发挥水文预报在防洪减灾中的作用探索

摘要：水文预报是利用已知的水文要素做出科学预测并发布预报的技术，应用于国民经济、企业生产和水库调度等领域。水库利用防洪库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，库存水量发电，达到兴利除害的目的，利用水文预报的成果，开展水库调度，防洪减灾的效果显著。现结合生产实际情况，充分说明水文预报在防洪减灾方面的作用。

关键词：水情水调系统洪水水文预报水资源利用水库调度梯级调度

ExplorationontheRoleofHydrologicalForecastinginFloodControlandDisasterReduction

QUGuixiang1SONGMengbo2GUOGuanjun1

1.ChongqingFulingWaterResourcesDevelopmentCo.，Ltd.，Chongqing，408000China;

2.ChangjiangInstituteofTechnology，Wuhan，HubeiProvince，430200China

Abstract：Hydrologicforecastingisatechnologythatmakesscientificforecastandpublishesforecastbyusingknownhydrologicelements，whichservesthefields ofnationaleconomy，enterpriseproductionandreservoirregulation.Thereservoirusesthefloodcontrolstoragecapacitytostoreflood，reducethefloodpeakflowintothedownstreamriver，andstorethewatertogenerateelectricity，soastoachievethegoalofpromotingbenefitsandeliminatingharm.Utilizingtheresultsofhydrologicalforecastingtocarryoutreservoirscheduling，floodcontrolanddisasterreductionhaveachievedsignificantresults.Basedontheactualproductionsituation，theroleofhydrologicalforecastinginfloodcontrolanddisasterreductionhasbeenfullyexplained.

KeyWords：Hydrologicaldataandwaterregulationsystem;Flood;Hydrologicalforecast;Waterresourcesutilization;Reservoirregulation;Cascadescheduling

水情系统野外遥测设备收集流域内雨水情，水调系统整理和计算水库的入出库流量，水文预报是利用已知的水文要素做出科学预测并发布预报的技术，应用于国民经济、企业生产和水库调度等领域。

水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一，在山区河流上，修建大坝，形成人工水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，利用水库水量发电，达到兴利除害的目的。下面结合实际情况，探讨水文预报在石板水电站水库防洪减灾中作用。

1石板水电站概述

1.1流域概况

龙河流域位于重庆东南部，东靠湖北省利川市，南与彭水县和武隆县交界，西与涪陵区毗邻，北接万州区和忠县，全流域包括石柱和丰都的28个乡镇。

龙河是长江上游右岸的一级支流，位于重庆市石柱土家族自治县和丰都县境内。上源分为南北两支流，两条支流在石柱土家族自治县的桥头镇华头咀处汇流后，自东北向西南流，绕石柱县城半周，至丰都县廖家坝以下向西北流，在丰都新县城旁注入长江。龙河河道全长

161km，流域控制集水面积2810km2。龙河流域干流上自上而下建有藤子沟、牛栏口、石板水、鱼剑口4座水电站。

1.2工程基本情况

石板水电站工程位于长江上游右岸龙河干流上，是以发电为主，兼有养殖和防洪等效益水资源工程，无灌溉和航运任务。石板水电站是龙河规划中推荐的近期优先开发工程，是该河梯级开发中落差最为集中、开发条件最好的一级，电站采用建坝壅水与长隧洞引水混合式开发。石板水是牛栏口电站的下一级电站，距牛栏口大坝20km，距下游鱼剑口大坝18.9km，控制面积1640km2，总装机容量115MW，总库容1.07亿m3，水库为季调节。工程从1992年开工，1993年12月开始坝基砼浇筑和进入主体工程施工。1996年9月第一台机组发电，1997年大坝基本完工，1998年1月建成投产发电。

石板水电站主要水工建筑包括挡泄水建筑物、右岸引水系统和厂区枢纽三大部分。挡泄水建筑物由左、右岸挡水坝段、河床中部的溢流坝段、中孔坝段组成。

溢流坝段，长83.0m，设5孔12m×13.5m（宽×高）坝顶溢流表孔，采取挑流消能方式，堰顶高程467.0m；中孔坝段，为一断面3.5m×6.0m（宽×高）的坝身泄水孔，底板高程420.0m，包括压力进水口、明流段及挑流鼻坎，泄水时，水流通过尾部弧形边墙及挑流鼻坎泄入下游河床。

厂区枢纽：由主厂房、副厂房、升压站、办公生活设施和永久公路等工程组成。电站最大水头229.2m，设计水头200m，引用流量64.7m3/s，安装4台水轮发电机组，总装机115MW。

