西溪水库洪水调度——以2007年16号 “罗莎”台风期间为例

王 颖,陈璐佳

(1.宁波市水文站,浙江 宁波 315016;2.湖南师范大学,湖南 长沙 410081)

1 水库概况

西溪水库位于浙江省宁海县境内的白溪支流大溪上,其坝址在大溪中游沙地村上游约400 m,距宁海县城约16 km。水库坝址以上集雨面积为95.64 km2,水库总库容0.85亿m3,正常蓄水位147.00 m,台汛期限制水位145.00 m,设计洪水位152.02 m,校核洪水位152.45m。水库工程水利枢纽由拦河坝、溢洪道、引水系统及发电厂房等组成。拦河坝布置在沙地峡谷口地段,为碾压混凝土重力坝,坝顶高程153.00m,溢流坝全长39.0m,堰顶高程142.00 m,溢流坝段共设3个表面溢流孔,每孔净宽10.0 m。是一座流防洪、供水为主,结合灌溉、发电等综合利用的中型水库。

西溪水库下游建有黄坛水库,其坝址在黄坛镇黄坛溪燥枝山脚,水库总库容1827万m3,是一座以防洪、供水、灌溉为主,结合发电、养鱼等综合利用的中型水库。西溪水库与黄坛水库区间集水面积18.36 km2。白溪流域水系见图1。

图1 白溪流域水系图

2 洪水调度原则

水库洪水调度必须兼顾上下游利益,以全局为导向,科学合理地进行蓄泄,首先要确保工程及上下游的安全,在保证安全的前提下发挥最大的经济效益。可通过长期预报与实时预报相结合、实时调度中严格控制最高水位、最大下泄量等方式确保安全。

从偏安全的角度设计的西溪水库调度原则如下:

(1)起调水位:西溪水库正常蓄水位为147.00 m,台汛期(7月16日至10月15日)限制水位为145.00 m,梅汛期 (4月15日至7月15日)限制水位为147.00 m;

(2)当坝址洪水流量小于1级控制流量450 m3/s,水库按来水泄流;

(3)当坝址洪水流量大于1级控制流量450 m3/s,但库水位低于149.50 m洪水位时,水库按照1级控制泄量450 m3/s泄流(控制下泄流量450 m3/s可使宁海县范家桥断面洪水不大于20 a一遇);

(4)当库水位超过149.50 m,低于50 a一遇洪水位151.30m时,水库按照2级控制泄量700 m3/s泄流 (控制下泄流量700 m3/s可使宁海县范家桥断面洪水不大于50 a一遇);

(5)当库水位超过151.30 m,低于100 a一遇洪水位151.70m时,水库按3级控制泄量1000 m3/s泄流;当库水位超过151.70 m,低于200 a一遇洪水位152.20m时,水库按4级控制泄量1350 m3/s泄流;

(6)当库水位超过152.20 m时,溢洪道闸门全开,水库按溢洪道泄流能力泄流。

在实际调度中,通过对雨情的实时预报及未来雨情的预测,结合水库的水位、库容情况及上下游水文情况,可以适当调整调度方案,在保证安全的前提下,更好地发挥兴利作用。

3 实例分析

本文以2007年16号“罗莎”台风为例,介绍西溪水库在此期间采用的科学灵活的调度方案。

“罗莎”台风于10月7日15时30分在浙闽交界处登陆,登陆时近中心最大风力33 m/s(12级)。宁波市各地普遍降雨200～300 mm,全市面平均雨量达256 mm。台风带来的降水,覆盖面广,持续时间长,强度较大,对部分地区尤其是宁海、奉化一带造成了较大影响。暴雨中心主要分布在横山水库流域及白溪水库流域。西溪水库所在流域处于暴雨中心。

3.1 雨 情

西溪水库流域内遥测雨量站点共有5个,分别为西溪站、龙宫站、盈坑站、马岙站、下岭站,本次暴雨特征值见表1、面平均雨量柱状图见图2。

表1 暴雨特征值表

图2 2007年16号“罗莎”台风期间西溪水库面平均雨量柱状图

从图上可以看出,本次降水主要集中在10月7日,占总雨量60%以上,是典型的灾害性降水过程,防洪调度需谨慎,若遇起调水位较高,需要采取提前预泄方式,避免台风登陆后集中强降水使水库水位在短时间内快速上涨造成安全隐患。

3.2 洪水调度

3.2.1 方案制定

可以称为根据径流系数法做一场洪水的过程预报,预报期为3～4 d。

当接到台风警报消息后,根据气象部门发布的降雨量做不同雨量的调度方案,为方便比较、提高效率可制表(见表2),只要预测降雨量、径流系数,设定发电天数、日发电水量就可以自动显示其他特征要素,由此可以确定在台风到来前是否满负荷发电,是否需要预泄等方案。表格中泄量为负值说明不需要开闸放水,正值说明水库没有足够的拦蓄空间,需要考虑开闸泄洪。

