“蘇迪羅”臺風暴雨洪水及防洪調度分析

吳佳琦

（福建省溪源水庫管理處,福建 福州 350007）

1 水庫概況

福建省溪源水庫是一座以防洪為主,兼顧供水和發(fā)電的綜合性水利樞紐工程,水庫總庫容為2428萬m3,本水庫工程規(guī)模為中型,工程等別為Ⅲ等工程。壩體為拋物線雙曲變厚拱壩,按100 年一遇洪水設計,1000年一遇洪水校核。水庫主汛期7月11日~10月15日,汛限水位85.2 m,防洪高水位104.60 m,防洪庫容1323萬m3。次汛期4月1日~7月10日,汛限水位88.0 m。水庫供水水位85.2 m,正常蓄水位97.0 m,死水位64.0 m。

2 臺風基本情況

2015 年第13 號超強臺風“蘇迪羅”8月8日4時40分在臺灣花蓮附近登陸,之后橫穿臺灣島并于8月8日22 時10分在莆田市秀嶼區(qū)沿海登陸,登陸時為臺風等級。

3 雨情

受“蘇迪羅”臺風外圍環(huán)流影響,8月8日開始溪源溪流域普降暴雨。水庫壩頭以上流域平均過程降雨359 mm,其中過程最大雨量為里洋站418 mm,24 小時最大降雨為里洋站385 mm（8月8日5∶00~8月9日5∶00）。降雨時段主要集中在8日14∶00至9日5∶00。

4 水情

受本次強降水過程的影響,壩頭水位從8日17∶00開始上漲,并于9日9∶30達到最高水位101.70 m,因強降雨時段集中,本次洪水峰形尖瘦,呈現雙峰狀,8月8日20∶00 出現洪峰896 m3/s,達到10年一遇洪水標準。24小時洪量為2547 萬m3,超過30 年一遇洪水標準（P=3.3%,W48=2540萬m3）。洪水過程洪量為2856 萬m3,過程水庫最大攔洪量1404 萬m3。

5 洪水預報及誤差評定

本次洪水期間,水情自動測報系統(tǒng)運行正常,預報水庫壩頭站洪峰流量是829 m3/s,峰現時間為8日21∶00,入庫水量為2548 萬m3。經統(tǒng)計,此次洪峰預報精度為92.5%,峰現時間誤差為1小時,預報值比實際入庫延遲。洪量預報精度為89.2%。2015 年“蘇迪羅”臺風水庫壩頭站入庫洪水特征值及預報成果見表1。水庫壩頭站入庫洪水預報過程線見圖1。

圖1 水庫壩頭站入庫洪水預報過程線

表1 2015年“蘇迪羅”臺風水庫壩頭站入庫洪水特征值及預報成果一覽表

6 調度過程

6.1 預先騰庫,及時報汛

從臺風“蘇迪羅”生成開始,水情調度人員實時監(jiān)測臺風動向,根據衛(wèi)星云圖及雷達圖,水庫從8月7日開始騰庫放水,將水位降至汛限水位以下6 m,8月8日16∶00達到最低水位79.44 m,增加約260 萬m3防洪庫容,為迎接臺風做好準備。

8月8日14∶00開始溪源溪流域普降大到暴雨,壩頭水位從8日18∶00開始快速上漲,最大一小時漲幅達到5.28 m（19∶00~20∶00）。隨著水情的不斷變化發(fā)展,調度值班人員根據洪水預報和實時調度成果,及時按省防汛辦的要求,向有關部門報告洪水預報和實時水情信息。據不完全統(tǒng)計,本次洪水共向省防辦實時報汛60 多次,特別是8月8日20∶30向省防辦匯報入庫洪峰流量將超過880 m3/s,可能達到10 年一遇的標準,對成功抗御本次超標洪水、減少洪災損失起到了重要作用。

