王 穎,陳璐佳

(1.寧波市水文站,浙江 寧波 315016;2.湖南師范大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410081)

1 水庫(kù)概況

西溪水庫(kù)位于浙江省寧?？h境內(nèi)的白溪支流大溪上,其壩址在大溪中游沙地村上游約400 m,距寧?？h城約16 km。水庫(kù)壩址以上集雨面積為95.64 km2,水庫(kù)總庫(kù)容0.85億m3,正常蓄水位147.00 m,臺(tái)汛期限制水位145.00 m,設(shè)計(jì)洪水位152.02 m,校核洪水位152.45m。水庫(kù)工程水利樞紐由攔河壩、溢洪道、引水系統(tǒng)及發(fā)電廠(chǎng)房等組成。攔河壩布置在沙地峽谷口地段,為碾壓混凝土重力壩,壩頂高程153.00m,溢流壩全長(zhǎng)39.0m,堰頂高程142.00 m,溢流壩段共設(shè)3個(gè)表面溢流孔,每孔凈寬10.0 m。是一座流防洪、供水為主,結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)。

西溪水庫(kù)下游建有黃壇水庫(kù),其壩址在黃壇鎮(zhèn)黃壇溪燥枝山腳,水庫(kù)總庫(kù)容1827萬(wàn)m3,是一座以防洪、供水、灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的中型水庫(kù)。西溪水庫(kù)與黃壇水庫(kù)區(qū)間集水面積18.36 km2。白溪流域水系見(jiàn)圖1。

圖1 白溪流域水系圖

2 洪水調(diào)度原則

水庫(kù)洪水調(diào)度必須兼顧上下游利益,以全局為導(dǎo)向,科學(xué)合理地進(jìn)行蓄泄,首先要確保工程及上下游的安全,在保證安全的前提下發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。可通過(guò)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)與實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)相結(jié)合、實(shí)時(shí)調(diào)度中嚴(yán)格控制最高水位、最大下泄量等方式確保安全。

從偏安全的角度設(shè)計(jì)的西溪水庫(kù)調(diào)度原則如下:

(1)起調(diào)水位:西溪水庫(kù)正常蓄水位為147.00 m,臺(tái)汛期(7月16日至10月15日)限制水位為145.00 m,梅汛期 (4月15日至7月15日)限制水位為147.00 m;

(2)當(dāng)壩址洪水流量小于1級(jí)控制流量450 m3/s,水庫(kù)按來(lái)水泄流;

(3)當(dāng)壩址洪水流量大于1級(jí)控制流量450 m3/s,但庫(kù)水位低于149.50 m洪水位時(shí),水庫(kù)按照1級(jí)控制泄量450 m3/s泄流(控制下泄流量450 m3/s可使寧?？h范家橋斷面洪水不大于20 a一遇);

(4)當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)149.50 m,低于50 a一遇洪水位151.30m時(shí),水庫(kù)按照2級(jí)控制泄量700 m3/s泄流 (控制下泄流量700 m3/s可使寧?？h范家橋斷面洪水不大于50 a一遇);

(5)當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)151.30 m,低于100 a一遇洪水位151.70m時(shí),水庫(kù)按3級(jí)控制泄量1000 m3/s泄流;當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)151.70 m,低于200 a一遇洪水位152.20m時(shí),水庫(kù)按4級(jí)控制泄量1350 m3/s泄流;

(6)當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)152.20 m時(shí),溢洪道閘門(mén)全開(kāi),水庫(kù)按溢洪道泄流能力泄流。

在實(shí)際調(diào)度中,通過(guò)對(duì)雨情的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)及未來(lái)雨情的預(yù)測(cè),結(jié)合水庫(kù)的水位、庫(kù)容情況及上下游水文情況,可以適當(dāng)調(diào)整調(diào)度方案,在保證安全的前提下,更好地發(fā)揮興利作用。

3 實(shí)例分析

本文以2007年16號(hào)“羅莎”臺(tái)風(fēng)為例,介紹西溪水庫(kù)在此期間采用的科學(xué)靈活的調(diào)度方案。

“羅莎”臺(tái)風(fēng)于10月7日15時(shí)30分在浙閩交界處登陸,登陸時(shí)近中心最大風(fēng)力33 m/s(12級(jí))。寧波市各地普遍降雨200～300 mm,全市面平均雨量達(dá)256 mm。臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的降水,覆蓋面廣,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),強(qiáng)度較大,對(duì)部分地區(qū)尤其是寧海、奉化一帶造成了較大影響。暴雨中心主要分布在橫山水庫(kù)流域及白溪水庫(kù)流域。西溪水庫(kù)所在流域處于暴雨中心。

