富水水库下泄对下游防汛形势影响研究

何 娟，江焱生，姚黑字，董 苇，翟丽妮

（1.湖北省水利水电科学研究院，430070，武汉；2.湖北省防汛抗旱办公室，430070，武汉）

富水水库下泄对下游防汛形势影响研究

何 娟1，江焱生2，姚黑字2，董 苇1，翟丽妮1

（1.湖北省水利水电科学研究院，430070，武汉；2.湖北省防汛抗旱办公室，430070，武汉）

运用降雨径流经验相关图方法推求和预测富水干流下游场次暴雨洪水过程，采用阳新长江干堤洪水风险图编制项目富水河堤漫溢方案中建立的富水下游干流一维水动力学模型，对富水水库不同泄洪方案下富水下游干流水位变化情况进行分析，研判预测时段富水下游干流防汛形势，提出预测时段富水水库调度运用的安全泄量，为防汛决策提供技术支撑。

水动力学模型；洪水预报；洪水风险图；安全泄量

2016年6月，位于富水上中游的湖北省通山县遭遇入汛以来最大暴雨，富水水库入库流量达3 460m3/s，是自2000年以来出现的最大洪峰。同时，富水下游阳新县也遭遇连续暴雨袭击，水位居高不下。29日，富水中上游水库水位54.5m （黄海高程，下同），超汛限水位1.4m；下游干流阳新站水位19.1m，达设防水位并有上涨趋势；富池口大闸闸上、闸下水位基本持平，富水出口处受长江水位顶托，洪水下泄缓慢；水文预报未来5天仍有大到暴雨。防汛形势异常紧张，水库不泄洪可能危及富水水库安全，水库泄洪量过大可能进一步加剧富水下游干流河段防洪压力。

阳新长江干堤洪水风险图项目是2015年全国重点地区洪水风险图编制项目湖北省13个编制任务之一，共计算1998年、1954年及1954年300年一遇洪水量级下，阳新长江干堤邓家祠堂溃口、菖湖溃口、半壁山堤溃口及半壁山堤+富水河堤 （阳新城区段）等溃口方案12个，富水河堤漫溢方案1个，共计13个方案。本次采用阳新长江干堤洪水风险图编制项目富水河堤漫溢方案中建立的富水下游干流一维水动力学模型，收集富水流域2016年6月实测降雨及富水水库下泄过程对富水下游河道水位进行模拟，并与实测值进行比较，符合较好。采用气象部门7月1—6日预测降雨量推求区间洪水，分析富水水库不同下泄流量下富水下游干流水位变化，从而确定富水水库安全下泄量，为防汛决策提供技术支撑。

一、项目区概况

富水干流长195 km，平均坡降3.1‰，为长江中下游南岸一级支流，于阳新县富池口流入长江。湖北通山县城以上为上游，通山县城至富水水库大坝为中游，富水大坝至阳新县富池口为下游，富水上游和中游以山区、丘陵地形为主，下游为平原湖区。

富水上中游建有富水水库。水库控制流域面积2 450 km2，总库容16.65亿m3。富水下游干流（富水水库大坝以下）有龙港河和三溪河两条支流入汇。三溪河上建有王英水库，水库控制流域面积287.7 km2，总库容6.228亿m3。富水下游干流控制性外排闸站为富池口大闸和富池口泵站，其中富池口大闸设计排水流量3 330m3/s，富池口泵站排水流量200m3/s。为缓解富水下游防洪压力，富水下游干流还建有网湖、朱婆湖分蓄洪区，其中网湖分洪灭螺控制闸分洪流量为1 000m3/s，设计分洪水位21.5m，朱婆湖分蓄洪区分洪流量634.3m3/s，设计进洪水位21.3m。

二、研究方法

分析富水水库下泄对富水下游防汛形势的影响，一是要做到准确的洪水预报，即根据已经发生的雨情、水情以及富水流域降雨径流和洪水规律，预报即将出现的洪水情况；二是要做到精确的水动力学模拟，即构建富水下游干流一维水动力学模型，率定模型参数，概化合理的边界条件。

1.洪水预报

（1）产流计算方法

确定实测或预测时段降雨量，对流域内共39年的年同时段雨量进行排频分析，选择与实测或预测降雨量相近的典型年作为典型雨型；采用同倍比缩放的方法，根据典型年降雨过程和实测或预测降雨量得到流域场次降雨过程。采用降雨径流经验相关图法，得到各时段净雨过程。本次分析采用富水上游厦铺站的降雨径流经验相关图（P~Pa~Ps三变量相关图），利用降雨量（P）和前期影响雨量（Pa）在相关图中查得径流深值（R）。根据地区经验，流域最大蓄水量 （Wm）取120mm，前期影响雨量（Pa）按 Wm折算法，折算系数取0.8。

（2）汇流计算方法

采用检验过的时段单位线法，根据产流计算得到的净雨过程，计算地面径流过程，再采用《湖北省暴雨径流查算图表》方法计算地下径流过程，两者叠加即为设计洪水过程。

依据富水下游区间的汇流地势地形特点，将区间划分为富水至排市、排市至港口（含龙港河支流）、三溪河支流、港口至阳新、阳新至绒湖口、绒湖口至富池口等5个汇流片，其中三溪口至港口片需考虑上游已建王英、蔡贤、罗北口等大中型水库拦洪作用。各汇流片先扣除因围垦、围养等不能直接汇入富水河的面积，在干流汇流计算时，再加入围垦提排流量。

