衢州地区大中型水库2010年梅汛期洪水调度实践与思考

徐小玲,郑庆华

(江山市碗窑水库管理局,浙江 江山 324100)

衢州市位于钱塘江上游,2010年6月中旬至7月上旬,出现了近10 a来少有的典型梅雨洪水,在实时防汛抗洪过程中,大中型水库的防洪调度显得尤为重要。2010年的梅汛过程中,各大中型水库按照批准的水库控制运用计划实施泄洪,有效地减轻或避免了下游洪涝损失。但由于近10 a来未出现大的泄洪过程,在防洪调度中也遇到了不少问题。为进一步提高防洪调度科学决策水平,对全市大中型水库防洪调度情况进行调查、梳理和分析。

1 降雨、洪水过程分析

1.1 降雨过程分析

梅汛期全市降水有以下特点:一是雨期长,雨量大;二是暴雨、大暴雨过程频繁,影响范围广;三是短时雨强大,伴有强对流天气;四是强降雨区域集中,暴雨中心主要集中在开化东北部和衢江区北部地区。

衢州地区2010年从6月17日入梅到7月17日出梅,历时31 d,是近12 a以来最长的一次。梅雨过程分为3个阶段,分别在 6月 17—29日、7月5—9日、7月11—17日出现集中降水过程。其中,强降水过程主要出现在6月17—21日、6月24日、7月5—6日、7月8—9日和 7月14日。具体的强降水过程出现时间、影响区域、最大雨量及其发生地点见表1,逐日平均降雨量见表2。

表1 2010年衢州地区梅汛期主要强降水过程表

表2 衢江流域梅汛期逐日平均降雨量表

1.2 洪水过程分析

2010年衢州地区出现了3次强降水过程,即“20100618”、 “20100705” 及 “20100711”号洪水。 特别是“20100618”号洪水,是2010年衢江流域内最大的一场洪水,致使全市大中型水库蓄水量达24.18亿m3,蓄水率高达96.8%。

2 大型水库防洪调度概况

衢州地区具有控制性防洪作用的大中型水库有湖南镇、铜山源、碗窑、白水坑、沐尘、芙蓉、齐溪7座水库。黄坛口、峡口水库分别位于湖南镇、白水坑2座大型水库下游,为该2座大型水库的下游梯级水库。其余5座中型水库库容较小,人工调节水库滞洪、削峰作用不明显。

2.1 湖南镇水库

湖南镇水库自6月16日至6月29日库区平均面雨量428 mm,水库入库洪量8.118亿m3,最大洪峰流量2980 m3/s(19日17时),库区降雨量及入库洪峰流量重现期约为10 a一遇。通过水库的调蓄作用,最大出库流量控制在2150 m3/s以下,消减洪峰830 m3/s,削峰率27.9%,泄洪期间总出库水量5.86亿m3,拦蓄洪水2.258亿m3。湖南镇水库 “20100618”洪水防洪调度过程见图1。

图1 湖南镇水库 “20100618” 洪水防洪调度过程图

2.2 碗窑水库

6月16—27日,碗窑水库流域共降水352 mm,其中最大三日降雨194 mm(19日7时至22日7时),最大七日降雨276 mm(18日4时至25日4时),最大入库洪峰流量265 m3/s(20日16时),入库洪量5574万m3,入库洪量重现期为5 a一遇至10 a一遇之间。通过水库的调蓄作用,最大出库流量控制在150 m3/s以下,消减洪峰115m3/s,削峰率达43.4%,总出库水量3641万m3,拦蓄洪水1933万m3。碗窑水库 “20100618”洪水防洪调度过程见图2。

图2 碗窑水库 “20100618”洪水防洪调度过程图

2.3 白水坑水库

自2010年6月16日起,白水坑水库库区出现了强降雨天气,6月16日至6月25日库区平均降雨460 mm,七日最大雨量为341 mm,其中最大日降水量109 mm,最大洪峰流量966 m3/s(19日12时),入库洪量14683万m3,白水坑水库入库洪量重现期约为50 a一遇。通过水库的调蓄作用,最大出库流量控制在276 m3/s以下,削减洪峰690 m3/s,削峰率达71.4%,总出库水量1.2亿m3,拦蓄洪水2680万m3。白水坑水库 “20100618”洪水防洪调度过程见图3。