1.3流域水文特性

龙河流域位于四川盆地边缘，属亚热带湿润气候区，具有春雨，伏旱，秋雨绵绵，冬季干燥等气候特点。流域多年平均降水量1049.6m，雨季从4月延续至10月，降水量约占全年降水量的85.0%，12月至次年2月是流域少雨季节，其降水量约占全年降水量的5.39%。降水量年际变化较大，最大年降水量1403.0mm（1982年），最小年降水量720.5mm（2001年），相差达1.95倍[1]。

龙河流域洪水由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致。每年4—9月为汛期，较大洪水多发生在5—8月，而年最大洪水多发生在6—7月。由于河道的坡度较大，汇流快，洪水过程具有峰高量大，陡涨陡落，过程较短的特点。

1.4下游保护对象

石板水库下游保护对象主要为石板水电站厂房、鱼剑口电站大坝及厂房、龙河镇、三建乡、双路镇安宁场、雪玉洞风景区等沿河房屋及桥梁。经现场查勘，马良电站拦河坝和雪玉洞景区峡谷龙桥以及三建乡场镇上游跨河桥梁已冲毁，河道中有大量建筑废料，部分建筑直接修建在河道中，有碍行洪。其中，雪玉洞风景区、鱼剑口电站大坝及厂房属重点保护对象。

1.汛期控制运用水位介绍

石板水水库电站初设阶段，主要以发电为主，兼有养殖和旅游功能，石板水电站原设计正常蓄水位480.0m，水库正常蓄水位以下库容1.054 ;7亿m3，调节库容０.7693亿m3，水库原设计未专门设置防洪限制水位，未专门预留防洪库容。2016年7月19日，龙河流域发生了特大暴雨，同时随社会经济的发展，石板水水库下游建有小电站、雪玉洞风景区和铁路桥。结合到下游三建老场镇、雪玉洞景区现状防洪标准较低，考虑通过石板水电站控制泄量、预留防洪库容，为满足下游河道防洪要求，要求在遭遇20年一遇洪水时，水库控制下泄流量为2550m3/s，使得下游河道三建乡、雪玉洞景区防洪标准提高至20年一遇。

当水库控制泄量2550m3/s、起调水位为477.7m时，防洪高水位为480.0m，水库起调水位较正常蓄水位低2.3m。为满足下游防洪要求，拟定石板水电站汛期控制运用水位为477.7m，相应库容9694万m3，水库防洪库容为853万m3。

2.水文预报在水库调度中的防灾减灾作用

水文预报的目的和对象不同，可有多种方法。河流预报根据河道上游实测的洪水过程预报下游的洪水过程，常用的方法是河道洪水演算马斯京根法，有时也可采用更为简易的相应水位（流量）法。而流域预报可根据流域上实测的降雨资料预报流域出口或某一断面的流量过程，预报的方法，在产流方面常用降雨径流相关图。在汇流方面常用单位线。现在的发展方向是应用流域水文模型。

对于龙河流域，利用传统水文预报方法，结合流域的水文情况特性，产流预报采用降雨径流相关法，汇流预报采用概化三角形模型[2]。利用多年的洪水分析资料，制定出降雨径流相关图，推算概化三角形中的五点比例系数。当然该方法对预报人员的经验要求较高，且需要预报人员有较长时间的工作经历，可移植性不大。虽该水文预报方法有些粗陋，且简单，但对于石板水水库调度够用，能解决实际生产问题。为合理利用水资源提供有力保障。

水文预报是水库调度的前提，只有高精度的水文预报，才能做出合理的水库调度，减少水库的防洪灾害。水库调度的目的是兴利除害[3]，对于水电企业来说，兴利就是多发电，发电量关系企业的生存与效率；除害就是削减洪峰，水库发生泄洪时，让洪水平稳通过下游河段，汇入长江，避免水库坝址下游洪水陡涨陡落，造成不必要的洪涝灾害，产生社会经济效益[4]。

3.实例分析

3.1石板水水库2015年“6·2”洪水

2015年6月1—4日，龙河流域发生了连续降雨天气过程，本次降雨从6月1日5：00开始，4日16：00基本结束，石板水水库坝址以上累计面雨量为95.9mm，石板水水库坝址以流域上来水量10581万m3，其中入库水量6411万m3，因降雨历时较长，且主雨时段有间歇，流域发生了复式洪水。石板水水库最大入库洪峰流量为736m3/s，洪水过程如图1。2015年“6·2”洪水发生前起调水位较低，气象预报超前，在降雨之前，及时发布洪水趋势预报，响应相应措施，联系电网调度中心，电站满负荷运行，消退库存水量，腾出库容，导致本次洪水未发生泄洪，水资源利用率100%。

4.2石板水水库2016年“7·19”洪水

2016年7月19日，龙河流域发生了50年一遇的洪水，当日白天8h内石板水坝址至牛栏口坝址区间面雨量达157mm，牛栏口坝址至藤子沟坝址区间面雨量达110mm，本次降雨属于特大暴雨。石板水水库最大洪峰流量为4800m3/s，达到设计洪水标准（50年一遇），最大泄洪流量为4184m3/s，洪水过程如图2所示。

