大隆水庫洪水分析與調度

馬廣平

(三亞市大隆水利工程管理局，海南 三亞 572022)

0 前 言

海南省寧遠河大隆水庫位于海南省三亞市寧遠河中下游河段，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結合發(fā)電等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。它于2004年12月開工建設，2006年9月通過了下閘蓄水驗收，2007年相繼通過了單位工程驗收、專項工程驗收，以及竣工驗收前的技術鑒定等，于2007年12月完工，2008年8月通過了竣工驗收。寧遠河全流域面積為1020km2，水庫壩址以上集水面積749km2，水庫總庫容4.68億m3，死水位33.00m，死庫容0.43億m3；正常蓄水位70.00m，防洪高水位70.00m，興利庫容3.50億m3，防洪庫容1.48億m3；設計洪水位70.93m，校核洪水位74.58m，調洪庫容2.23億m3。

1 大隆水庫暴雨

形成寧遠河流域暴雨的天氣主要是臺風，其次熱帶云團。根據(jù)1955年-2004年大隆水庫建設前寧遠河流域水文資料分析，全流域多年平均降水量1755.0mm，大隆壩址以上多年平均降水量1858.8mm。根據(jù)2005年-2019年大隆水庫建成后寧遠河流域水文資料分析，全流域多年平均降水量1717.4mm，大隆壩址以上多年平均降水量1800.8mm。

根據(jù)資料分析，由臺風形成的暴雨占暴雨總數(shù)的90.3%，非臺風因素形成的暴雨占暴雨總數(shù)的9.7%，說明需要重點關注的是臺風雨，但非臺風暴雨也不能忽視。

圖1 大隆水庫歷年各月發(fā)生暴雨次數(shù)比例柱狀圖

暴雨主要發(fā)生在6月-11月，12月至次年的5月基本沒有發(fā)生，其中7月份最多，占全年的29%；9月份其次，占全年的24.2%；11月份最少，占全年的3.2%。

2 大隆水庫洪水分析

2.1 大隆水庫洪水分析

大隆水庫流域洪水出現(xiàn)時間和大小與臺風路徑有密切關系，一般臺風經過的地區(qū)洪水大于其它地區(qū)。如1956、1975年洪水上游較大，下游較小，而1971、1992年洪水則上游較小，下游較大。

寧遠河流域河床和坡面平均坡度大，支流呈樹枝狀分布，匯流迅速，因此本流域洪水過程多呈尖瘦型、陡漲陡落。一般情況下，一次洪水過程歷時約3d，漲水歷時約6h，洪峰歷時約1h-2h，退水歷時約2d。

2.2 大隆水庫典型洪水

2.2.1 2005年第18號臺風“達維”

1)天氣過程

2005年第18號臺風“達維”是大隆水庫自開始建設以來受影響的最強的一場臺風。 “達維”臺風于2005年9月21日在菲律賓以東洋面生成，最高風力達16級。于9月26日晨4時在海南島萬寧市山根鎮(zhèn)登陸，登陸時中心最大風力12級，風速相當于45m/s。“達維”臺風以15km/h速度繼續(xù)向西偏西方向移動，穿過瓊中、白沙、昌江、東方進入北部灣。

2)降雨過程

從2005年9月26日0時至9月27日6時，寧遠河流域普降特大暴雨，共降水31小時，流域面平均累計降水量455.1mm，最大24h降水430mm，是有歷史資料以來最大的降水量。降雨特點是強度大、歷時長，上游略大于下游。

3)洪水過程

受流域大暴雨的影響，河道流量急劇增加，水庫水位迅速上漲：從2005年9月26日0時起，壩上水位開始緩漲。26日20時，入庫洪水洪峰流量達9950m3/s。此后水位繼續(xù)上漲并于9月27日8時達到最高庫水位51.06m，并隨即開始下降，最高水位出現(xiàn)時即為入出庫流量平衡之時入出庫流量約為1360 m3/s。本次壩上水位總漲幅33.76m。

圖2 “達維”路線圖

圖3 大隆水庫降雨—流量過程線圖

從“達維”臺風大隆水庫降雨—流量過程線圖可以看出，第一輪降雨結束在第11時段，加上之后的降雨疊加，入庫洪峰流量出現(xiàn)在第17時段，相差6小時左右。洪水過程呈尖瘦型、陡漲陡落。

2.2.2 2013年第30號臺風“海燕”

1)天氣過程

2013年第30號臺風“海燕”是大隆水庫自建成運行以來受到影響的最強的一場臺風。 “海燕”臺風于2013年11月4日在菲律賓以東洋面生成，11月8日穿過菲律賓進入中國南海，11月11日20時消亡。從其發(fā)展成熱帶風暴到其消亡，歷時7天半，最高風力達17級以上(75m/s)。11月10日14時30分，離三亞市最近時距離為71km左右；11月10日16時，離海南島最近時距離為22km左右；風力均為14級。

2)降雨過程

從2013年11月10日8時起，寧遠河流域開始降雨。至11月11日10時，大隆水庫流域面平均雨量達273.5mm，單點最大降雨量537.0mm，出現(xiàn)在毛感站。降雨特點是流域上游大、下游小，暴雨中心在毛感一帶。

圖4 “海燕”路線圖

圖5 大隆水庫降雨—流量過程圖

3)洪水過程

受流域大暴雨的影響，水庫水位迅速上漲：從2013年11月10日11時起，壩上水位開始緩漲。11月10日20時44分，入庫洪水洪峰流量達3100m3/s。11月10日22時30分，達到最高庫水位70.39m，并隨即開始下降。通過開啟溢洪道閘門調節(jié)，本次壩上水位總漲幅1.94m。