“20100618”洪水过程中,全市主要江河汛情基本平稳。常山港常山水文站最高水位达82.39m,洪峰流量1550 m3/s;江山港双塔底水文站最高水位达85.85 m(超出警戒水位0.15m),洪峰流量1150 m3/s;衢江衢州市水文站最高水位达到60.97m(低于警戒水位0.23 m),洪峰流量2800 m3/s;龙游水文站最高水位达43.00m(超出警戒水位0.31 m),除江山港、乌溪江在水库泄洪期间出现局部堤防坍塌外,其它主要河流沿江两岸均未出现明显洪水灾害。

图3 白水坑水库“20100618”洪水防洪调度过程图

3 水库防洪调度的几个重要环节

3.1 合理控制梅汛前水库水位对充分发挥水库的防洪与兴利功能十分重要

衢州地区降水大部分集中在4—7月份,占全年总雨量的60%以上,尤其是在梅汛期,常常出现梅雨洪水。为了水库在梅汛期防洪安全,若将梅汛前库水位降得较低,则可能导致以灌溉、供水、发电为主的水库兴利功能得不到充分发挥。为了提高水库的兴利效益,若将梅汛前库水位抬得过高,则可能增加水库下游的防洪压力,严重影响水库工程的防洪安全。因此,梅汛前水库水位的控制,要从水库供水要求和防洪安全2方面科学确定,并严格按照上级批准的水库控制运用要求,合理控制梅汛前水库水位,使水库的防洪与兴利功能得以更好地发挥。

3.2 及时启动泄洪相关程序才能掌握防洪调度的主动权

每次水库泄洪都要经过会商、防汛部门发布调度指令、有关单位进行泄洪通知等程序,耗费一定的时间,特别是一些水库泄洪通知及预警时间较长,如湖南镇水库达4 h。如果启动较晚则很可能延误泄洪时机,增大后期泄洪调度压力。因此,在水库防洪调度中要尽早启动泄洪相关程序才能掌握防洪调度的主动权,特别是在水库高水位运行期间并且降雨持续时,要尽可能避免重复开关闸,在1次泄洪基本结束时,保持小流量泄洪,避免再次泄洪因启动泄洪程序及预警时间而贻误泄洪时机。2010年6月23—24日湖南镇水库虽然将水位降到汛限水位以下,但是由于气象预报降雨还将持续,为减少第2次启动泄洪程序时间,湖南镇水库将1孔闸门部分开启,保持小流量泄洪,6月25日迎来又一波洪峰时,泄洪流量及时增加到了1200 m3/s,省略了重新启动泄洪程序的时间,实现与下游衢江洪水错峰。

3.3 充分发挥现代化信息系统的作用,为实时防洪调度提供科学决策依据

乌溪江、铜山源、碗窑等水库水情自动测报系统在洪水期间运行状态良好,能及时、准确收集到流域内各雨量站、水位站的水文信息,使调度人员对整个流域内的雨情、水情了如指掌,根据实时降雨情况运用洪水预报调度系统进行滚动预报,研究提出在已有降雨情况和后续不同量级雨量下的洪水调度措施,为水库实时防洪调度提供科学决策依据。碗窑水库在使用现有洪水预报及调度系统时,采用人与机相结合、预报软件与经验单位线相结合的方式,以自动化预报为基础,以人的经验为补充,在具体预报过程中既认真分析了当前水雨情特点及下阶段的降雨趋势,又充分考虑了水库产流的诸多影响因素,以弥补自动化系统的不足,进一步提高预报的精度,从而使水库防洪调度更趋科学。3次泄洪的实际效果,预报成果的精度达98%,在水库调度中发挥了很大作用。