此表最关键的数据是降雨量和径流系数,准确预报这2个数据是做好调度的基础。目前径流系数主要采用经验值,根据建库以来几场洪水推算,每次台风影响下洪水平均径流系数在0.85左右,随着水库历史资料的积累,径流系数的准确度也会不断提高。随着时间临近,雨情的预报更加准确,查看该雨量值对应的各项预测结果,决定采取相应的措施。当降雨开始时,采用预报—调度—实施—预报的模式进行实时修正。本次洪水采用预测降雨量为400 mm制定调度方案。

表2 水库各要素特征值预测表

3.2.2 调度过程

由于10月份已接近汛末,水库水位较高,给防洪工作带来较大压力。接到台风警报消息后启动24 h发电预泄,6日10时流域内开始降雨,到7日10时累计降雨171.8 mm,水库水位上升至146.57 m,反推入库流量500 m3/s,预计洪峰在1 h之内即将到达,为减轻黄坛水库防洪压力,推迟3 h小流量泄洪,于10月7日13时45分至8日4时15分第1次开闸泄洪,最大下泄流量264 m3/s,下泄水量877万m3。

受台风外围影响降雨仍在继续,到8日7时累计降雨331.1 mm,入库水量2201万m3,经计算即使接下来不下雨水库水位也超警戒水位,所以于8日9时第2次开闸泄洪,随着降雨逐渐减小,22时15分关闭闸门,此次泄洪最大下泄流量210 m3/s,下泄水量737万m3。

考虑此次台风应是该年最后一场洪水,为发挥最大经济效益决定最大限量拦蓄尾水,但考虑上游小水电厂房安全,水位必须控制在151.25m以下,所以9日12时至14时15分第3次开闸泄洪,最大下泄流量208 m3/s,下泄水量72万m3。调度期末水库水位151.05 m,拦蓄水量1121万m3。

3.2.3 调度成果

“罗莎”台风雨是西溪水库建库以来经历的第1场大洪水,经过科学合理的调度,水库成功发挥了防洪效益,也为以后调度积累了经验,该次洪水调度成果见表3和图3。

表3 2007年16号 “罗莎”台风期间西溪水库洪水调度成果表

由于前期水位较高,来水量较大,必须开闸泄洪,如完全按设计调度原则,开闸时间正值白溪水库泄洪,为减轻下游防洪压力,实际调度中推迟3 h进行小流量泄流,并且第2次开闸泄洪时,为与潮水避开暂时关闭闸门2.5 h,这2种调度方式都起到很好的错峰效果,同时将削峰率从29%提高至58%。

实际调度中,采用实时计算实际降雨反推来水控制闸门开关,对拦蓄尾水、控制期末水位起到很好作用。通过这种方式,多拦蓄水量187万m3,期末水位提高1 m,提高了兴利效益。

图 32007年16号 “罗莎” 台风期间西溪水库洪水过程线图

4 结论与建议

在以后工作中,应灵活运用调度原则,科学合理地进行蓄泄,在保证工程安全的前提下,发挥最大的经济效益。

4.1 加强信息测报调度系统建设,提高预报调度水平

气象、水文信息是防洪调度决策的参考和依据,特别是台风期,及时准确把握台风移动路径及对本流域内降雨影响是调度成败的关键。在日常工作中,要加强水情自动测报系统的管理、维护和遥测信息数据的收集、分析。

要重视水库洪水预报调度系统的开发和运用。目前,流域内还没有一套切实可行的洪水预报系统,随着流域内水文资料的积累,需要开发兼顾下游黄坛水库、白溪水库等整个白溪流域内水库群的联合调度方式,为全流域内防洪决策提供科学依据。

4.2 调水补水,突出流域整体功能

西溪水库所在大溪为白溪最大支流,白溪、西溪水库为宁海县境内最大的2座水库,它们一方面承担着宁海西部及城南一带的防洪任务,另一方面也承担着为宁波市区供水的重任。水库运行与管理中,在确保工程安全的前提下,应突出流域整体性功能,通过科学合理的调度,调蓄水量,确保城市用水安全及沿河防洪、生态安全。

西溪水库为新建水库,虽然这次洪水调度取得了较好效果,但仍存在很多问题,如闸门及发电下泄流量需要复核、历史数据较少无法进行水文数据对比分析。因此,在以后运行管理中,需要不断总结经验,尽快建立本流域洪水预报调度系统,为科学合理调度提供决策依据。