3.1 雨 情

西溪水庫(kù)流域內(nèi)遙測(cè)雨量站點(diǎn)共有5個(gè),分別為西溪站、龍宮站、盈坑站、馬岙站、下嶺站,本次暴雨特征值見(jiàn)表1、面平均雨量柱狀圖見(jiàn)圖2。

表1 暴雨特征值表

圖2 2007年16號(hào)“羅莎”臺(tái)風(fēng)期間西溪水庫(kù)面平均雨量柱狀圖

從圖上可以看出,本次降水主要集中在10月7日,占總雨量60%以上,是典型的災(zāi)害性降水過(guò)程,防洪調(diào)度需謹(jǐn)慎,若遇起調(diào)水位較高,需要采取提前預(yù)泄方式,避免臺(tái)風(fēng)登陸后集中強(qiáng)降水使水庫(kù)水位在短時(shí)間內(nèi)快速上漲造成安全隱患。

3.2 洪水調(diào)度

3.2.1 方案制定

可以稱(chēng)為根據(jù)徑流系數(shù)法做一場(chǎng)洪水的過(guò)程預(yù)報(bào),預(yù)報(bào)期為3～4 d。

當(dāng)接到臺(tái)風(fēng)警報(bào)消息后,根據(jù)氣象部門(mén)發(fā)布的降雨量做不同雨量的調(diào)度方案,為方便比較、提高效率可制表(見(jiàn)表2),只要預(yù)測(cè)降雨量、徑流系數(shù),設(shè)定發(fā)電天數(shù)、日發(fā)電水量就可以自動(dòng)顯示其他特征要素,由此可以確定在臺(tái)風(fēng)到來(lái)前是否滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電,是否需要預(yù)泄等方案。表格中泄量為負(fù)值說(shuō)明不需要開(kāi)閘放水,正值說(shuō)明水庫(kù)沒(méi)有足夠的攔蓄空間,需要考慮開(kāi)閘泄洪。

此表最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)是降雨量和徑流系數(shù),準(zhǔn)確預(yù)報(bào)這2個(gè)數(shù)據(jù)是做好調(diào)度的基礎(chǔ)。目前徑流系數(shù)主要采用經(jīng)驗(yàn)值,根據(jù)建庫(kù)以來(lái)幾場(chǎng)洪水推算,每次臺(tái)風(fēng)影響下洪水平均徑流系數(shù)在0.85左右,隨著水庫(kù)歷史資料的積累,徑流系數(shù)的準(zhǔn)確度也會(huì)不斷提高。隨著時(shí)間臨近,雨情的預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確,查看該雨量值對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)預(yù)測(cè)結(jié)果,決定采取相應(yīng)的措施。當(dāng)降雨開(kāi)始時(shí),采用預(yù)報(bào)—調(diào)度—實(shí)施—預(yù)報(bào)的模式進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。本次洪水采用預(yù)測(cè)降雨量為400 mm制定調(diào)度方案。

表2 水庫(kù)各要素特征值預(yù)測(cè)表

3.2.2 調(diào)度過(guò)程

由于10月份已接近汛末,水庫(kù)水位較高,給防洪工作帶來(lái)較大壓力。接到臺(tái)風(fēng)警報(bào)消息后啟動(dòng)24 h發(fā)電預(yù)泄,6日10時(shí)流域內(nèi)開(kāi)始降雨,到7日10時(shí)累計(jì)降雨171.8 mm,水庫(kù)水位上升至146.57 m,反推入庫(kù)流量500 m3/s,預(yù)計(jì)洪峰在1 h之內(nèi)即將到達(dá),為減輕黃壇水庫(kù)防洪壓力,推遲3 h小流量泄洪,于10月7日13時(shí)45分至8日4時(shí)15分第1次開(kāi)閘泄洪,最大下泄流量264 m3/s,下泄水量877萬(wàn)m3。

受臺(tái)風(fēng)外圍影響降雨仍在繼續(xù),到8日7時(shí)累計(jì)降雨331.1 mm,入庫(kù)水量2201萬(wàn)m3,經(jīng)計(jì)算即使接下來(lái)不下雨水庫(kù)水位也超警戒水位,所以于8日9時(shí)第2次開(kāi)閘泄洪,隨著降雨逐漸減小,22時(shí)15分關(guān)閉閘門(mén),此次泄洪最大下泄流量210 m3/s,下泄水量737萬(wàn)m3。

