大藤峡水利枢纽影响下的黔江武宣水文站洪水预报

杨静波，韦柳明，吴立愿

（1.广西壮族自治区水文中心，南宁 530023；2.广西壮族自治区水文中心来宾水文中心，广西 来宾 546117）

水库蓄水运用以后，改变了原来河道的水利要素与水文特征，如水深和水面面积大大增加，水面必将变缓，流速减慢，糙率减小，原河槽两岸的部分陆地变成水面，使径流系数增大，地下水位抬升；水库淹没区的汇流规律也与天然河道不同。目前，水工程联合调度在长江[1]、珠江[2]等洪水过程中都发挥了防洪减灾作用，而准确、及时的洪水预报是工程调度的关键[3]。

受大藤峡水利枢纽蓄水影响，黔江武宣水文站水位抬高，黔江水流形态发生变化，武宣水文站的水位流量关系曲线已发生显著的变化，给水文预报带来了很大的不确定性。对于防汛以及社会公众避险来说，水位是最直观的指标，水位的预报准确与否直接关系到防洪抢险工作的部署。

1 流域概况

1.1 断面概况

黔江是珠江流域西江中游段，黔江武宣水文站位于广西武宣县城南门外窑步码头，设立于1934年12月，是黔江的控制站，控制流域面积196 655 km2，大藤峡水利枢纽位于其下游约62 km。

武宣水文站位于黔江河段武宣县城，设于1934年。控制流域面积196 655 km2，占黔江以上流域面积的99.0%，平均年径流量约1350亿m3。实测最大流量45 600 m3/s，发生于1949年，同年7月1日洪峰水位为65.08 m；实测最高水位发生在1994年6月18日20时洪峰水位65.32 m，其最大流量为44 500 m3/s。调查最大流量51 000 m3/s，发生于1902年，同年7月10日最高水位为66.76 m。

武宣站上游干流有迁江水文站，相距146 km，洪水平均传播时间16 h；距上游支流柳江柳州站206 km，洪水平均传播时间26 h；距上游支流洛清江对亭站174 km，洪水平均传播时间24 h；距下游浔江大湟江口站96 km，洪水平均传播时间12 h。武宣站大断面图见图1。

1.2 水利工程

广西境内黔江以上流域上目前已建有的大型水库有：红水河上的龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、桥巩，柳江干流上的麻石、浮石、大浦、红花，柳江支流贝江上的落久，柳江支流龙江上的拉浪、叶茂、洛东，黔江上的大藤峡水利枢纽，其中龙滩电站属多年调节型水库。

大藤峡水利枢纽位于广西最大最长的峡谷——大藤峡出口处，控制西江流域面积的56.4%、西江水资源量的56%，控制洪水总量占梧州站洪量的65%。集防洪、航运、发电、水资源配置、灌溉等综合效益于一体，是珠江流域关键控制性水利枢纽，被喻为珠江上的“三峡工程”。2020年3月10日，大藤峡水利枢纽正式下闸蓄水。

2 预报方案

2.1 洪水组成

黔江武宣站以上主要以柳江来水为主，红水河次之。柳江柳州站来水一般占上游最大合成流量的53.9%，而柳州控制面积占柳州、迁江、对亭3站总控制面积的25.0%，不到最大合成流量的一半，说明一般情况下柳江流域的暴雨不仅量大而且强度也大，洪水较红水河陡涨陡落。依据2019年水利部修订的《全国主要江河洪水编号规定》，武宣水文站流量达到25 000 m3/s是西江洪水编号的条件之一，统计黔江武宣水文站1950年以来流量大于25 000 m3/s的洪水场次，发现在2008年上游红水河龙滩水电站未关闸蓄水之前的29场洪水中有25场柳江来水量大于红水河来水量，而在2008年以后，受上游水库调蓄影响，红水河迁江站未出现超警洪水，黔江超警洪水均以柳江为主要来水。

黔江武宣水文站的洪水特点：洪水过程线较胖，洪峰多为驼峰或叠加峰，洪水历时为1～3 d，洪峰持平时间为1～4 h，退水历时为2～5 d。

2.2 武宣站洪水预报方案

黔江控制站武宣水文站采用以下预报方法：

2.2.1 相关图预报

编制了3套洪峰水位预报方案：合成流量～水位相关法方案，趋势法方案，多参数法方案。

（1）合成流量～水位相关法，∑Q=Q峰，柳州+Qt，对亭+Qt，迁江，方案为单一线。在计算合成流量时，如果迁江站处于涨水段，并且同时水位大于76.7 m，则迁江站的同时流量应在原来的数值上加10%。方案合格率为74.0%，平均预见期为24 h。

（2）趋势法，即以柳州站峰现时刻前3 h武宣站的涨幅为纵坐标，以柳州站峰现时刻到洪峰时武宣站的涨幅为横坐标。方案合格率为74.6%，平均预见期为27 h。

（3）上游最大合成流量～上游最大合成流量时前36 h面平均降雨～武宣站同时水位～武宣站洪峰水位。方案合格率为85.7%，平均预见期为26 h。

2.2.2 中国洪水预报系统

武宣断面（80112300）洪水预报方案有4个方案输入：迁江（80111500）、柳州（80504000）、对亭（80514200）和区间，所用雨量站为迁江、上林、邹圩、柳州、象州、对亭、中平、金秀和武宣等9个站，武宣站输入采用马斯京根河道连续演算法（MSK），区间输入采用蓄满产流模型（SMS）和滞后演算模型（LAG_3）（见图2）。方案计算时段为1 h、3 h、6 h等3个不同类型的方案，方案输出类型为河道流量，采用综合单位线转换生成河道水位。在作业预报过程中，与上游的输入站点进行河系预报，可以将预见期提前。

