發揮水文預報在防洪減災中的作用探索

摘要：水文預報是利用已知的水文要素做出科學預測并發布預報的技術，應用于國民經濟、企業生產和水庫調度等領域。水庫利用防洪庫容攔蓄洪水，削減進入下游河道的洪峰流量，庫存水量發電，達到興利除害的目的，利用水文預報的成果，開展水庫調度，防洪減災的效果顯著。現結合生產實際情況，充分說明水文預報在防洪減災方面的作用。

關鍵詞：水情水調系統洪水水文預報水資源利用水庫調度梯級調度

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

水情系統野外遙測設備收集流域內雨水情，水調系統整理和計算水庫的入出庫流量，水文預報是利用已知的水文要素做出科學預測并發布預報的技術，應用于國民經濟、企業生產和水庫調度等領域。

水庫是我國防洪廣泛采用的工程措施之一，在山區河流上，修建大壩，形成人工水庫，利用水庫庫容攔蓄洪水，削減進入下游河道的洪峰流量，利用水庫水量發電，達到興利除害的目的。下面結合實際情況，探討水文預報在石板水電站水庫防洪減災中作用。

1石板水電站概述

1.1流域概況

龍河流域位于重慶東南部，東靠湖北省利川市，南與彭水縣和武隆縣交界，西與涪陵區毗鄰，北接萬州區和忠縣，全流域包括石柱和豐都的28個鄉鎮。

龍河是長江上游右岸的一級支流，位于重慶市石柱土家族自治縣和豐都縣境內。上源分為南北兩支流，兩條支流在石柱土家族自治縣的橋頭鎮華頭咀處匯流后，自東北向西南流，繞石柱縣城半周，至豐都縣廖家壩以下向西北流，在豐都新縣城旁注入長江。龍河河道全長

161km，流域控制集水面積2810km2。龍河流域干流上自上而下建有藤子溝、牛欄口、石板水、魚劍口4座水電站。

1.2工程基本情況

石板水電站工程位于長江上游右岸龍河干流上，是以發電為主，兼有養殖和防洪等效益水資源工程，無灌溉和航運任務。石板水電站是龍河規劃中推薦的近期優先開發工程，是該河梯級開發中落差最為集中、開發條件最好的一級，電站采用建壩壅水與長隧洞引水混合式開發。石板水是牛欄口電站的下一級電站，距牛欄口大壩20km，距下游魚劍口大壩18.9km，控制面積1640km2，總裝機容量115MW，總庫容1.07億m3，水庫為季調節。工程從1992年開工，1993年12月開始壩基砼澆筑和進入主體工程施工。1996年9月第一臺機組發電，1997年大壩基本完工，1998年1月建成投產發電。

石板水電站主要水工建筑包括擋泄水建筑物、右岸引水系統和廠區樞紐三大部分。擋泄水建筑物由左、右岸擋水壩段、河床中部的溢流壩段、中孔壩段組成。

溢流壩段，長83.0m，設5孔12m×13.5m（寬×高）壩頂溢流表孔，采取挑流消能方式，堰頂高程467.0m；中孔壩段，為一斷面3.5m×6.0m（寬×高）的壩身泄水孔，底板高程420.0m，包括壓力進水口、明流段及挑流鼻坎，泄水時，水流通過尾部弧形邊墻及挑流鼻坎泄入下游河床。

廠區樞紐：由主廠房、副廠房、升壓站、辦公生活設施和永久公路等工程組成。電站最大水頭229.2m，設計水頭200m，引用流量64.7m3/s，安裝4臺水輪發電機組，總裝機115MW。

1.3流域水文特性

龍河流域位于四川盆地邊緣，屬亞熱帶濕潤氣候區，具有春雨，伏旱，秋雨綿綿，冬季干燥等氣候特點。流域多年平均降水量1049.6m，雨季從4月延續至10月，降水量約占全年降水量的85.0%，12月至次年2月是流域少雨季節，其降水量約占全年降水量的5.39%。降水量年際變化較大，最大年降水量1403.0mm（1982年），最小年降水量720.5mm（2001年），相差達1.95倍[1]。

龍河流域洪水由暴雨形成，洪水發生時間與暴雨一致。每年4—9月為汛期，較大洪水多發生在5—8月，而年最大洪水多發生在6—7月。由于河道的坡度較大，匯流快，洪水過程具有峰高量大，陡漲陡落，過程較短的特點。

