宿鴨湖水庫(kù)洪澇災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警研究

□ 詹繼峰(駐馬店水文水資源勘測(cè)局)

0 引言

宿鴨湖水庫(kù)位于汝河中游，是亞洲最大的人工湖，在淮河流域防汛中起著重要作用。該工程是以防洪為主，兼有灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電和生態(tài)保護(hù)等多種功能的大型平原水庫(kù)。水庫(kù)控制流域面積4498 km2，上游為山丘區(qū)（占20%），中、下游為平原（占80%），流域呈扇形分布。地區(qū)屬半濕潤(rùn)半干旱氣候，多年平均降水量為930mm；流域上游暴雨頻繁，曾是“75.8”特大暴雨中心之一。根據(jù)該流域內(nèi)的工程情況、暴雨洪水特性、洪水預(yù)報(bào)及洪澇災(zāi)害預(yù)警等，定量預(yù)報(bào)出各級(jí)洪水對(duì)水庫(kù)庫(kù)區(qū)和下游的影響。

1 流域內(nèi)工程情況

宿鴨湖水庫(kù)1958年建成，期間進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，達(dá)到了百年設(shè)計(jì)、千年校核的防洪標(biāo)準(zhǔn)。大壩壩頂高程59.30m，主壩長(zhǎng)3.42萬(wàn)m，設(shè)計(jì)水位57.39m，相應(yīng)庫(kù)容12.61億m3，校核水位58.80m，總庫(kù)容16.38億m3。溢洪道堰頂高程48.00m，共12孔(老閘5孔，新閘7孔)，最大下泄量為7700m3/s。

宿鴨湖上游有板橋、薄山2座大型水庫(kù)，板橋水庫(kù)集水面積768 km2，總庫(kù)容 6.75×108m3；薄山水庫(kù)集水面積 580 km2，總庫(kù)容5.10×108 m3。兩座水庫(kù)最大下泄流量分別為1.43萬(wàn)和8500m3/s，兩座水庫(kù)的集水面積占總流域面積的29.90%；板橋、薄山至宿鴨湖水庫(kù)的區(qū)間流域內(nèi)有老河和下宋水庫(kù)2座中型水庫(kù)。老河水庫(kù)集水面積40 km2，總庫(kù)容0.25×108m3；下宋水庫(kù)集水面積 36.10 km2，總庫(kù)容 0.16×108m3。

2 暴雨洪水特性

汝河宿鴨湖水庫(kù)以上是暴雨多發(fā)區(qū)，上游地形以山丘區(qū)為主，中下游為平原。由于該流域處于山區(qū)向平原的過渡帶，地形坡降及河道比降均較大，流域匯流速度快。暴雨形成徑流后，坡面流迅速匯集入槽，源短流急，極易形成峰高量大的洪水，洪水漲落較快。一般漲峰段歷時(shí)20h左右，48h內(nèi)洪水即可退完。洪水發(fā)生時(shí)間與暴雨一致，多發(fā)生在7、8月份，但也有少數(shù)年份發(fā)生在5、6月份。洪水和暴雨一樣時(shí)空分布不均，年際變化很大，最大年份與最小年份洪峰流量及洪量相差百倍以上。1975年最大入庫(kù)流量達(dá)到2.45萬(wàn)m3/s，1992年最大入庫(kù)流量只有39.10m3/s。

3 洪水預(yù)報(bào)方案

板橋、薄山至宿鴨湖水庫(kù)區(qū)間流域內(nèi)現(xiàn)有報(bào)汛站13個(gè)，分別是板橋、薄山、宿鴨湖3個(gè)水庫(kù)站、遂平、駐馬店2個(gè)水文站及老河、藏集、和莊、羅店、劉店、確山、和孝、下宋8個(gè)雨量站，站點(diǎn)分布基本均勻。選用1963—1998年資料系列，資料完整可靠，且流域情況變化不大。