6.2 密切配合、精心調洪

“蘇迪拉”臺風洪水調度由溪源水庫自我調度和省防辦統(tǒng)一調度兩部分組成。8月8日22∶00以前的洪水過程,由水庫自我調度,8日18:50 開始逐級加大流量泄洪,20∶00 達到出庫流量110 m3/s,21：00 達到當時允許最大出庫流量120 m3/s。20∶00入庫出現洪峰流量896 m3/s,經水庫調節(jié),最大出庫流量120 m3/s,削峰86.6%。洪峰過后水庫水位快速上漲,預計23∶00水位將超過97 m,此時調度值班人員根據閩侯縣氣象局的暴雨預報,預測水庫可能出現入庫洪峰流量達到1190 m3/s（20 年一遇）的洪水,因此向省防辦建議在當前出庫120 m3/s的基礎上逐步加大總出庫到260 m3/s,以更有效利用水庫防洪庫容,此后調度權上交給省防辦。省防辦接管調度后,經研究同意出庫流量按260 m3/s的建議,水庫堅決服從省防辦的統(tǒng)一調度,密切配合,及時按調度令啟閉閘門調節(jié)洪水,于22∶15 開啟溢洪道3#、5#、2#閘門至98 m高程,9日2∶15分開啟溢洪道1#、5#閘門, 9日3∶00出庫流量達到260 m3/s。隨后收到下游候官排澇站通知將于9日6∶00關閉侯官水閘閘門,水庫及時調整出庫流量,于5∶20關閉溢洪道閘門1#、5#,6:30 關閉溢洪道3#、5#、2#閘門,出庫流量減小為70 m3/s,此時候官排澇站內江水位依舊高于外江水位,水庫接到候官排澇站通知,為保障水庫泄洪將保持候官水閘閘門開啟狀態(tài),水庫于8月9日9∶30重新開啟溢洪道3#、5#、2#閘門,出庫流量達200 m3/s,有效控制水庫上漲水位。庫水位于9日9∶30達到最高水位101.70 m,隨后開始緩慢下降,至9日20∶30水位達到97.80 m。為防止水位陡降產生的庫岸崩塌,水庫于9日20∶30減小流量泄洪,關閉溢洪道3#、5#、2#閘門,出庫流量減小為60 m3/s。9日23∶00收到閩侯縣氣象局氣象預報通知,全縣9日夜間局部仍有大雨到暴雨,經商省防指,水庫于8月10 日00∶00再次加大出庫流量達120 m3/s,壩頭水庫逐漸下降,至8月10日9:00,水位達到93.58 m,此時入庫流量為20 m3/s,水庫減小流量泄洪,于8月10日9∶00 出庫流量減小到70 m3/s,壩頭水位于8月11日14∶00 降到汛限水位85.2 m,本次洪水調度過程隨之結束。

6.3 攔洪削峰,大大減輕下游大學新校區(qū)防洪壓力

“蘇迪羅”臺風期間,暴雨強度大,洪水洪峰大、洪量大,溪源水庫與下游防洪形勢異常嚴峻。針對此防洪形勢,本次特大洪水調度中,積極采用“預泄”方式,在洪水起漲段進行騰庫,以壓低調洪水位以增加防洪庫容攔洪削峰,取得了很好的防洪效果,為下游的防洪減災發(fā)揮了重要的作用。本次洪水于8 日20∶00出現洪峰流量896 m3/s,經調節(jié)后水庫最大出庫流量為9日3∶00的260 m3/s,削減洪峰636 m3/s,削峰率為71%,成功地把10 年一遇洪峰削減為2 年一遇,在確保大壩安全渡汛的同時,極大地減輕了下游地區(qū)大學新校區(qū)的防洪壓力。

7 調度存在的問題和建議

本次洪水最大洪峰頻率達到10年一遇、24小時洪量超過30 年一遇,能夠戰(zhàn)勝本次特大洪水,首先得益于各級領導高度重視、準備充分,組織有序；其次,水庫水情調度預報系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,及時準確地提供了調度決策所需的大量信息,但是在調度過程中仍存在以下不足：

1）本次洪水過程中,溪南及大清坑雨量站數據長時間中斷,暴露出遙測站點設備老舊的問題。水雨情遙測站點運行已12年,設備故障頻發(fā),臺風暴雨過程中,經常出現數據傳送丟失、緩慢的情況,給預報調度帶來極大的難度,建議臺風后加快水雨情站點升級改造進度,保證水情遙測系統(tǒng)數據準確無誤。

