浅谈磐石市黄河水库防汛调度
2012-03-30马庆春吕世涛金吉东
马庆春,吕世涛,金吉东
(1.磐石市人民政府防汛抗旱指挥部办公室,吉林 吉林市 132300;2.吉林市水资源管理办公室,吉林 吉林市 132011;3.吉林市农村水利管理分站,吉林 吉林市 132011)
黄河水库位于吉林省磐石市烟筒山镇李塘房屯西0.5 km,距驿马河入河口3 km处,建在饮马河干流上游,集水面积784 km2,是一座以防洪、灌溉为主,结合发电养鱼及工业供水、旅游等综合利用的年调节水库。2005年完成除险加固,设计标准为100年一遇洪水设计,1 000年一遇洪水校核。开敞式溢洪道最大泄量1 642 m3/s。灌溉结合发电,设计年发电量100万kW·h。
1 基本情况及特点
1.1 上游情况
水库上游有中型水库1座(亚吉水库),控制面积135 km2,设计总库容2 190万m3,最大泄流量为509 m3/s;小(一)型水库5座(磐石市:解放、砖庙、马哈拉水库,伊通县:保南、大兴水库);磐石境内小(二)型水库16座;塘坝87座。
1.2 下游情况
水库下游河道安全泄量150 m3/s;黄河桥以下为有堤防段,设计标准为20年一遇洪水设计,设计最大过流能力为820 m3/s,现实际能通过600 m3/s左右。水库承担下游2个地区、3个县市(磐石、永吉、双阳)7个乡镇4 000 hm2水田灌溉任务。下游有沈吉、烟白2条铁路,瑷大、长大2条国道,还有烟筒山镇等。
2 水库调度的任务和问题
2.1 调度任务
黄河水库的集雨面积较大,下游有20年一遇洪水标准的饮马河堤防,因此黄河水库的防洪调度既要保证工程安全,又要考虑上游水库的拦蓄能力和下游堤防的承受情况,这样才能保证水库工程安全,发挥最大防洪效益和经济效益。
2.2 调度问题
1)黄河水库防洪调度必须采取区域内蓄水工程联合调度,避免泄流与河道洪峰叠加,为其错峰;2)黄河水库防洪调度必须保证饮马河堤防和烟筒山镇安全,把驿马河洪峰让过去后,在堤防的承受范围内加大泄流量;3)黄河水库防洪调度应对洪水实行动态控制和管理,根据流域各水库的入库情况,及时修正洪水调度方案,使各水库在最佳状态运行;4)黄河水库防洪调度兼顾其经济和社会效益,水库是靠养鱼、发电、灌溉收入维持管理运行,所以每次洪水调度过程都要考虑利用峰尾拦蓄一部分洪水,用于灌溉、发电、养鱼等,待下次降雨到来之前将水库水位降到汛限,为下一个洪水到来做准备。
3 水库调度过程和解决办法
3.1 调度过程
2010年7月20日12时至21日8时,黄河水库流域普降暴雨、大暴雨,暴雨中心位于烟筒山镇,20 h最大降雨195.8 mm,20时至21日2时降雨145.8 mm;黄河水库降雨158.2 mm;上游吉昌降雨187.2 mm;明城降雨141.8 mm。根据气象部门的暴雨预报,经会商,制定了此次降雨过程黄河水库的洪水调度方案,方案的核心就是对黄河、亚吉、解放、马哈拉、砖庙等5座水库进行联合调度,在确保水库工程安全的前提下,尽量减少水库下游的淹没损失。按调度方案黄河水库23时开闸泄洪,其它水库不泄流,为黄河水库错峰。驿马河在黄河水库下游3 km处汇入饮马河,河短坡陡,汇流时间短,造成饮马河水位暴涨,顶托烟筒山河,导致烟筒山镇部分地段被淹,部分群众没有及时转移。此时黄河水库入库流量为108 m3/s,库容1 100万m3,为保证群众和财产尽快转移,黄河水库推迟1 h泄洪,20日24时,黄河水库开闸泄洪,流量为80 m3/s。21日3时,亚吉水库洪峰到达,峰值为266.6 m3/s,库容为1 047万m3,超正常蓄水100万m3。考虑亚吉水库安全和黄河水库的承受能力,21日4时,亚吉水库泄洪,流量为50 m3/s,3座小(一)型水库不泄流。