特大暴雨情况下石垭子电站预报预泄调度研究

邓家勇，于 茜，马 岚，刘可新

（1.国家电投贵州金元蒙江水力发电总厂，贵州都匀市 558000；2.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

1 研究背景

洪水的大小主要由暴雨发生的时间、强度、量级以及中心和移动方向等因素控制，不同暴雨量级以及不同降雨历时，都会对形成洪水的洪峰、洪量、峰现时间产生极大的影响。

洪渡河流域位于贵州省东北部，洪水主要由降雨形成，暴雨量级以中小量级居多，但也易出现大暴雨、特大暴雨，对下游电站的生产安全造成影响。

石垭子水电站位于洪渡河干流中下游，控制流域面积2 589 km2，是一座以发电为主，兼顾防洪及其它效益的综合水利水电枢纽。蓄水位544.00 m，按100年一遇设计，设计洪水位544.21 m，设计洪水流量7 480 m3/s，相应最大下泄流量7 133 m3/s；1000年一遇校核，校核洪水位547.35 m，设计洪水流量11 000 m3/s，相应最大下泄流量8 894 m3/s。

2 研究资料分析

研究资料来自江滨水文站，该水文站为洪渡河干流控制站，控制流域面积2 564 km2，位于石垭子坝址上游7.5 km，是一个国家基本水文站。研究采用1966—1983年的水文年鉴的刊印成果，共15年的水位、流量、雨量等项目的观测资料。

通过新安江模型进行参数率定，合格且雨洪对应较好的洪水有2场，对应江滨站的平均降雨量约200 mm。根据全国最大日雨量图，该地区平均最大日降雨约271 mm，可将其选为典型，分析不同初始土壤含水量，以及不同降雨时程情况下的暴雨洪水预报情况。

研究取江滨站1968年7月19日洪水作为一日洪水的典型，取1967年5月20日洪水作为二日洪水的典型，针对前期土壤含水量分别为蓄满、80%蓄满、60%蓄满三种情况，进行特大暴雨分级，对流域平均雨量分别为225 mm、250 mm和275 mm的预报洪水进行时程分配。典型暴雨的洪水预报，采用洪渡河江滨站预报方案率定的江滨断面新安江模型参数，预报方案合格率均为95.83%，预报方案精度属于甲级，平均预见期约6 h。

3 石垭子调洪计算及分析

3.1 石垭子调洪规程

1）起调水位。石垭子水库汛期限制水位544.00 m，石垭子水库调洪计算的起调水位为正常蓄水位544.00 m。

2）调洪方式。当来流量小于起调水位相应的最大泄流能力时，按来多少泄多少，基本保持水库水位在正常蓄水位；当来流量大于起调水位相应的最大泄流能力时，泄洪建筑物闸门全打开按敞泄方式泄洪，水库水位开始上涨，直至来流量等于泄流量，水库水位达到坝前最高水位，当来流量小于水库水位相应的泄流能力时，水库水位开始下降，直至水库水位下降至起调水位。

3.2 石垭子调洪演算

研究考虑前期土壤含水量分别为蓄满、80%蓄满、60%蓄满三种情况，对流域平均降雨量分别为225 mm、250 mm和275 mm的1 d、2 d典型暴雨进行洪水预报，并将此预报的洪水过程作为入库对石垭子电站进行调洪演算。结果对比情况分别见表1至表3。

表1 225 mm总降雨量的一日、二日典型洪水对比结果表流量：m3/s，水位：m

表2 250mm总降雨量的一日、二日典型洪水对比结果表流量：m3/s，水位：m

表3 275 mm总降雨量的一日、二日典型洪水对比结果表

如表1所示，表2、表3同理，前期土壤蓄满时，1 d内产生洪水峰值9 630 m3/s，比80%蓄满产生洪水峰值高530 m3/s，比60%蓄满产生洪水峰值高1 080 m3/s；二日内产生洪水峰值8 190 m3/s，比80%蓄满产生洪水峰值高140 m3/s，比60%蓄满产生洪水峰值高460 m3/s。前期土壤是否蓄满对于短期强降雨的影响很大，对1 d降雨影响是对2 d降雨影响2～3倍。