利用由水利部淮河水利委員會(huì)2002年出版發(fā)行的《淮河流域淮河水系實(shí)用水文預(yù)報(bào)方案》中宿鴨湖水庫(kù)站預(yù)報(bào)方案部分，并補(bǔ)充了2012年以來(lái)的實(shí)測(cè)洪水點(diǎn)子，方案合格率84%，為乙等方案。在進(jìn)行區(qū)間洪水預(yù)報(bào)的同時(shí)，考慮板橋、薄山兩座水庫(kù)的泄洪，三處洪水合成后即為宿鴨湖水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)。

4 宿鴨湖水庫(kù)洪澇災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警

根據(jù)流域?qū)崟r(shí)降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)方案進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，再根據(jù)預(yù)報(bào)洪水及水庫(kù)汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算，從而得到入庫(kù)洪水總量、水庫(kù)最高水位、最大下泄流量、下泄洪水總量等，再根據(jù)上、下游農(nóng)村和城鎮(zhèn)居民分布、工礦企業(yè)分布、地形地貌等情況，預(yù)測(cè)洪澇災(zāi)害程度，包括受災(zāi)人口、面積、災(zāi)害損失等；同時(shí)提供工程出險(xiǎn)情況、洪水淹沒范圍、洪水行進(jìn)路線、需要轉(zhuǎn)移的村莊、人數(shù)等。所有信息經(jīng)專家會(huì)商后對(duì)防汛指揮部門發(fā)出預(yù)警預(yù)報(bào)，供防汛決策使用。

庫(kù)區(qū)及下游影響范圍內(nèi)基本情況見表1。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料分析，水庫(kù)庫(kù)區(qū)預(yù)報(bào)淹沒耕地面積可用如下公式計(jì)算：

Fs=4.70×(H-54.00)0.90×666.70

Fs—庫(kù)區(qū)淹沒面積（hm2）；

H—庫(kù)內(nèi)水位（m），庫(kù)區(qū)全賠高程為54m。

表1 宿鴨湖水庫(kù)影響范圍內(nèi)淹沒耕地預(yù)報(bào)誤差評(píng)價(jià)表

庫(kù)區(qū)綜合淹沒損失為12000元/hm2（包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等）。房屋淹沒損失按500元/m3計(jì)算，由于房屋淹沒后有少量還能繼續(xù)使用，因此，房屋損失率按0.70計(jì)算。

水庫(kù)下游淹沒耕地面積計(jì)算公式為（不包括垮壩洪水）：

Fx=(Q-1800)1.90/120000×666.70

Fx—水庫(kù)下游淹沒面積（hm2）；

Q—水庫(kù)最大下泄流量（m3/s），下游河道安全泄量為1800 m3/s。

水庫(kù)下游影響范圍內(nèi)綜合淹沒損失為每公頃平均1.20萬(wàn)元（包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等）。房屋淹沒損失按每平方米500元計(jì)算，房屋損失率仍按0.70計(jì)算。

本次計(jì)算采用的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均以2012年為基礎(chǔ)，考慮到社會(huì)經(jīng)濟(jì)在逐步增長(zhǎng)，人口在逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)水庫(kù)影響范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為3%，人口增長(zhǎng)率為0.80%。因此，在今后發(fā)生洪災(zāi)時(shí)，應(yīng)以2012年為基準(zhǔn)年，洪災(zāi)損失增長(zhǎng)率按3%計(jì)，人口增長(zhǎng)率按0.80%計(jì)。

根據(jù)以上公式計(jì)算，具體預(yù)報(bào)預(yù)警如下：

第一，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水<5年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深<132mm,庫(kù)內(nèi)最高水位不超過54.94m(按汛限水位52.50 m起調(diào)),可能高于全賠高程54m。最大下泄流量<350m3/s,小于下游河道安全泄量。因此，小洪水時(shí)除淹沒庫(kù)區(qū)內(nèi)少量林地及耕地外，水災(zāi)損失很小。