21日7时,亚吉水库入库205 m3/s,库容1 308万m3、超正常蓄水358万m3,将其泄流量加到80 m3/s;此时3座小(一)型水库都超正常蓄水,同时开闸泄洪;黄河水库入库为 343 m3/s、库容为 1 465万 m3,出库 80 m3/s。21日10时,黄河水库入量535.1 m3/s、库容1 900万m3,考虑饮马河洪峰已过,加大泄流量至150 m3/s。21日12时,黄河水库入库流量636.1 m3/s(洪峰)、库容2 088万m3,加大泄流量至200 m3/s;同时亚吉水库入库100 m3/s、库容1 380万m3,考虑水库上游还在降雨,伊通县2座小(一)型水库也在泄洪,为确保水库工程安全,加大泄流量至120 m3/s。21日18时,饮马河流量明显减小,此时黄河水库入库428 m3/s、库容2 602万m3,考虑工程和下游堤防安全,泄流量加到300 m3/s。21日23时,黄河水库入库368 m3/s、库容2 715万m3(此次降雨形成的最大库容),泄流量加到350 m3/s。22日 16时,黄河水库入库 222 m3/s、库容2 110万 m3,为缩短农作物的淹没时间,减少淹没损失,将泄流量减至250 m3/s;亚吉水库泄量减至60 m3/s。23日8时,黄河水库入库 134 m3/s、库容1 580万m3,泄流量减至 150 m3/s;亚吉水库泄流量减至35 m3/s。24日5时,黄河水库入库88 m3/s、库容1 384万m3,泄流量减至100 m3/s;亚吉水库泄流量减至20 m3/s。24日14时,黄河水库入库69 m3/s、库容1 300万m3,泄流量减至60 m3/s。25日14时,黄河水库入库41 m3/s、库容 1 280 万 m3,泄流量减至 16 m3/s;亚吉、解放、马哈拉、砖庙水库关闸,此次降雨过程洪水调度结束。
3.2 解决办法
要具体实现控制洪水向科学合理的管理洪水转变。首先要掌握流域的基本情况和流域特征,这包括流域的雨量站分布情况,各河流的汇流、洪峰情况,各蓄水工程的调蓄能力等。然后根据天气预报降雨情况进行综合分析,推算此次降雨可能出现的洪水,拟定调度泄流方案。同时应根据已掌握的流域各站降雨信息,调整已拟定好的调度方案,科学合理地确定泄流方式,这样才能很好地管理洪水。特别是流域面积较大,更应掌握降雨信息,根据降雨的持续,推算可能出现的洪水和到达某一工程的时间,确定将要采取的调度方式和方案,同时还要考虑工程的调蓄能力和下游安全承受能力,这样才能万无一失。
4 结论
1)根据降雨特点、分布等情况,确定洪水调度方案。工程设计都是采用标准洪水的情况下,可能出现的洪水结果,但实际每次洪水都有不同特点,没有一个确实可遵循的规律,应根据具体降雨的情况进行具体分析,例如发生设计暴雨,但不一定发生设计洪水,应根据降雨特点、分布等情况,确定洪水调度方案。
2)动态管理汛限水位。黄河水库是全省防汛工作中的重点中型水库,规定由省防办调度,省防办委托吉林市防办调度。水库的集雨面积较大,库容有限,还要兼顾各项综合经营项目,防汛调度难度大。如果整个汛期都按汛限控制运用,遇到平水年或偏枯水年后期有可能蓄不上水,极大影响水库的经济和社会效益。所以应综合考虑安全与效益的关系,动态管理汛限水位,实现控制洪水向洪水管理转变。
汛限水位是水库发生设计标准洪水时,水库应控制的最高水位。但每个汛期或汛期的某一次降雨,发生之前其标准是不确定的,只能从天气预报中掌握些情况,所以应根据天气预报情况对一个时期或时段的汛限水位进行动态控制。例如黄河水库主汛限水位是93.00 m,相应库容为1 050万m3(7月15日至8月15日),如果某段时间没有较大降雨过程,那么汛限水位可以适当提高,预报有较大降雨过程时,再提前预泄到汛限水位,这样既能保证工程安全又能充分发挥工程效益。