大隆水库洪水分析与调度

2021-08-08马广平

黑龙江水利科技 2021年7期

马广平

(三亚市大隆水利工程管理局，海南三亚 572022)

0 前言

海南省宁远河大隆水库位于海南省三亚市宁远河中下游河段，是一座以防洪、供水、灌溉为主，结合发电等综合利用的大(2)型水利枢纽工程。它于2004年12月开工建设，2006年9月通过了下闸蓄水验收，2007年相继通过了单位工程验收、专项工程验收，以及竣工验收前的技术鉴定等，于2007年12月完工，2008年8月通过了竣工验收。宁远河全流域面积为1020km2，水库坝址以上集水面积749km2，水库总库容4.68亿m3，死水位33.00m，死库容0.43亿m3；正常蓄水位70.00m，防洪高水位70.00m，兴利库容3.50亿m3，防洪库容1.48亿m3；设计洪水位70.93m，校核洪水位74.58m，调洪库容2.23亿m3。

1 大隆水库暴雨

形成宁远河流域暴雨的天气主要是台风，其次热带云团。根据1955年-2004年大隆水库建设前宁远河流域水文资料分析，全流域多年平均降水量1755.0mm，大隆坝址以上多年平均降水量1858.8mm。根据2005年-2019年大隆水库建成后宁远河流域水文资料分析，全流域多年平均降水量1717.4mm，大隆坝址以上多年平均降水量1800.8mm。

根据资料分析，由台风形成的暴雨占暴雨总数的90.3%，非台风因素形成的暴雨占暴雨总数的9.7%，说明需要重点关注的是台风雨，但非台风暴雨也不能忽视。

图1 大隆水库历年各月发生暴雨次数比例柱状图

暴雨主要发生在6月-11月，12月至次年的5月基本没有发生，其中7月份最多，占全年的29%；9月份其次，占全年的24.2%；11月份最少，占全年的3.2%。

2 大隆水库洪水分析

2.1 大隆水库洪水分析

大隆水库流域洪水出现时间和大小与台风路径有密切关系，一般台风经过的地区洪水大于其它地区。如1956、1975年洪水上游较大，下游较小，而1971、1992年洪水则上游较小，下游较大。

宁远河流域河床和坡面平均坡度大，支流呈树枝状分布，汇流迅速，因此本流域洪水过程多呈尖瘦型、陡涨陡落。一般情况下，一次洪水过程历时约3d，涨水历时约6h，洪峰历时约1h-2h，退水历时约2d。

2.2 大隆水库典型洪水

2.2.1 2005年第18号台风“达维”

1)天气过程

2005年第18号台风“达维”是大隆水库自开始建设以来受影响的最强的一场台风。 “达维”台风于2005年9月21日在菲律宾以东洋面生成，最高风力达16级。于9月26日晨4时在海南岛万宁市山根镇登陆，登陆时中心最大风力12级，风速相当于45m/s。“达维”台风以15km/h速度继续向西偏西方向移动，穿过琼中、白沙、昌江、东方进入北部湾。

2)降雨过程

从2005年9月26日0时至9月27日6时，宁远河流域普降特大暴雨，共降水31小时，流域面平均累计降水量455.1mm，最大24h降水430mm，是有历史资料以来最大的降水量。降雨特点是强度大、历时长，上游略大于下游。

3)洪水过程

受流域大暴雨的影响，河道流量急剧增加，水库水位迅速上涨：从2005年9月26日0时起，坝上水位开始缓涨。26日20时，入库洪水洪峰流量达9950m3/s。此后水位继续上涨并于9月27日8时达到最高库水位51.06m，并随即开始下降，最高水位出现时即为入出库流量平衡之时入出库流量约为1360 m3/s。本次坝上水位总涨幅33.76m。

图2 “达维”路线图

图3 大隆水库降雨—流量过程线图

从“达维”台风大隆水库降雨—流量过程线图可以看出，第一轮降雨结束在第11时段，加上之后的降雨叠加，入库洪峰流量出现在第17时段，相差6小时左右。洪水过程呈尖瘦型、陡涨陡落。

2.2.2 2013年第30号台风“海燕”

1)天气过程

2013年第30号台风“海燕”是大隆水库自建成运行以来受到影响的最强的一场台风。 “海燕”台风于2013年11月4日在菲律宾以东洋面生成，11月8日穿过菲律宾进入中国南海，11月11日20时消亡。从其发展成热带风暴到其消亡，历时7天半，最高风力达17级以上(75m/s)。11月10日14时30分，离三亚市最近时距离为71km左右；11月10日16时，离海南岛最近时距离为22km左右；风力均为14级。