1.4下游保護對象

石板水庫下游保護對象主要為石板水電站廠房、魚劍口電站大壩及廠房、龍河鎮、三建鄉、雙路鎮安寧場、雪玉洞風景區等沿河房屋及橋梁。經現場查勘，馬良電站攔河壩和雪玉洞景區峽谷龍橋以及三建鄉場鎮上游跨河橋梁已沖毀，河道中有大量建筑廢料，部分建筑直接修建在河道中，有礙行洪。其中，雪玉洞風景區、魚劍口電站大壩及廠房屬重點保護對象。

1.汛期控制運用水位介紹

石板水水庫電站初設階段，主要以發電為主，兼有養殖和旅游功能，石板水電站原設計正常蓄水位480.0m，水庫正常蓄水位以下庫容1.054?;7億m3，調節庫容０.7693億m3，水庫原設計未專門設置防洪限制水位，未專門預留防洪庫容。2016年7月19日，龍河流域發生了特大暴雨，同時隨社會經濟的發展，石板水水庫下游建有小電站、雪玉洞風景區和鐵路橋。結合到下游三建老場鎮、雪玉洞景區現狀防洪標準較低，考慮通過石板水電站控制泄量、預留防洪庫容，為滿足下游河道防洪要求，要求在遭遇20年一遇洪水時，水庫控制下泄流量為2550m3/s，使得下游河道三建鄉、雪玉洞景區防洪標準提高至20年一遇。

當水庫控制泄量2550m3/s、起調水位為477.7m時，防洪高水位為480.0m，水庫起調水位較正常蓄水位低2.3m。為滿足下游防洪要求，擬定石板水電站汛期控制運用水位為477.7m，相應庫容9694萬m3，水庫防洪庫容為853萬m3。

2.水文預報在水庫調度中的防災減災作用

水文預報的目的和對象不同，可有多種方法。河流預報根據河道上游實測的洪水過程預報下游的洪水過程，常用的方法是河道洪水演算馬斯京根法，有時也可采用更為簡易的相應水位（流量）法。而流域預報可根據流域上實測的降雨資料預報流域出口或某一斷面的流量過程，預報的方法，在產流方面常用降雨徑流相關圖。在匯流方面常用單位線。現在的發展方向是應用流域水文模型。

對于龍河流域，利用傳統水文預報方法，結合流域的水文情況特性，產流預報采用降雨徑流相關法，匯流預報采用概化三角形模型[2]。利用多年的洪水分析資料，制定出降雨徑流相關圖，推算概化三角形中的五點比例系數。當然該方法對預報人員的經驗要求較高，且需要預報人員有較長時間的工作經歷，可移植性不大。雖該水文預報方法有些粗陋，且簡單，但對于石板水水庫調度夠用，能解決實際生產問題。為合理利用水資源提供有力保障。

水文預報是水庫調度的前提，只有高精度的水文預報，才能做出合理的水庫調度，減少水庫的防洪災害。水庫調度的目的是興利除害[3]，對于水電企業來說，興利就是多發電，發電量關系企業的生存與效率；除害就是削減洪峰，水庫發生泄洪時，讓洪水平穩通過下游河段，匯入長江，避免水庫壩址下游洪水陡漲陡落，造成不必要的洪澇災害，產生社會經濟效益[4]。

3.實例分析

3.1石板水水庫2015年“6·2”洪水

2015年6月1—4日，龍河流域發生了連續降雨天氣過程，本次降雨從6月1日5：00開始，4日16：00基本結束，石板水水庫壩址以上累計面雨量為95.9mm，石板水水庫壩址以流域上來水量10581萬m3，其中入庫水量6411萬m3，因降雨歷時較長，且主雨時段有間歇，流域發生了復式洪水。石板水水庫最大入庫洪峰流量為736m3/s，洪水過程如圖1。2015年“6·2”洪水發生前起調水位較低，氣象預報超前，在降雨之前，及時發布洪水趨勢預報，響應相應措施，聯系電網調度中心，電站滿負荷運行，消退庫存水量，騰出庫容，導致本次洪水未發生泄洪，水資源利用率100%。

4.2石板水水庫2016年“7·19”洪水

2016年7月19日，龍河流域發生了50年一遇的洪水，當日白天8h內石板水壩址至牛欄口壩址區間面雨量達157mm，牛欄口壩址至藤子溝壩址區間面雨量達110mm，本次降雨屬于特大暴雨。石板水水庫最大洪峰流量為4800m3/s，達到設計洪水標準（50年一遇），最大泄洪流量為4184m3/s，洪水過程如圖2所示。