考慮此次臺(tái)風(fēng)應(yīng)是該年最后一場(chǎng)洪水,為發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益決定最大限量攔蓄尾水,但考慮上游小水電廠(chǎng)房安全,水位必須控制在151.25m以下,所以9日12時(shí)至14時(shí)15分第3次開(kāi)閘泄洪,最大下泄流量208 m3/s,下泄水量72萬(wàn)m3。調(diào)度期末水庫(kù)水位151.05 m,攔蓄水量1121萬(wàn)m3。

3.2.3 調(diào)度成果

“羅莎”臺(tái)風(fēng)雨是西溪水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)經(jīng)歷的第1場(chǎng)大洪水,經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的調(diào)度,水庫(kù)成功發(fā)揮了防洪效益,也為以后調(diào)度積累了經(jīng)驗(yàn),該次洪水調(diào)度成果見(jiàn)表3和圖3。

表3 2007年16號(hào) “羅莎”臺(tái)風(fēng)期間西溪水庫(kù)洪水調(diào)度成果表

由于前期水位較高,來(lái)水量較大,必須開(kāi)閘泄洪,如完全按設(shè)計(jì)調(diào)度原則,開(kāi)閘時(shí)間正值白溪水庫(kù)泄洪,為減輕下游防洪壓力,實(shí)際調(diào)度中推遲3 h進(jìn)行小流量泄流,并且第2次開(kāi)閘泄洪時(shí),為與潮水避開(kāi)暫時(shí)關(guān)閉閘門(mén)2.5 h,這2種調(diào)度方式都起到很好的錯(cuò)峰效果,同時(shí)將削峰率從29%提高至58%。

實(shí)際調(diào)度中,采用實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)際降雨反推來(lái)水控制閘門(mén)開(kāi)關(guān),對(duì)攔蓄尾水、控制期末水位起到很好作用。通過(guò)這種方式,多攔蓄水量187萬(wàn)m3,期末水位提高1 m,提高了興利效益。

圖 32007年16號(hào) “羅莎” 臺(tái)風(fēng)期間西溪水庫(kù)洪水過(guò)程線(xiàn)圖

4 結(jié)論與建議

在以后工作中,應(yīng)靈活運(yùn)用調(diào)度原則,科學(xué)合理地進(jìn)行蓄泄,在保證工程安全的前提下,發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 加強(qiáng)信息測(cè)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè),提高預(yù)報(bào)調(diào)度水平

氣象、水文信息是防洪調(diào)度決策的參考和依據(jù),特別是臺(tái)風(fēng)期,及時(shí)準(zhǔn)確把握臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑及對(duì)本流域內(nèi)降雨影響是調(diào)度成敗的關(guān)鍵。在日常工作中,要加強(qiáng)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的管理、維護(hù)和遙測(cè)信息數(shù)據(jù)的收集、分析。

要重視水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用。目前,流域內(nèi)還沒(méi)有一套切實(shí)可行的洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng),隨著流域內(nèi)水文資料的積累,需要開(kāi)發(fā)兼顧下游黃壇水庫(kù)、白溪水庫(kù)等整個(gè)白溪流域內(nèi)水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度方式,為全流域內(nèi)防洪決策提供科學(xué)依據(jù)。

4.2 調(diào)水補(bǔ)水,突出流域整體功能

西溪水庫(kù)所在大溪為白溪最大支流,白溪、西溪水庫(kù)為寧?？h境內(nèi)最大的2座水庫(kù),它們一方面承擔(dān)著寧海西部及城南一帶的防洪任務(wù),另一方面也承擔(dān)著為寧波市區(qū)供水的重任。水庫(kù)運(yùn)行與管理中,在確保工程安全的前提下,應(yīng)突出流域整體性功能,通過(guò)科學(xué)合理的調(diào)度,調(diào)蓄水量,確保城市用水安全及沿河防洪、生態(tài)安全。

西溪水庫(kù)為新建水庫(kù),雖然這次洪水調(diào)度取得了較好效果,但仍存在很多問(wèn)題,如閘門(mén)及發(fā)電下泄流量需要復(fù)核、歷史數(shù)據(jù)較少無(wú)法進(jìn)行水文數(shù)據(jù)對(duì)比分析。因此,在以后運(yùn)行管理中,需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),盡快建立本流域洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng),為科學(xué)合理調(diào)度提供決策依據(jù)。