2)降雨过程

从2013年11月10日8时起，宁远河流域开始降雨。至11月11日10时，大隆水库流域面平均雨量达273.5mm，单点最大降雨量537.0mm，出现在毛感站。降雨特点是流域上游大、下游小，暴雨中心在毛感一带。

图4 “海燕”路线图

图5 大隆水库降雨—流量过程图

3)洪水过程

受流域大暴雨的影响，水库水位迅速上涨：从2013年11月10日11时起，坝上水位开始缓涨。11月10日20时44分，入库洪水洪峰流量达3100m3/s。11月10日22时30分，达到最高库水位70.39m，并随即开始下降。通过开启溢洪道闸门调节，本次坝上水位总涨幅1.94m。

从“海燕”台风大隆水库降雨—流量过程图可以看出，第一轮降雨结束在11月10日16时，加上之后的降雨叠加，入库洪峰流量出现在11月10日22时左右，相差约6小时。洪水过程同样呈尖瘦型、陡涨陡落。

3 大隆水库洪水调度

2005年第18号台风“达维”发生时大隆水库还没有完全建成，溢洪道只是开挖完成状态，没有闸门控制。2013年第30号台风“海燕”是大隆水库建成受到影响的最强台风，因此选取本次台风洪水调度过程进行分析。

3.1 提前预泄

大隆水库在11月份允许蓄至正常蓄水位70.00m高程。在第30号强台风“海燕”影响海南岛之前，大隆水库于11月9日提前开闸泄流，11月10日8时将水库水位从69.36m降至68.45m，预留有2000万m3的防洪库容，防御台风降雨过程中按照200m3/s-300m3/s流量泄洪，完全可以承受气象部门预测的大到暴雨降雨量(38.0 mm-74.5 mm)，控制水库水位不超过正常蓄水位[1-2]。

3.2 水库调度过程

11月10日8时，大隆水库流域开始下雨，大隆水库开启溢洪道闸门泄洪。但随着台风“海燕”离海南岛越来越近，对海南岛影响越来越大。本次台风给大隆水库流域带来的降雨量达到了273.3 mm，11月10日20时44分洪峰流量达到3100m3/s，完全超过气象部门的预测。由于降雨量集中、强度大、历时长、径流大、洪水来势猛，随着降雨量不断加大，水库水位不断提高，严重威胁水库安全度汛，为确保水库大坝的安全，必须不断加大泄洪流量,下泄流量从200、300、500、800、1000m3/s逐渐加大，最大下泄流量达1600m3/s(下游河道安全泄量为1760 m3/s)。

在10日20时44分出现洪峰流量3100m3/s，同时为错峰调度，在洪峰流量过后最大泄洪流量加大到1600 m3/s，11月10日22时30分水库出现最高水位70.39m(设计洪水位70.93m)。此后水位下降，泄洪流量也随之减小[3-4]。

3.3 错峰调度

距大隆水库下游12km的崖城大桥为下游防洪控制断面，区间集雨面积为215km2，防洪标准为20a一遇，本次洪水坝址处与崖城大桥区间降雨量为128mm。

1)大隆水库最大洪峰流量3100m3/s，出现在在11月10日20时44分，此时大隆水库下泄流量为1000m3/s，按雨量面积比计算区间洪峰流量，算式如下：

区间流量=水库流量*区间降雨量*区间面积/水库平均降雨量/水库流域面积根据上述算式求得区间洪峰流量为:

Q区=3100*128*215/273.5/749=416m3/s。大隆水库下泄流量1000m3/s，区间洪峰流量为416m3/s，河道流量合计1416m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

2)11月10日23时，大隆水库入库流量降至1328 m3/s，此时段时间按平均流量计算区间流量:

Q区=1328*128*215/273.5/749=178m3/s。

大隆水库下泄流量加大至1400m3/s，区间洪峰流量178m3/s，河道流量合计1578m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

3)11月11日3时，大隆水库入库流量降至664 m3/s，此时段时间按平均流量计算区间流量:

Q区=664*128*215/273.5/749=89m3/s。

大隆水库下泄流量1000m3/s，间洪峰流量为89m3/s，河道流量合计1416m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。

4)洪量分析

表1

从表1中可以看出，30号台风“海燕”所带来的降雨前24h的洪量占到72h洪量的71.43%，超过70%。所以防洪调度需要重点控制好第1d的洪水量。

5)水库调度过程总结

根据制定的防御第30号强台风“海燕”调度计划，对“海燕”带来的降雨产生的洪水进行泄洪调度，期间不断请示市三防指挥部对调度方案进行调整。经过科学调度，将大隆水库控制在70.39m(100a一遇设计洪水位为70.93m，且大隆水库征地范围高程线为71.00m)以下，最大下泄流量为1600m3/s，加上区间洪水流量为1736m3/s，小于下游河道安全泄量(1760m3/s)。既保证了下游安全，也保证了上游安全。