水平衡數據統計在麻家邊水庫調度運行中的應用

李新寬

（金堆城鉬業集團有限公司,陜西 渭南 714102）

1 前言

實時雨情、降雨量、降雨強度、降雨持續時間、河道實時水情、水庫過程水位、泄洪時間、下泄流量、取水量等數據是水庫運行中產生的基本數據,通過數據的統計分析,可以建立流域年降雨總量與年入庫總量、不同雨量等級的降雨與單次入庫水量、不同雨量等級降雨入庫周期和前期時段入庫強度等關系模型。

通過多年數據統計分析,從中發掘水庫滿足防汛和供水功能、更好地實現水平衡情況下,形成汛期一定時段、一定雨量等級雨情、相似運行水位和防洪庫容下的防汛應對策略和泄洪模式,以更好發揮水庫興利效益。尤其在主汛期和汛期結束前,在汛限水位以下尋求更穩妥、更可靠的水位控制和預泄策略,得到更加優化的蓄水策略,確保汛期防汛安全和冬春季供水保證率。

2 現狀簡介

2.1 水庫水文技術參數

麻家邊水庫壩址以上流域62.4 km2,河長12.4 km,由東坪和西坪兩條支溝匯合而成,主河道除東、西坪等地較為開闊外,均為峽谷,流域形狀呈扇形,河道比降達20‰。壩址以上流域屬秦嶺山地,海拔高度在1200 m~2100 m之間,最高達2645 m,植被覆蓋良好,平時水流清澈,泥沙侵蝕輕微。

自1961年有觀測記錄以來,年降雨量為483 mm~1173 mm,年平均降雨量826 mm,6月~9月多年平均降雨量占全年的64%以上,7月~9月為暴雨集中頻發期,主汛期明顯。

表1 水文工程技術參數表

2.2 水庫工程技術參數

表2 工程技術參數表

續表2

由于受西太平洋副熱帶高壓、冷暖空氣及其特殊地形影響,在汛期容易形成暴雨。蒿坪川暴雨具有籠罩面積小、歷時短、強度大的特點。洪水具有峰高、量小、單峰多、復峰少,過程線尖瘦、漲落迅猛等特點。

2.3 歷史災害

1996年8月,水庫控制泄流,致使庫水位于8月1日急劇上升至歷史較高水位1129.74 m,洪水翻溢洪道閘門頂而過。

2010年7月22日~24 日,降雨量高達115.3 mm。強降雨造成蒿坪川河水暴漲,水庫上游洪峰流量超500 年一遇校核洪水,水庫壩前水位荷載超過弧形閘門設計荷載,洪水沖壞溢洪道弧形閘門,一路下泄,沖毀任家灘村、武坪村180 多間房屋,淹沒及過水農田約270 畝。

3 水平衡數據分析

通過對近5年麻家邊水庫實時雨情、降雨量、降雨強度、降雨持續時間、河道實時水情、水庫過程水位、泄洪時間、下泄流量、取水量等數據統計分析,從中發掘水庫年入庫流量和流域內降水總量之間的比例關系,可以判斷出在某一時段全年累計降雨量和該時段入庫總量的長期比例關系,根據大概率的當前年降雨總量入庫總流量的比例關系推斷后期大概率還會入庫的總水量,同時結合不同雨量等級的降水情況,參照不同雨量等級情況下,利用已有大數據確定降雨后24 h和48 h入庫流量,確定單次降雨的強度、降雨匯流入庫時間、降水洪峰入庫時間、降雨入庫持續時長、雨量總的入庫時間等,同時何時水庫騰庫容量、排洪時間等段。從而實現水平衡情況下,形成汛期一定時段、一定雨量等級雨情、相似運行水位和防洪庫容下的防汛應對策略和泄洪模式,以更好發揮水庫興利效益。

表3 年入庫量與流域降水量關系表

通過對近5年以來麻家邊水庫上游流域內逐年流域內月面平均降水量和全年累計降水量、流域內年降水總量、泄洪量、可蒸發量/實際蒸發量、取水量的分析,得出麻家邊水庫流域內全年降水總量和全年入庫總量的比例關系平均值約為45.71%,各年份平均值偏移在1.84%~4.81%之間,規律性較強。加強和重視水庫實時雨情、降雨量、降雨強度、降雨持續時間、河道實時水情、水庫過程水位、泄洪時間、下泄流量、取水量等數據采集分析,對更大數據進行分析計算,不斷優化比例關系。即可根據流域年度累計降水量、本次內已累計降水量、短期雨情預報和后期水量需求計劃動態調整防汛應對策略和泄洪模式。

表4 流域降水量與入庫總量關系

4 降雨量與24小時入庫比例

麻家邊水庫自動水雨情監測系統在麻家邊水庫上游流域內設置有水庫大壩、陳家院、蜈蚣臺、八里坡、北坡、白家溝等6處自動雨量站,用于對水庫上游流域降雨情況進行實時監測。

通過對主汛期不同雨量降雨等級情況下流域內降水總量、24 h和48 h入庫總水量（泄洪量、可蒸發量/實際蒸發量、取水量）的對比分析,得出麻家邊水庫大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨降雨等級情況下24 h內入庫流量約為流域內降水總量的1.08%、7.74%、52.07%、61.85%,48 h內入庫流量約為流域內降水總量的1.37%、15.82%、61.99%、98.78%。即隨著降雨等級的提高,尤其大暴雨以上級別的降雨會出現降雨量大、入庫量大、入庫迅速等特點。

當流域內出現大暴雨和特大暴雨的預報或預警前務必持續開啟泄洪設施,提前預泄,合理低水位運行,雨中根據累計降雨量、短期雨情動態調整防汛應對策略和泄洪模式,雨后根據后期入庫流量預期和水量需求計劃及時調整應對。

圖2 7月10日~11日時段6雨量站降雨量與入庫流量

圖3 7月22日~23日6雨量站時段降雨量與入庫流量

圖4 8月19日~20日6雨量站時段降雨量與入庫流量

表5 雨量等級評定 單位：mm

5 結語

中小型水庫年入庫量與流域降水量關系,主汛期不同降水等級下的24 h和48 h流域降水量與入庫總量關系,是以時間和空間的分析辦法,以數據統計為基礎,得出的大概率宏觀管理辦法,需要更長時段數據的有效采集。

在水庫運行管理過程中,務必確保水庫實時雨情、降雨量、降雨強度、降雨持續時間、河道實時水情、水庫過程水位、泄洪時間、下泄流量、取水量等數據采集的及時性和準確性,為后期分析和計算提供條件,為更合理、科學的水庫運行調度奠定基礎。