应当说，“大调解”作为中国特色的矛盾纠纷解决方案，其产生和存在具有合理性和必要性，其积极作用应当肯定。从党的十八大至党的十九大，中央都强调要构建和完善多元化纠纷解决机制，加强预防和化解社会矛盾机制建设，“大调解”模式总体上契合中央的有关精神和要求。但是，必须正视以往实践中存在的问题，从社会治理创新的高度和广度，改革和完善“大调解”的组织体系和运行机制，通过兴利除弊，提升“大调解”的法治化、社会化水平，更好地发挥其在预防和化解社会矛盾中的作用。

2.一维水动力学模型

（1）计算原理

富水下游干流一维水动力学模型基于圣维南方程组：

水流连续方程为

水流运动方程为

（2）计算范围与河道断面设置

富水干流下游研究范围为富水水库坝下至富池口控制断面约78 km河段，共设置断面157个，断面间距约为0.5 km。

（3）边界条件设置

上边界为富水水库出库洪水过程、三溪河支流洪水过程、龙港河洪水过程及富水至港口区间洪水过程；下边界采用富池口泵站关闭，富池大闸排水情况；三溪河及龙港河洪水以点源汇入，分片区间流量沿区间河段作为线源汇入；初始水位以已知时段流量水位作为入流边界计算得到预测时段初始时刻河道各断面流量和水位。

（4）模型的验证

选取2016年6月1—10日实测降雨及富水下泄过程，对模型进行验证，模型糙率阳新站以上取0.030，阳新站以下取0.028。将计算值与阳新站及富池口大闸闸上实测水位过程进行对比，见图1和图2。阳新站水位计算值与实测值最大误差小于0.1m。富池口大闸闸上水位受调度运用及其他因素影响，实测值波动较大，但计算的水位峰值及水位过程趋势与实测值符合良好，最高水位差值0.002m。

图1 阳新站水位验证情况

图2 富池口闸上水位验证情况

三、水库下泄对下游防汛形势影响分析

气象部门提供7月1—6日预测降雨量为180mm；采用降雨径流经验相关图法，预测富水下游干流各控制断面7月1—6日洪水过程如图3所示。

图3 预测时段富水下游干流各控制断面洪水过程

根据频率分析，降雨量180mm小于20年一遇。富水水库汛期调度运用计划表明“当遭遇20年一遇以内洪水控制泄流量1 300m3/s”。本次水位监测点选择在阳新水文站和网湖分蓄洪区分洪闸口，阳新水文站位于富水兴国城区堤防段，该堤段保护阳新县城；网湖分蓄洪区分洪闸口位于富水下游干流堤防下段，网湖分蓄洪区和朱婆湖分蓄洪区设置在该堤段，一旦水位超过分蓄洪区运用水位，需开启分洪闸运用分蓄洪区。根据富水下游干流防汛调度预案，富水下游干流兴国城区堤防段设防水位、警戒水位和保证水位分别为19.6m、20.6m和21.1m；富水下游干流堤防下段设防水位、警戒水位和保证水位分别为 19.2 m、20.2 m和 20.7 m，网湖、朱婆湖分蓄洪区启用水位21.5m。方案设置见表1，不同方案下两水位监测点水位变化见图4、图5。

图4 阳新站水位计算成果

图5 网湖闸水位计算成果

表1 方案设置

由图4、图5可以看出，阳新站和网湖闸最高水位均出现在计算的最终时刻，即7月6日8时。通过计算，对于富水兴国城区堤防段，富水水库出库洪水按200m3/s下泄，阳新站最高水位20.60m，达到堤防警戒水位20.6 m；富水水库出库洪水按汛期调度运用计划最大泄量1 300m3/s下泄，阳新站最高水位21.02m，距堤防保证水位（21.1m）0.08m。对于富水下游干流堤防下段，无论富水水库是否下泄，堤防水位均超警戒水位 （20.2m）；富水水库出库洪水按800m3/s下泄，网湖闸水位20.68m，接近堤防保证水位（20.7m）；富水水库出库洪水按汛期调度运用计划最大泄量 （1 300m3/s）下泄，网湖闸水位20.82m，距网湖、朱婆湖分蓄洪区运用水位 （21.5m）差0.68m。

根据分析成果，建议富水水库先按下泄流量不大于200m3/s下泄，如库水位持续上涨则加大泄量。为确保富水下游干流堤防下段不超保证水位，在不危及富水水库安全的前提下，富水水库下泄流量不超过800m3/s。

四、结 语

缺乏径流观测资料是中小流域洪水预报普遍存在的现象，也成为制约采用水动力学模型解决中小流域水问题的关键因素。本次采用降雨径流经验相关图法推求和预测场次暴雨洪水过程，通过水动力学模型计算水位过程与实测水位过程比较，精度满足要求，可为其他缺乏径流观测资料中小流域的长时段洪水过程推求提供参考。■

[1]何娟.湖北省阳新长江干堤防洪保护区洪水风险图成果报告[R].2016.

[2]胡四一，施勇，王银堂，等.长江中下游河湖洪水演进的数值模拟[J].水科学进展，2002（3）.

责任编辑 安天杭

Im pact of water discharge from Fushui Reservoir on flood prevention downstream

He Juan,Jiang Yansheng, Yao Heizi,DongWei,Zhai Lini

Experience correlation diagram method is adopted to calculate and predict rainstorm flood events in lower reaches of Fushui mainstream.One dimensional hydrodynamic model was created according to the scenario of overtopping of Fushui River Bank during flood risk map of Yangxin Section of Yangtze River Embankment.Changes of water level in Fushui downstream under different flood discharge scenarios are examined,so as tomake judgement and prediction on flood situation in the downstream and ensure safe discharge of water by optimization of reservoir regulation and provide technical support for decisionmaking.

hydrodynamicmodel;flood forecasting;flood riskmap;safe amount ofwater discharge

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-0066-03

2016-10-25

何娟，高级工程师，博士，主要从事流域规划，防洪减灾研究等工作。

全国重点地区洪水风险图编制项目。