第二，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水達(dá)到5年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深達(dá)到132mm,3 d洪水總量約5.94億m3，水庫(kù)最大攔蓄洪量3.73億m3,削減洪峰92.8%。水庫(kù)最高水位達(dá)到54.94m(按汛限水位52.50m起調(diào)),低于居民遷移高程56.50m，庫(kù)區(qū)淹沒林地及耕地2930 hm2，淹沒損失0.35億元；水庫(kù)最大下泄流量350m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無(wú)淹沒損失。

第三，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水達(dá)到20年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深達(dá)到225mm,3 d洪水總量約10.12億m3，水庫(kù)最大攔蓄洪量7.26億m3,削減洪峰90.80%。水庫(kù)最高水位達(dá)到56.50m(按汛限水位52.50m起調(diào)),達(dá)到居民遷移高程56.50m，庫(kù)區(qū)淹沒林地及耕地7130 hm2，淹沒損失0.86億元；水庫(kù)最大下泄流量870m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無(wú)淹沒損失。

第四，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水達(dá)到50年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深達(dá)到270mm,3 d洪水總量約12.14億m3，水庫(kù)最大攔蓄洪量8.71億m3,削減洪峰86.4%。水庫(kù)最高水位達(dá)到57.05 m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫(kù)區(qū)淹沒林地及耕地8530 hm2，淹沒影響人口6.67萬(wàn)人，淹沒損失5.68億元；水庫(kù)最大下泄流量1500m3/s，小于下游河道安全泄量。因此，下游基本無(wú)淹沒損失。

第五，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水達(dá)到百年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深達(dá)到315mm,3 d洪水總量約14.18億m3，水庫(kù)最大攔蓄洪量10.62億m3,削減洪峰53.80%。水庫(kù)最高水位達(dá)到57.75 m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫(kù)區(qū)淹沒林地及耕地1.03萬(wàn)hm2，淹沒影響人口76375人，房屋153萬(wàn)m，淹沒損失6.59億元；水庫(kù)最大下泄流量5850m3/s，大于下游河道安全泄量。下游淹沒耕地3.974萬(wàn)hm2,淹沒影響人口38.41萬(wàn)人，綜合經(jīng)濟(jì)損失31.66億元。

第六，當(dāng)預(yù)報(bào)水庫(kù)上游來(lái)水達(dá)到千年一遇時(shí)，水庫(kù)以上流域凈雨深達(dá)到489mm,3 d洪水總量約21.98億m3，水庫(kù)最大攔蓄洪量14.46億m3,削減洪峰63.5%。水庫(kù)最高水位達(dá)到58.87m(按汛限水位52.50m起調(diào)),超過居民遷移高程56.50m，庫(kù)區(qū)淹沒林地及耕地1.30萬(wàn)hm2，淹沒影響人口10.6萬(wàn)人，房屋213萬(wàn)m2，淹沒損失9.02億元；水庫(kù)最大下泄流量7700m3/s，大于下游河道安全泄量。下游淹沒耕地8.11萬(wàn)hm2,淹沒影響人口74.2萬(wàn)人，經(jīng)濟(jì)損失61.68億元。

5 結(jié)論與建議

利用上述計(jì)算公式根據(jù)洪水情況、水庫(kù)水位和下泄流量，很快得出水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游淹沒范圍，初步判斷洪澇災(zāi)害損失程度，其預(yù)報(bào)誤差小于5%，對(duì)最大限度地減輕該流域洪澇災(zāi)害造成的損失有著重要意義。

當(dāng)預(yù)報(bào)宿鴨湖水庫(kù)將出現(xiàn)不同程度的洪水時(shí)，立即向防汛指揮部門發(fā)出相應(yīng)級(jí)別的預(yù)報(bào)預(yù)警信息，水庫(kù)管理局可做好充分準(zhǔn)備，按照省防指指令及水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式開閘泄洪，同時(shí)要通知下游沿河各縣防指做好抗洪搶險(xiǎn)準(zhǔn)備，啟動(dòng)相應(yīng)級(jí)別的防洪預(yù)案。