图2 武宣站洪水预报方案框图

2.2.3 洪水涨率分析法[4]

在洪水过程中依据涨率和洪水传播时间等因素综合考虑进行预报。

2.2.4 经验法

通过计算上游合成流量，再根据洪水组成、区间降雨，依据预报员的经验确定折算系数来预报武宣水文站的洪峰流量。

3 洪水预报实例

3.1 实时水位流量校正

广西水文中心在大藤峡水利枢纽蓄水后及时布置来宾水文中心及武宣水文站进行实时流量监测，建立临时水位流量关系线。在不同的水位级下，其水位流量关系如下：

（1）当水位低于50.0 m，流量小于8000 m3/s，水位流量关系比较散乱，首先根据上游洪水传播时间组合推算，采用红花电站、对亭水文站、迁江水文站合成流量与中国洪水预报系统的预报流量进行对比分析得出流量，再根据武宣站实测流量修正。

（2）当武宣水文站水位高于50.0 m，流量大于8000 m3/s，水位流量呈单一线关系，根据大藤峡水利枢纽蓄水后测验流量定水位流量关系曲线，直接查线水位得流量。

此外，按测报任务要求，武宣水文站需上报旬月平均流量，旬月平均流量推求同上述原理，采用上游红花电站、对亭水文站、迁江水文站的旬月平均流量之和乘以1.1（为武宣水文站集水面积与上游输入站集水面积之比），0.1为估算的区间水量。

3.2 2020年6月洪水预报

2020年黔江武宣水文站出现4场超警戒水位洪水。该站于2000年6月7日05时出现第一场超警洪水，洪峰水位57.05 m（警戒水位55.7 m），超警1.35 m，涨幅4.22 m；受持续降雨和上游来水影响，武宣水文站于6月9日03时、6月11日01时再次出现两场复式超警洪水，洪峰水位分别为56.43 m（超警0.73 m）、57.39 m（超警1.69 m）；7月13日04时，武宣水文站又出现56.01 m的洪峰水位，超警0.31 m。黔江武宣水文站2020年6月4场警洪水过程线见图3。下文将着重对第1场超警洪水的预报过程进行阐述。

图3 黔江武宣水文站2020年6月4场警洪水过程线图

3.2.1 首次预报

2020年6月4日21时，黔江武宣水文站出现53.84 m的洪峰，相应流量16 000 m3/s，2020年6月5日下午，该站水位出现复涨，根据上游来水情况，经洪峰水位预报图、上游合成流量、中国洪水预报系统、洪水涨率分析法等方法综合研判，上游最大合成流量约为25 000 m3/s。

查历年水位流量关系线，相应水位为55.5 m，考虑大藤峡蓄水影响，经“自治区-直属中心-中心水文站”三级会商，对6月1日～6月5日临时线趋势外延，取预报水位56.0 m，于2020年6月5日17时发出水文预报：6月7日凌晨将出现水位56 m左右的洪峰水位。

3.2.2 滚动预报

（1）2020年6月6日10时，武宣水文站水位已达55.54 m，根据本场洪水新测的实测流量，之前定的临时水位流量关系线偏低，按照最新的临时水位流量关系线（见图4），进行高水延长，查临时水位流量关系线得水位为56.9 m。

图4 黔江武宣水文站2020年6月6日临时水位流量关系线及趋势外延线图

（2）利用中国洪水预报系统进行预报，在2020年6日10时计算出武宣站将出现最大流量约为23 600 m3/s，查临时水位流量关系线，预报水位为57.2 m。

（3）水位涨率法，依据柳江柳州水文站以上的水情分析，预计柳州站的洪峰时间为6日05时，假设武宣水文站的洪水过程于6日09时达到最大涨率，根据多年洪水场次统计，该站峰现时间一般出现在最大涨率20～24 h之后，运用水文涨率法预报出武宣站洪峰水位为56.96 m。

图5 黔江武宣水文站2020年6月6日涨率过程线预报图

综合3套方案，经“自治区-直属中心-中心水文站”三级会商，取预报水位57.0 m。自治区水文中心、来宾水文中心、武宣水文站于6月6日11时发布洪水滚动预报：预计武宣水文站将于6月7日05时前后出现57.0 m左右的洪峰水位。

3.2.3 预报效果

黔江武宣水文站实际于6月7日05时出现洪峰，水位为57.05 m，超过警戒水位1.35 m，相应流量23 700 m3/s。

本次预报黔江武宣水文站峰现时间与实际出峰时间一致，预报水位值与洪峰水位仅相差0.05 m，预报成果优良。

2020年，武宣水文站后续的3场超警洪水参考了首场洪水的预报方法，均取得较高的预报精度。实践证明，实时流量监测校正对提高预报精度有着至关重要的作用。

4 展望

（1）在黔江武宣水文站2020年的洪水预报过程中，实时水位流量校正过程只对武宣水文站高于50 m的水位、流量大于8000 m3/s建立水位流量关系。在今后的工作中，随着监测资料的不断完善，需对武宣水文站水位、实时流量、大藤峡不同的坝前水位建立相关关系，才能更直观的体现大藤峡蓄水对武宣水文站的影响，也为作业预报提供依据。

（2）实时修正。对积累几年的洪水资料后武宣水文站的预报相关图及中国洪水预报系统方案进行修正，比如相关图可建立上游合成流量水位、大藤峡坝前水位（或大藤峡预计调控水位）作为因子的关系图。

（3）随着经济社会的发展，受水利工程影响的河流愈来愈多，水文预报从业者需要不断加深水利工程对河道影响的研究，不断总结成功预报经验，完善预报方案，及时掌握大藤峡水利枢纽的蓄泄计划，才能提高受水利工程影响的水文站的预报精度和预见期，更好地为防洪减灾服务。