統(tǒng)遙測到的雨量值，東坑測站24h降雨量282mm，最大3h（4日8：00-11：00）降雨量108mm，松坑測站6h（4日5：00-11：00）降雨量193mm，水庫流域18h面雨量153.8mm，最大1h面雨量43.6mm，雨量集中，雨強大，匯流時間短，河水暴漲成災。嵐谷、黎口、吳屯等地村舍房屋倒塌，公路、通訊中斷，農(nóng)田損毀，人員傷亡。黎口村水位超過1900年歷史最高記錄洪水位在老宅柱基上刻下的洪痕48cm（1900年崇安記載洪峰流量為3800 m3/s，近一百年一遇），吳屯水位高達272m，村道水深1.8m以上，水庫入庫洪峰流量為2540m3/s（鑒于下游防洪標準低，僅15年一遇），采取先開閘泄洪、后攔蓄滯洪、削峰、錯洪等調(diào)節(jié)措施;運用防洪庫容滯洪與西溪洪水錯峰，水庫水位上升到266.85m，滯洪510萬m3，先后全開3孔閘門，最大下泄流量1600 m3/s，消減洪峰940 m3/s（削峰近40%），將東西溪洪峰錯開，使武夷山市城關水位控制在205.14m。經(jīng)東溪水庫調(diào)節(jié)后，化險為夷，將特大洪災消減到30年一遇，城區(qū)水位降低1m以上，確保了下游城鎮(zhèn)生命財產(chǎn)免遭巨大損失。由于主汛期即將結束，在做好防洪的同時，應為后期抗旱作準備。當入庫流量退至200 m3/s左右時，適時攔蓄尾洪，將庫水位回蓄至汛限水位附近，為后期興利用水作準備。確保汛后庫水位蓄至正常高水位266.00m，滿足興利用水需求。

1992年“7.4”洪水調(diào)度特點是：水庫在汛末已蓄水滿庫，未有任何預報的情況，出現(xiàn)的突發(fā)性集中暴雨，經(jīng)水情自動測報系統(tǒng)適時反映，運用常規(guī)調(diào)度計劃百年洪水模式，參照20年一遇洪水調(diào)度模式，為蓄泄兼施，在入庫洪峰2540 m3/s時，少開二孔閘門，滯洪510萬m3，使東溪入庫洪峰與西溪洪峰錯開，削減洪峰940 m3/s，使上下游損失最小，上游最高洪水位266.85m，仍在防洪高水位之內(nèi)運行。

四、看法與體會

1、思想上重視

洪水的發(fā)生有一定的規(guī)律性，但也存在很多不確定因素，因此每當汛期來臨，防汛值班人員都務必高度重視，做到有汛無汛按大汛設防，有災無災按大災準備。寧可十防九空，也不可一日無防。認真貫徹“安全第一，預防為主，防重于搶，有備無患”的防汛方針。

2、水情自動測報系統(tǒng)是進行科學調(diào)度的前提和保證

在大洪水發(fā)生期間，東溪水庫自動測報系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行，為水庫提供唯一及時準確的水雨情信息。水庫調(diào)度采用自動化系統(tǒng)采集的雨量值，進行準確的預報、科學的分析，給水庫調(diào)度人員提供第一手資料，為科學調(diào)度，領導決策提供依據(jù)。

3、洪水預報調(diào)度系統(tǒng)為預泄、錯洪、削峰調(diào)度提供科學依據(jù)

由于東溪水庫的防洪庫容僅有0.1313億m3，主汛期在洪水來臨之前根據(jù)短期氣象預報，采取預泄的方式主動降低庫水位運行。根據(jù)洪水預報成果進行錯峰調(diào)度，掌握雨洪的出現(xiàn)規(guī)律，一般從雨峰產(chǎn)生到洪峰出現(xiàn)，大洪水只有2至3小時，抓住雨洪這一間隙，及時采取削峰與錯峰的措施，盡量避免東、西溪洪峰在城區(qū)疊加，造成洪災。做到早預防，早主動。

4、備足備品備件是做好防汛工作的重要一環(huán)

在經(jīng)歷的這幾次特大暴雨洪水中，往往由于雷擊事件造成電網(wǎng)解列事故時有發(fā)生，在故障排除之前無法送電，而此時又必須開啟閘門泄洪。這一事件提醒防汛值班人員，閘門啟閉必須要有一套備用電源，因此東溪水庫在除險加固時配備了一臺90Kw的柴油機發(fā)電機組作為備用電源，為閘門安全啟閉提供了保證。任何時候都要保證指揮系統(tǒng)通訊暢通，為此配置了對講機和海事衛(wèi)星電話，避免了遭遇特殊災害天氣時，因通訊不暢而貽誤指揮決策。為了確保防汛道路暢通無阻，也應備足一定的防汛搶險物資。此外，水情自動測報系統(tǒng)的儀器設備、直流電源等也應備足一定數(shù)量的備品備件，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能快速更換，恢復運行。汛期要組織專門搶險隊伍及落實搶險物資非常重要，使之召之即來，來之能戰(zhàn)，確保防汛指揮中樞的正常運轉。

五、結束語

1、充分運用預泄、滯洪、攔洪削峰、錯峰等調(diào)度手段，能最大限度減輕下游的洪澇災害，為防洪減災作出應有的貢獻。

2、作好水雨情自動測報系統(tǒng)日常維護工作，使其正常穩(wěn)定的運行，為水庫提供唯一及時準確的水雨情信息。進一步完善洪水預報模型參數(shù)的率定，使預報更精準，水庫調(diào)度更合理，提高水庫科學調(diào)度水平。事實證明，充分發(fā)揮非工程措施的防洪功能，能產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益與社會效益，做到防洪減災與抗旱興利的完美結合。