3.4 加强信息沟通是做好水库防洪调度工作的重要手段

在防洪调度时,不仅要根据气象和洪水预报,分析水库可拦蓄洪水能力,还要进一步摸清水库上下游的防洪能力、水库泄洪设施和机械设备的操控性能等,统筹兼顾上中下游及充分考虑现有科技水平下各类预报的局限性,在确保防洪安全的前提下,提出科学的、合理的水库实时洪水调度方案。同时,要加强水雨情监测,及时掌握上下游雨情、水情、工情和灾情信息,根据实时降雨情况进行滚动预报,研究提出已有降雨情况下和后续不同量级雨量下的洪水调度措施。因此,各级防汛部门、各地气象部门和各水库管理单位的及时沟通、信息共享作用非常关键。在2010年多次洪水期间,市、县2级防汛部门都保持与气象部门和各大中型水库的密切联系,特别是市防汛办每次在对湖南镇、黄坛口梯级水库下发调度令前,都要充分了解库区来水情况、后期降雨情况及下游衢江河道上涨情况等,确保每次泄洪调度方案精确无误,下游河道安全行洪。

4 在防洪调度中应予重视的几个问题

4.1 进一步规范调度权限,以确保防洪调度工作顺利进行

防洪调度是一项复杂系统的工作。在今年洪水调度过程中,一些水库管理单位与防汛部门之间、水库电厂与水库管理单位之间出现调度权限不清,沟通不及时、不全面等情况,以至于对下游造成了不必要的损失。因此,防洪调度需要各有关单位以减少洪水影响为唯一目标,而不能根据自身利益来调度;需要各大中型水库与防汛部门加强沟通联系,水库电厂与水库管理单位加强沟通联系,清晰各自的防洪调度权限,服从防汛部门的统一指挥调度。

4.2 摸清水库下游的防汛抗洪能力,确保水库泄洪安全

白水坑水库及其下游的峡口水库泄洪渠达不到设计标准,在泄洪过程中造成了较大损失。白水坑水库泄洪渠原设计流量为400 m3/s,但实际泄流能力仅为150 m3/s。在这几次泄洪中,因流量大于150 m3/s,造成泄洪洞出口以下近100 m河堤塌方,溪东段150 m河堤及公路被冲毁。其下游的峡口水库在6月21日,下泄流量仅为300 m3/s,尚未达到20 a一遇的下泄标准,江山港河道峡口段即发生决堤。乌溪江水库下游同样存有影响安全泄洪的问题,当乌溪江水库下泄流量接近2000 m3/s时,水库下游鲟鱼养殖场受洪水影响,为给下游鲟鱼捕捞创造条件,乌溪江水库减少了下泄流量,因下泄流量的减少导致湖南镇水库水位相应抬高约0.17 m。因此,在水库泄洪前,定要摸清水库下游的防汛抗洪能力,制订科学、合理的预泄方案,尽量减少因泄洪对下游造成的不必要损失,确保水库安全泄洪。

4.3 控制性大中型水库应建设水情自动测报系统与洪水预报调度系统,进一步提高大中型水库的防汛抗洪能力

目前,衢州地区防洪能力较强的7座控制性大中型水库中,还有白水坑、沐尘、齐溪等水库未建立洪水预报调度系统,建议上述水库尽早建好洪水预报调度系统,为调度人员进一步做好水库洪水预报调度,减轻水库下游河道、城市防洪压力,提供现代化的洪水预报调度技术平台。

4.4 制定和实施防洪调度人员专业知识培训计划,不断提高防洪调度科学决策水平

水库基层防洪调度人员是水库防洪与兴利调度的具体执行者,其业务素质的高低直接影响到水库大坝的安全度汛、上下游的防洪安全和水库发电效益。当前,基层防洪调度队伍建设在一定程度上还不能满足新形势、新任务下工作的需要,部分基层防洪调度人员存在专业技术知识缺乏、业务水平偏低的情况,在应对整个防洪调度工作时心中无数,工作方式简单,协调能力不强,给防洪调度带来不利影响。加上近几年来,水库水文自动化测报系统及洪水预报调度系统的快速发展,使水库的调度设施和技术走向先进行列,高科技的应用对调度人员也就提出了更高的要求。因此,省、市、县3级防汛部门都要加强对基层防洪调度人员专业知识的培训,制定和落实培训计划。通过对调度人员的业务培训,不断提高水库防洪调度科学决策水平。