此次洪水前，龍河流域已發生了多次洪水過程，2016年7月19日石板水水庫大壩8時水位477.58m，水庫水位處于高水位運行。暴雨發生前，未收到流域內的氣象預報，降雨具有突發性，短暫性。洪水過程特征尖瘦，起漲快，3h起洪，陡漲陡落。由于洪水的預見期短，洪水預報誤差大，導致下泄流量偏大，但削減洪峰流量600m3/s，下泄洪水給水庫下游造成了不可估量的經濟損失，同時給企業帶來了一定社會負面影響。

4.3石板水水庫2021年“8·11”洪水

2021年8月8日，氣象部門預測未來兩天龍河流域有大暴雨發生，當地政府強制下令，要求石板水水庫水位從正常蓄水位降至堰頂高程，水位降幅13m，騰出庫容4207萬m3，攔蓄洪水，削峰錯峰，出庫流量控制在下游河道安全行洪能力之內，減少洪水對下游人員和財產損失。2021年8月9日22時，龍河流域暴雨如期而至，6h內流域累計降雨量達到80mm。暴雨發生后，針對降雨特性，及時開展實時洪水預報，利用已建立好的龍河流域API模型，由于2021年8月8日前流域剛發生暴雨過程，此時土壤已接近飽和，流域前期影響降雨Pa已趨于最大，預測流域凈雨量70mm，本次降雨石板水水庫壩址以上來水量11480萬m3，其中，藤子溝壩址到石板水壩址區間來水量6660萬m3，未來三天石板水水庫入庫水量6000萬m3；建立好的概化三角形模型，確定洪峰系數在本次三日洪量的比例值，預測本次洪水過程的最大洪峰流量2300m3/s，依以上預報，本次洪水期間，石板水水庫仍會發生棄水。此時，石板水水庫協調上游藤子溝水庫，開展聯合梯級調度，建議藤子溝未來三天不發電，攔截部分洪水，最終石板水水庫最大洪峰流量為2500m3/s，洪水期間水庫最大泄洪流量為245m3/s，削峰率90%，洪水資源化約90%。避免下游的洪澇災害，社會經濟效率顯著，洪水過程如圖3所示。

4.4洪水調度總結和分析

洪水預報主要包括洪水特征三要素（次洪量、洪水過程、洪峰流量及峰現時間）[5]，預測洪水特征的準確性，直接決定洪水預報的精度，同時也影響水庫調度的成功與否，分析歷年洪水調度情況，不難總結出預報精度直接影響水庫調度成果。通過分析以上比較有代表的三場典型洪水，洪水的次洪量與土壤前期雨量影響的因素、降雨量、降雨歷時和降雨強度等有密切關系，洪峰流量主要受降雨量和降雨強度影響。

洪水預報可以直接影響水庫調度的下泄流量，減輕下游的防洪壓力，同時也可以增加企業的經濟效率。如何提高洪水預報精度，保證石板水水庫平安度汛，可以加密野外雨量遙測站密度，開展人機互動模式，建立多種洪水預報方案，同時開展預報預測，通過對比分析，預報人員擇優選擇其中之一[6]。

流域上游已設有國家基本水文站石柱水文站，收集石柱水文站的水位流量，建立石柱流量與入庫流量的關系，開展上下游斷面的相應流量預報。由于受牛欄口下泄流量的影響，此方法洪水預報效果不佳，在洪水滾動預報中，只能作為備用方案。

石板水水庫調度主要包括防洪調度和發電調度，發電調度受電網供需關系的控制，防洪調度與洪水預報有密切的關聯，洪水預報是防洪調度的前提。水庫調度直接關系企業的效率和社會影響，只有科學的水文預報和水庫調度，才能保證企業和社會的雙贏，否則，人為的洪災將會發生[7]。

通過對以上3場典型洪水分析，分析具體結果如表1所示，分析數據不難表明，水文預報對石板水水庫調度的效果有顯著作用，且減少了水庫的洪澇災害。

5結語

（1）積極與氣象部門合作，收集實時天氣信息，提高洪水預報的預見期。

（2）應提高水文預報的精確性和可靠性，加強水文預報工作研究，降低洪水災害的危害性，避免水庫調度的洪澇災害。

（3）開展流域內梯級水庫的聯合調度，洪水發生前應預泄，洪水期間可以錯峰調度，洪水后期攔蓄尾洪。

（4）汛期，控制好汛期控制運用水位，合理利用動態的防洪限制水位，對水庫調度有不可估量的作用，能緩解水庫防洪和興利的矛盾。

（5）起調水位對于水庫調度有舉足輕重的作用，控制好起調水位，可以避免不必要的洪災。

（6）重視歷史洪水的分析，在水文資料中探索龍河流域的水文規律，實時率定現有的水文參數。

參考文獻

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