某中型水庫洪水預報方案構架

焦顯松

（安徽安慶水文水資源局，安徽 安慶 246003）

1 流域概況

1.1 流域自然地理特征

某水庫壩址位于皖西南安慶境內。壩址以上二級支流有朱灣河、北浴河和廖河，東片為朱灣河流域，面積54 km2，長11 km，北片為北浴河流域，面積40 km2，長12.50 km；西片為廖河流域，面積26 km2，長6.50 km。

壩址以上屬淺山區，以下為丘陵區。河谷兩側分布著一個個伸向河谷的低緩山脊，河槽內基巖出露者甚多，部分河底被沖積層覆蓋，但一般厚度不大，而且多為砂卵石和大塊石類，河流以侵蝕為主。流域植被覆蓋率59.80%，其中森林（喬木）占流域面積的40.20%，其次為灌木雜草、竹、茶林等。

該水庫所處流域屬亞熱帶，雨量充沛、水資源豐富、氣候溫和、無霜期長、日照充分，多年平均蒸發量600～700 mm，年平均無霜期為252 d，年平均氣溫16°～17°，極端最高氣溫40.40°，極端最低氣溫零下12.50°。年平均降水量1 550 mm，年均降雨實際變幅最高為最低的2.40倍。6、7月份梅雨季節多暴雨，8月份以后主要是臺風雨。自建站以來，非汛期也發生較大洪水。年徑流量的年際變化較大，最大年徑流量為最小年徑流量的4.70倍，容易造成嚴重的干旱和洪災。年徑流量系列中有枯水年和豐水年組交替變化形象，如1980-1983連續4年為豐水年組，而1984-1986年，1992-1994年均為枯水年組。年內徑流汛期、枯水期的起始時間不一，歷時不同，水量有大有小，徑流過程呈現不重復性，以致年內分配變化多端。

1.2 水利工程情況

流域內有小型水庫2座，總庫容55億m3，占多年平均徑流量的0.57%。

該水庫于1958年1月開工，1973年5月建成，水庫大壩建在二郎河主干上，總庫容9 177億m3，設計正常蓄水位92.00 m，相應庫容64.70億m3。

水庫樞紐工程布置包括（1）主壩、1#副壩、正常溢洪道、2#副壩、高涵、低涵、電站、灌溉渠首等組成。

主壩：為黏土心墻砂殼壩，實測大壩壩頂高程99.85 m，最大壩高為43.50 m。壩頂防浪墻高程101.20 m，壩頂寬4.50 m。

水庫調度方式為：水庫水位超過汛限水位，溢洪道全開溢洪；水庫水位超過97.66 m，2號副壩自潰泄洪。

1.3 測站概況

水庫（渠首）位于該水庫下游約2 km處，東經116°00′，北緯30°21′，壩址以下30 km處為宿松縣城。距滬蓉高速公路約21 km，距下游合九鐵路約18 km。于1971年7月設站，壩址以上流域面積120 km2。測驗項目有：流量（灌溉水量）、水位、雨量等。流域上游有葉家畈（遙測）雨量站作為上游配套雨量站，某水庫以上站點及河流水系分布圖見（圖1）。

圖1 某水庫壩址以上站點及河流水系分布圖

2 方案編制

2.1 資料情況

選用1991-2010年共20次雨洪資料。

2.2 產流方案

采用降雨徑流相關圖（P+Pa～R），根據實測點據分析計算點繪定線如圖2。對方案進行統計分析，總點據20個，合格點16個，合格率為80%，屬乙等方案（表1）。

圖2 水庫p+pa-R相關關系圖

2.3 匯流方案

2.3.1 單位線

用990626一場洪水分析了時段長為2 h的1條單位線。并用該次洪水分析了一條時段長為2 h的徑流分配過程線（圖3）。

圖3 水庫時段長為2 h的徑流分配過程線圖

2.3.2 主降雨和入庫洪峰流量關系

用分析計算的20個點據，以T為參數，點繪主降雨P主和入庫洪峰流量Qm入，其中有效降雨歷時T約占總降雨量80%的降雨之集中歷時。建立二條相關曲線，即：Ⅰ線為T<12 h使用，Ⅱ線為T>12 h；供實際預報時使用。相關圖見圖4。

圖4 水庫P主～Q m入相關圖

2.3.3 主降雨P主和入庫洪峰流量Qm入精度評定

對歷史數據進行統計分析，分析總點據20個，合格點14個，合格率為70%，為乙等方案。水庫入庫洪峰流量預報成果及精度評定表見表2。

表2 水庫入庫洪峰流量預報成果及精度評定表

2.3.4 泄量關系曲線

正常溢洪道為WES-I實用型，孔口寬度為30 m，當壩上水位超過90.00 m時，溢洪道開始泄洪，泄量采用公式（1）計算。

式中：Q：流量，m3/s；C：系數 對鉛直面取C=1.0；M：實用堰流量系數，取值范圍為0.432～0.502；e：側收縮系數，取值范圍為0.988～0.911；λ：為淹沒系數=1.0；B：閘孔寬度；G：重力加速度，m/s2；H0：堰上水頭。

3 實例分析

2021年8月，水庫上游控制站葉家畈主降雨自8月10日22時開始降雨，在11日18時降雨終止。歷時20 h，時段總降雨量P為118.50 mm，由于前期僅8月10日有降雨量4 mm，前期降雨計算時段15 d基本無雨。計算結果p+pa為128.50 mm，相對應徑流深51.50 mm，折合蓄水量618億m3。此次洪水起漲庫水位自8月11日6時起漲，起漲水位86.26 m，對應水庫蓄水量42.10億m3。經計算，本次降雨后，蓄水總量為48.30億m3。該時段水庫下泄流量為0，所對應水庫水位經計算將達到87.94 m，實測水庫水位87.90 m。預報結果和實測數值符合規范要求。

此次時段總降雨量118.50 mm，總降雨歷時20 h，其中主降雨92.50 mm，有效降雨歷時7 h，期間為持續性降雨過程，依據圖2可計算的最大入庫洪峰流量81 m3/s。該水庫下游30 km處為宿松水文站，實測洪峰流量324 m3/s，經面積比擬計算壩址處入庫洪峰流量為87.70 m3/s。2種方法計算結果相差6.70 m3/s；相對誤差7.60%（以宿松洪峰流量實測這段壩址斷面為對比標準）。經圖2推算入庫洪峰流量，該預報因子精度符合要求。水庫“210811”洪號洪水預報精度統計表見表3。

表3 水庫“210811”洪號洪水預報精度統計表

4 結語

以上分析顯示，該水庫洪水預報方案構架經過歷史資料和實測預報結果驗證其方案構架思路的正確性，水庫場次洪水位及入庫洪峰流量預報因子均符合規范要求。在實際洪水預報中需要及時掌握水庫調度情況，并積極構架新安江模型，進行多方案互相佐證驗證，進一步提高水庫預報進度，為該水庫的安全運行提供夯實的水文情報預報基礎。為適應水庫特殊的工情要求，應積極補充構架水文多因子預報方案，包含水庫洪水位峰險因子，其分析研究還有待于在未來的工作中去進行。