從“海燕”臺風大隆水庫降雨—流量過程圖可以看出，第一輪降雨結束在11月10日16時，加上之后的降雨疊加，入庫洪峰流量出現(xiàn)在11月10日22時左右，相差約6小時。洪水過程同樣呈尖瘦型、陡漲陡落。

3 大隆水庫洪水調度

2005年第18號臺風“達維”發(fā)生時大隆水庫還沒有完全建成，溢洪道只是開挖完成狀態(tài)，沒有閘門控制。2013年第30號臺風“海燕”是大隆水庫建成受到影響的最強臺風，因此選取本次臺風洪水調度過程進行分析。

3.1 提前預泄

大隆水庫在11月份允許蓄至正常蓄水位70.00m高程。在第30號強臺風“海燕”影響海南島之前，大隆水庫于11月9日提前開閘泄流，11月10日8時將水庫水位從69.36m降至68.45m，預留有2000萬m3的防洪庫容，防御臺風降雨過程中按照200m3/s-300m3/s流量泄洪，完全可以承受氣象部門預測的大到暴雨降雨量(38.0 mm-74.5 mm)，控制水庫水位不超過正常蓄水位[1-2]。

3.2 水庫調度過程

11月10日8時，大隆水庫流域開始下雨，大隆水庫開啟溢洪道閘門泄洪。但隨著臺風“海燕”離海南島越來越近，對海南島影響越來越大。本次臺風給大隆水庫流域帶來的降雨量達到了273.3 mm，11月10日20時44分洪峰流量達到3100m3/s，完全超過氣象部門的預測。由于降雨量集中、強度大、歷時長、徑流大、洪水來勢猛，隨著降雨量不斷加大，水庫水位不斷提高，嚴重威脅水庫安全度汛，為確保水庫大壩的安全，必須不斷加大泄洪流量,下泄流量從200、300、500、800、1000m3/s逐漸加大，最大下泄流量達1600m3/s(下游河道安全泄量為1760 m3/s)。

在10日20時44分出現(xiàn)洪峰流量3100m3/s，同時為錯峰調度，在洪峰流量過后最大泄洪流量加大到1600 m3/s，11月10日22時30分水庫出現(xiàn)最高水位70.39m(設計洪水位70.93m)。此后水位下降，泄洪流量也隨之減小[3-4]。

3.3 錯峰調度

距大隆水庫下游12km的崖城大橋為下游防洪控制斷面，區(qū)間集雨面積為215km2，防洪標準為20a一遇，本次洪水壩址處與崖城大橋區(qū)間降雨量為128mm。

1)大隆水庫最大洪峰流量3100m3/s，出現(xiàn)在在11月10日20時44分，此時大隆水庫下泄流量為1000m3/s，按雨量面積比計算區(qū)間洪峰流量，算式如下：

區(qū)間流量=水庫流量*區(qū)間降雨量*區(qū)間面積/水庫平均降雨量/水庫流域面積根據(jù)上述算式求得區(qū)間洪峰流量為:

Q區(qū)=3100*128*215/273.5/749=416m3/s。大隆水庫下泄流量1000m3/s，區(qū)間洪峰流量為416m3/s，河道流量合計1416m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

2)11月10日23時，大隆水庫入庫流量降至1328 m3/s，此時段時間按平均流量計算區(qū)間流量:

Q區(qū)=1328*128*215/273.5/749=178m3/s。

大隆水庫下泄流量加大至1400m3/s，區(qū)間洪峰流量178m3/s，河道流量合計1578m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

3)11月11日3時，大隆水庫入庫流量降至664 m3/s，此時段時間按平均流量計算區(qū)間流量:

Q區(qū)=664*128*215/273.5/749=89m3/s。

大隆水庫下泄流量1000m3/s，間洪峰流量為89m3/s，河道流量合計1416m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

4)洪量分析

表1

從表1中可以看出，30號臺風“海燕”所帶來的降雨前24h的洪量占到72h洪量的71.43%，超過70%。所以防洪調度需要重點控制好第1d的洪水量。

5)水庫調度過程總結

根據(jù)制定的防御第30號強臺風“海燕”調度計劃，對“海燕”帶來的降雨產生的洪水進行泄洪調度，期間不斷請示市三防指揮部對調度方案進行調整。經過科學調度，將大隆水庫控制在70.39m(100a一遇設計洪水位為70.93m，且大隆水庫征地范圍高程線為71.00m)以下，最大下泄流量為1600m3/s，加上區(qū)間洪水流量為1736m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。既保證了下游安全，也保證了上游安全。

4 結 語

1)大隆水庫洪水主要是由臺風形成的暴雨引起，但非臺風形成的暴雨洪水也不能忽視。

2)最大強度降雨過后，漲水歷時6h左右，歷時較短，給洪水預報帶來難度，需要及時關注天氣形勢。

3)洪水大概率發(fā)生在6-10月，11月份洪水發(fā)生雖然概率低，但此時水庫水位較高，出現(xiàn)臺風需更加重視。

4)根據(jù)天氣預測，提前做好調度方案，適當提前預泄。

5)水庫調度既要保證下游安全，也要保證上游安全。有下游控制斷面，需要考慮區(qū)間洪水疊加。

6)大隆水庫前24小時洪量占72小時洪量的70%以上，調度過程中，控制好第1d的洪水量尤為重要。