2）調度過程中出現電力、網絡、通訊中斷的情況。下游8個廣播預警站點,在洪水調度過程中,5個廣播預警站點因外電中斷導致短時間離線,水庫泄洪時無法及時播放預警通知,建議在臺風前在站點加裝備用電池供電,確保水庫泄洪安全。受外部因素影響,庫區(qū)出現網絡中斷、通訊中斷情況,建議加快購置室內衛(wèi)星電話,保障臺風期間通訊通暢。針對此類問題應編制應急預案,確保調度過程中應急處置得當,保障設備正常、通訊正常。

3）福州大學城溪源溪流域洪水預警報系統(tǒng)老舊,運行緩慢,不滿足設備兼容及防汛調度需要,急需升級改造。建議臺風后加快改造進度。

4）洪水預報系統(tǒng)參數需要重新調整,進行技術升級改造和完善,提高系統(tǒng)的整體精度和實用性。

5）溪源水庫采取“預泄騰庫攔洪削峰”方式進行洪水調度,可以一定程度減輕工程和下游的防洪壓力,但水庫的調洪能力非常有限,不能完全依賴水庫調洪。建議加快“二洞”建設,將溪源水庫50年一遇洪水直接排入閩江,實現高水高排,大大減輕溪源水庫防御超標準大洪水的壓力,也將提高上街鎮(zhèn)、大學城區(qū)域的防洪排澇標準。

8 調度運行經驗

1）扎實做好汛前各項準備工作。汛前及時組織編制防洪調度運用計劃并報批,完善細化防汛搶險應急預案,加強設施設備檢修,加強防汛物資儲備,加強流域情況巡查,加強防汛綜合演練,做到責任明確、規(guī)范有序、反應迅捷,確保防汛工作有效有序進行。

2）高度重視水庫泄洪放水安全。溪源水庫將泄洪放水安全作為防汛調度工作的重中之重。一是建立健全《水庫放水管理辦法》《水庫泄洪放水預警方案》等泄洪安全規(guī)章制度,泄洪放水操作嚴格按制度執(zhí)行；二是預警到位,泄洪放水前按規(guī)定通知下游相關單位,水庫下游設置8個廣播預警站點和2個警報站點,每次放水前提前兩個小時播放放水通知,并對水庫下游河道進行巡查,加強使用車載廣播進行放水預警；三是加強宣傳,每年汛前組織進村入戶發(fā)放泄洪安全宣傳單及防災指南,并聯(lián)合相關高校等單位普及防汛知識,提高防汛安全意識。

3）強化利用氣象雷達科學調度。溪源水庫流域面積小,屬山區(qū)性河流,洪水暴漲陡落,匯流時間短,防洪壓力大,為做好防汛調度工作,我們時刻關注天氣預報,密切掌握水雨情變化,除了充分發(fā)揮水雨情遙測預報系統(tǒng)的作用,還要密切關注氣象雷達圖,提前研判雨量,估算入庫水量,提早泄洪放水,騰出更多庫容,爭取更多調度時間,化被動調度為主動調度,為科學合理調度提供決策依據。

4）不斷加強洪水優(yōu)化調度研究。隨著社會發(fā)展,水庫下游行洪環(huán)境在不斷變化,如：邱陽河開通、溪源江河道整治,下游沿河兩岸修建了景觀、駕校及休閑娛樂場所等等,這都要求我們不斷加強洪水優(yōu)化調度研究工作,平時注意收集有代表性場次降水情況、洪水入庫情況,查找規(guī)律,建立雨量、入庫流量的關系曲線,對于歷年的典型洪水過程要反復學習、重點研究,總結調度過程中好的做法和經驗,為日常洪水調度提供準確可靠的依據,做到調度時心里有數。

9 結論

水庫的防洪調度工作是一項綜合性復雜的工作,需要參考的因素很多,如：上游降雨來水,未來天氣預報,水庫大壩工況,下游防洪排澇能力等等,而溪源溪流域更是聚集幾乎大部分不利水利要素,流域上游山洪暴漲暴落、下游流域防洪排澇標準低,外江（閩江）易受水口水庫放水及高潮位頂托影響。溪源水庫作為溪源溪流域防洪排澇體系的關鍵點,預報調度工作尤為重要,“蘇迪羅”臺風的洪峰、洪量超過10年一遇,特別是洪量達到30年一遇,是非常典型的洪水,值得認真分析研究,為未來溪源水庫的防洪調度工作提供充分依據。