当流域内出现短期1 d或2 d 225 mm总降雨时，产生洪水过程的最大流量超过了石垭子百年一遇的设计洪水标准，水库调洪演算的最高水位均大于设计洪水位544.21 m，出库流量峰值也大于设计洪水位的相应最大下泄流量。

当流域内出现短期1 d或2 d250 mm总降雨时，产生洪水过程的最大流量都超过了百年一遇的设计洪水标准，1 d降雨蓄满情况产生的洪水峰值10 800 m3/s，临近校核洪水11 000 m3/s。经过水库调洪演算，2 d降雨演算的最高水位均大于设计洪水位544.21 m，小于校核洪水位547.35 m，出库流量峰值大于设计洪水位的相应最大下泄流量，小于校核最大下泄流量8 894 m3/s；1 d降雨蓄满和80%蓄满情况下调洪演算的最高水位超过了校核洪水位，同时下泄流量也就大于了校核最大下泄，出现了水库漫顶。

当流域内出现短期1 d或2 d 275 mm总降雨时，除2 d降雨60%蓄满的情况外，产生洪水过程的最大流量都超过了千年一遇的校核洪水标准，水库调洪演算的最高水位也均大于设计洪水位，出库流量峰值也大于校核洪水位的相应最大下泄流量。

综上，流域内雨量越大，降雨历时越短，产生的洪水就越大。降雨之前，前期土壤含水量越蓄满，产生的洪水峰值越大，但在同样的土壤含水情况下，降雨历时的长短也影响洪峰的大小，相同降雨量的一日大雨，明显大于二日大雨的产流洪峰，其差值还随着流域降雨量的增大而增加。

3.3 石垭子预报预泄

在洪水来临之前进行水库的预泄调度，不仅可以降低水库运行风险，还能提高发电效益，获得双赢。研究取前期土壤含水量为蓄满的情况，对流域平均雨量分别为200 mm，225 mm、250 mm和275 mm四级暴雨预报的洪水过程进行预报预泄研究，结果见表4。

表4 各级降雨量的1日、2日典型洪水预报预泄对比结果表流量：m3/s，水位：m

防洪标准设计洪水位校核洪水位设计最大下泄校核最大下泄

预报预泄调度分析结果如下：

1）流域平均降雨量200 mm以上的1 d降雨形成洪水，预报预泄调度的出库峰值均大于石垭子水库的设计最大下泄流量7 133 m3/s，水库运行的最高水位大于石垭子的设计洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的1 d降雨形成洪水，预报预泄调度的出库峰值均大于石垭子水库的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水库运行的最高水位大于石垭子的校核洪水位547.35 m。

2）流域平均降雨量225 mm的2 d降雨形成洪水，预报预泄调度的出库峰值小于石垭子水库的设计最大下泄流量7 133 m3/s，水库运行的最高水位略大于石垭子的设计洪水位544.21 m；流域平均降雨量250 mm以上的2 d降雨形成洪水，预报预泄调度的出库峰值大于石垭子水库的设计最大下泄流量，水库运行的最高水位略大于石垭子的设计洪水位；流域平均降雨量275 mm的2 d降雨形成洪水，预报预泄调度的出库峰值小于石垭子水库的校核最大下泄流量8 894 m3/s，水库运行的最高水位小于石垭子的校核洪水位547.35 m。

4 小结

在洪水预见期和降雨预见期内，根据测报的洪水或降雨及时调整水库运行水位进行预泄调度，使水库能及时腾库防洪，降低运行风险，特别是对于降雨历时略长的2 d特大暴雨，通过预泄调度，水库的所有运行指标都控制在校核标准以下，既保证了石垭子电站的机组运行满发，又保证了水库的运行安全，对水库的安全保障和经济运行都极其有利。