溪洛渡、向家坝梯级水库区间突发来水分析研究

周 敏，陈子龙，郑 涛

(三峡水利枢纽梯级调度通信中心成都调控部，四川 成都 610094)

2018年，克服了水情复杂、调度约束多、电力市场供大于求等各种困难，溪洛渡、向家坝梯级(以下简称溪-向梯级)水库航运、生态、发电等多项调度任务指标均创历史最好水平，综合效益显著。2018年，溪洛渡水库来水总量1 574.08亿m3，为建库以来(2013年)最大，与多年均值(1 460亿m3)相比偏多7.8%。溪洛渡水库经历了4次峰值12 000 m3/s以上的洪水过程，7月16日出现16 300 m3/s的洪峰，为建库以来最大。为配合三峡水库对长江中下游进行防洪调度，整个汛期，溪-向梯级水库按照防总要求预留联合防洪库容。向家坝水库汛期(7月1日-9月4日)水位控制在370.35～374.25 m之间波动，并维持至蓄水开始。2018年7月7日向家坝上游库水位突然快速上涨，判断区间突发洪水(洪峰流量超过3 000 m3/s)，值班人员虽及时正确处置，满足了防洪库容要求、保障了航运安全，事后总结发现区间突发来水分析利用尚不多见。故本文通过单次事件，以及多年水雨情数据分析，在不增加上下游防洪压力的情况下，寻找突发洪水来源，寻求有效防洪调度手段，高效利用溪-向区间突发来水。

1 溪-向梯级基本情况

溪洛渡、向家坝是长江流域防洪体系中的重要工程[1]，控制金沙江流域面积的97%，两库防洪库容共计55.53亿m3，约占三峡水库防洪库容的1/4，配合三峡水库对长江中下游地区进行防洪调度，对三峡水库入库洪水过程具有持续、稳定的消减作用。

溪洛渡、向家坝两库区间位于金沙江下段，属于青藏高原和云贵高原向四川盆地过度地带，涉及四川省宜宾、屏山、雷波、马边和云南省水富、绥江、永善、大关等县。区间干流河长156.6 km，集雨面积4 400 km2，其中左岸集水面积2 500 km2，右岸集水面积1 900 km2。支流主要有左岸的西宁河(其上建有欧家村水文站)、中都河(其上建有龙山村水文站)和右岸的大汶河(其上建有新华水文站)，三条支流集雨面积总计1 891 km2，占区间面积的43%。溪洛渡、向家坝区间水系见图1。

图1 溪洛渡、向家坝区间水系图

2 2018年7月7日溪-向区间突发洪水事件处置

2018年7月7日溪-向区间突发洪水，事件发生及调度过程如下：

9:18，向家坝库水位达到372.40 m，按照水库调度规程要求，为控制向家坝库水位不超372.5 m，增加1～5号中孔开度由1.0～2.0 m(第①次开闸，如图2所示)，增加下泄流量630 m3/s，总出库流量增加至7 470 m3/s。此次为正常的水库水位控制操作。闸门开度增加后，向家坝库水位按预计情况开始缓慢下降。

9:28，向家坝库水位突然不降反升，与计算结果不一致。调度人员迅速响应，查看溪-向区间流域水、雨情，并判断：因前期持续降雨，且区间流域24 h内累计降雨较多，流域土壤达到饱和，产流量增大，各支流汇流至溪-向区间的金沙江干流的流量可能超过1 000 m3/s，并有可能继续增大。

10:10，区间流量继续增大，继续增大向家坝泄洪流量以控制向家坝库水位。至13:23第10次加大向家坝闸门开度增加下泄流量后，向家坝库水位开始缓降，共增加3 760 m3/s下泄流量，下游水位日变幅2.67 m，最大小时变幅0.7 m，满足《金沙江向家坝水电站运行调度规程》要求(控制下泄流量的变幅和变率，减小下游河道的水位变幅，电站下游水位按照最大日变幅不超过4.5 m/d，最大小时变幅不超过1.0 m/h，保证航运安全。)