此次洪水前，龙河流域已发生了多次洪水过程，2016年7月19日石板水水库大坝8时水位477.58m，水库水位处于高水位运行。暴雨发生前，未收到流域内的气象预报，降雨具有突发性，短暂性。洪水过程特征尖瘦，起涨快，3h起洪，陡涨陡落。由于洪水的预见期短，洪水预报误差大，导致下泄流量偏大，但削减洪峰流量600m3/s，下泄洪水给水库下游造成了不可估量的经济损失，同时给企业带来了一定社会负面影响。

4.3石板水水库2021年“8·11”洪水

2021年8月8日，气象部门预测未来两天龙河流域有大暴雨发生，当地政府强制下令，要求石板水水库水位从正常蓄水位降至堰顶高程，水位降幅13m，腾出库容4207万m3，拦蓄洪水，削峰错峰，出库流量控制在下游河道安全行洪能力之内，减少洪水对下游人员和财产损失。2021年8月9日22时，龙河流域暴雨如期而至，6h内流域累计降雨量达到80mm。暴雨发生后，针对降雨特性，及时开展实时洪水预报，利用已建立好的龙河流域API模型，由于2021年8月8日前流域刚发生暴雨过程，此时土壤已接近饱和，流域前期影响降雨Pa已趋于最大，预测流域净雨量70mm，本次降雨石板水水库坝址以上来水量11480万m3，其中，藤子沟坝址到石板水坝址区间来水量6660万m3，未来三天石板水水库入库水量6000万m3；建立好的概化三角形模型，确定洪峰系数在本次三日洪量的比例值，预测本次洪水过程的最大洪峰流量2300m3/s，依以上预报，本次洪水期间，石板水水库仍会发生弃水。此时，石板水水库协调上游藤子沟水库，开展联合梯级调度，建议藤子沟未来三天不发电，拦截部分洪水，最终石板水水库最大洪峰流量为2500m3/s，洪水期间水库最大泄洪流量为245m3/s，削峰率90%，洪水资源化约90%。避免下游的洪涝灾害，社会经济效率显著，洪水过程如图3所示。

4.4洪水调度总结和分析

洪水预报主要包括洪水特征三要素（次洪量、洪水过程、洪峰流量及峰现时间）[5]，预测洪水特征的准确性，直接决定洪水预报的精度，同时也影响水库调度的成功与否，分析历年洪水调度情况，不难总结出预报精度直接影响水库调度成果。通过分析以上比较有代表的三场典型洪水，洪水的次洪量与土壤前期雨量影响的因素、降雨量、降雨历时和降雨强度等有密切关系，洪峰流量主要受降雨量和降雨强度影响。

洪水预报可以直接影响水库调度的下泄流量，减轻下游的防洪压力，同时也可以增加企业的经济效率。如何提高洪水预报精度，保证石板水水库平安度汛，可以加密野外雨量遥测站密度，开展人机互动模式，建立多种洪水预报方案，同时开展预报预测，通过对比分析，预报人员择优选择其中之一[6]。

流域上游已设有国家基本水文站石柱水文站，收集石柱水文站的水位流量，建立石柱流量与入库流量的关系，开展上下游断面的相应流量预报。由于受牛栏口下泄流量的影响，此方法洪水预报效果不佳，在洪水滚动预报中，只能作为备用方案。

石板水水库调度主要包括防洪调度和发电调度，发电调度受电网供需关系的控制，防洪调度与洪水预报有密切的关联，洪水预报是防洪调度的前提。水库调度直接关系企业的效率和社会影响，只有科学的水文预报和水库调度，才能保证企业和社会的双赢，否则，人为的洪灾将会发生[7]。

通过对以上3场典型洪水分析，分析具体结果如表1所示，分析数据不难表明，水文预报对石板水水库调度的效果有显著作用，且减少了水库的洪涝灾害。

5结语

（1）积极与气象部门合作，收集实时天气信息，提高洪水预报的预见期。

（2）应提高水文预报的精确性和可靠性，加强水文预报工作研究，降低洪水灾害的危害性，避免水库调度的洪涝灾害。

（3）开展流域内梯级水库的联合调度，洪水发生前应预泄，洪水期间可以错峰调度，洪水后期拦蓄尾洪。

（4）汛期，控制好汛期控制运用水位，合理利用动态的防洪限制水位，对水库调度有不可估量的作用，能缓解水库防洪和兴利的矛盾。

（5）起调水位对于水库调度有举足轻重的作用，控制好起调水位，可以避免不必要的洪灾。

（6）重视历史洪水的分析，在水文资料中探索龙河流域的水文规律，实时率定现有的水文参数。

参考文献

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