在整个处置过程中，短时将超3 000 m3/s的洪峰流量顺利下泄需综合考虑下游横江顶托影响、闸门操作下游初始水位、操作流量与间隔时间等因素。因为出库流量对应下游水位随着岸坡冲刷、泥沙迁移，每年情况都会有所不同，所以过去处置事件的经验仅供参考，实际操作需根据测算开展，且预测未来下游水位日变幅情况。

17:00，区间洪水迅速消退，向家坝库水位迅速下降，此时开始减少下泄流量，区间突发来水应急处置结束。

3 溪-向区间洪水来源分析

溪-向区间支流主要有左岸的西宁河(其上建有欧家村水文站)、中都河(其上建有龙山村水文站)和右岸的大汶河(其上建有新华水文站)。此次事件中，龙山村站水位和欧家村水位分别从7时和9时左右开始迅速上涨，并分别在11时和13时左右达到峰值，两个水文站的水位均有2～2.5 m的涨幅，如图3所示。

图2 溪-向区间突发洪水事件处置过程图

图3 溪-向区间支流水位过程线图

查询溪-向区间近6年支流水位，较大的水位涨幅出现在欧家村站(西宁河)和龙山村站(中都河)，另外新华水位站(大汶河)有较小水位涨幅，大毛村(团结河)和何家湾(桧溪河)水位均无明显变化。

近几年区间来水主要来源于西宁河和中都河，大汶河流量较小；因西宁河、中都河和大汶河三条支流集雨面积占区间面积的43%，是溪-向区间洪水的主要来源地，其余小支流均无明显流量汇入金沙江干流。综上分析，区间突发洪水主要来源于西宁河和中都河。

4 溪-向区间洪水发生时间分析

据不完全统计，自向家坝水库进入正常调度运行后，调控部成功处置过6次区间突发来水事件，全部发生在7月和8月，如表1所示。

表1 溪—向区间突发来水应急处置统计表

根据溪-向区间各月多年平均降雨量资料，区间多年平均降雨量1 098.5 mm，其中4～10月降雨量981.6 mm，占全年的89.4%，月最大降雨量出现在7月和8月，如表2所示。

表2 溪-向区间各月多年平均降雨量表

查询区间15个遥测雨量站(中都、龙山村、欧家村、西宁、新市、绥江、冒水、新华、罗汉坪、石溪、屏山、大毛村、桧溪、马湖、木杆河)2010年至2017年8年实测月降雨量，平均月降雨量柱状图如图4所示。可见，7月和8月分别占全年总降雨量的23.0%和22.7%，此结果与多年平均降雨量概率分布(表2)相符合。

图4 溪-向区间15个雨量站2010～2018年月平均雨量柱状图

以欧家村水文站为例，查询2010年至2018年的水位数据，发现每年水位明显升高均出现在4月至10月，水位高峰值均出现在7月和8月，与降雨量月份分布相同，区间流域降雨量与区间支流的水位具有明显的正相关性。

综上分析，7月和8月是溪-向区间降水概率最高、降水量最大的月份，也是突发来水概率较高的月份，区间径流主要由降雨形成。

5 结 语

经上述分析，可以得出以下结论：溪-向区间突发洪水主要来源于西宁河和中都河；7月和8月是两库区间降水概率最高、降水量最大的月份，也是突发来水概率较高的月份，区间径流主要由降雨形成。

实时调度过程中，利用已有的站点信息，监测区间支流实时水情，包括大毛村、何家湾、欧家村、龙山村、新华水位数据；监视区间干流实时水情，包括冒水、绥江、石溪、屏山、新市水位数据。可提前3 h预测区间洪水的产生，改善对洪水至坝前水位站时再突发响应的被动局面。

每年7月、8月，在实时调度中适当预留向家坝库容以应对突发来水。据全统计，突发来水量在0.4～0.7亿m3之间，在向家坝水库预留0.5 m(在372.5 m水位附近约等于0.43亿m3的库容)的水位空间可有效应对区间突发来水。这即是汛期运行水位动态控制调度方案[2]，利用部分库容对中小洪水进行调节，短时适当抬高水库运行水位，充分利用中小洪水资源，可以显著提高梯级水电站综合效益。