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        溫嶺市河網(wǎng)水利工程防汛調度方案研究

        2016-04-29 00:00:00金相林步春俊王軍志
        水能經(jīng)濟 2016年4期

        【摘要】溫嶺市地處浙南沿海,臺風暴雨導致洪水災害頻發(fā),不僅對水利等基礎設施造成毀滅性破壞,而且對人民群眾的生命財產(chǎn)安全構成極大的損害和威脅,是制約溫嶺市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。本文通過分析近年來溫嶺市河網(wǎng)水利工程調度的實例,探索溫嶺市防汛防旱的基本規(guī)律,分析河網(wǎng)水利工程調度的基本方法,可供參考。

        【關鍵詞】平原河網(wǎng);防汛調度;溫嶺市

        1、概況

        1.1 地理位置

        溫嶺市位于浙江省東南沿海,東頻東海,南連玉環(huán)縣,西鄰樂清市,北接臺州市路橋區(qū)、黃巖區(qū)。東西長55.5km,南北寬35.9km,陸地面積925.47km2,其中內陸陸地面積910.7km2,內陸海岸線長120.3km,海涂面積79.08km2。

        1.2 地形地貌及河流水系

        溫嶺市城區(qū)位于溫黃平原南部,境內地勢西高東低,自西向東逐漸傾斜入東海;西部和西南部,多為綿延起伏的丘陵山區(qū),間有小塊河谷平原;北部、中部和東部為平原,地勢平坦,局部間有陸嶼殘丘。地貌單元眾多,有低山、高山、低丘、臺地、平原等,以平原為主。

        溫嶺市城區(qū)位于溫黃平原的金清水系。金清水系位于溫黃平原的東部和南部,由金清大港及以北路橋區(qū)的南官河、三才涇等諸河和以南溫嶺市的運糧河、木城河、老灣河、廿四弓河等諸河所構成,流域面積1201.8km2,在溫嶺境內為693.05km2。溫嶺市主要出海排澇口門有:江廈排澇隧洞(烏沙門閘)、金清新閘、鯨山閘,區(qū)內澇水通過上述排澇閘排入東海。老城區(qū)內有三條溪流,分別為前溪、白箬溪、肖泉溪,前溪由西南向東北穿過城區(qū),于前溪橋處與肖泉溪匯合后入金清河網(wǎng)水系。市境內陸河流總長1494 km,河網(wǎng)水面總面積31.059 km2,總容積6253.9萬m3。

        1.3 氣象

        溫嶺市地處亞熱帶季風氣候區(qū)。四季分明,雨量豐沛,日照充足。根據(jù)實測水文資料統(tǒng)計,大水年份近70%發(fā)生在臺汛期,30%發(fā)生在梅汛期。說明溫嶺市洪水主要受臺風暴雨控制。據(jù)溫嶺各雨量站長系列年降水資料統(tǒng)計,多年平均降水量為1609mm。降水量年際變化明顯:最豐年降水量2251.1mm(2010年),最枯年降水量1006.7mm(1967年)。溫嶺是一個臺風、暴雨、干旱、洪澇等自然災害多發(fā)地區(qū)。

        1.4 防汛調度有關的主要水利工程

        (1)海塘

        全市海塘總量為40條,總長76253m。50年一遇標準塘20條,長36107m;20年一遇標準塘17條,長32034m,;10年一遇的1條,長553米;非標準塘2條,長7559米。加固和建成沿塘水閘54座,一線海塘水閘48座。

        (2)水庫

        河網(wǎng)地區(qū)建有小二型以上的山塘水庫23座,總庫容5506萬m3。其中中型水庫兩座,小一型水庫兩座。

        (3)翻水站

        建有翻水站一座,設計流量為13.2m3/s,是農(nóng)作物地區(qū)重要的抗旱水源工程。

        (4)出海涵閘

        全市共建有主要出海排澇涵閘6座,設計總排水流量1220.5m3/s。(詳見表1)。

        2、溫嶺河網(wǎng)水利工程的控制運用原則及理論依據(jù)

        溫嶺市城區(qū)地面高程2.8~4.5m,東部平原地面高程2.5~3.5m,而石塘站高潮位要高于此高程。因此,在溫嶺沿海建有不同擋潮標準的水閘和海塘,以阻擋海潮的入侵。在溫嶺市遭遇臺風暴雨時,降水產(chǎn)流超過河網(wǎng)水庫蓄水能力時,調度沿海涵閘進行排水或預排水,把河網(wǎng)水位控制在正常安全的高度,防止造成洪澇災害,或者減輕洪澇災害。

        本文討論的溫嶺市河網(wǎng)水利工程調度以金清水系在溫嶺境內的693.05 km2為調度范圍。河網(wǎng)調度以《長潭水庫及灌區(qū)防汛防旱控制運用細則》為指導原則,結合溫嶺市實際情況,為經(jīng)濟社會發(fā)展提供水利支撐。只有通過海塘、涵閘、河網(wǎng)、山塘水庫等水利工程科學控制運用,才能既保證防汛安全,又要滿足供水、灌溉、通航等用水需求。

        按照《長潭水庫及灌區(qū)防汛防旱控制運用細則》要求,河網(wǎng)的正常控制水位為1.53~1.73m,警戒水位為2.10m。但是隨著部分地區(qū)近年來不斷沉降,1.60~1.65m已經(jīng)是河網(wǎng)控制的最高水位;部分村級河道底高程高達0.5m,即用于灌溉和通航的水深不足1m,因此考慮灌溉和通航需求時河網(wǎng)水位不應低于1.50m,在臺風來臨前預泄后最低水位一般不低于1.30m;在干旱年份,水位低于1.20m時,長潭水庫將會對金清水系進行補水操作。因此金清水系近年來實際操作的控制水位為1.40~1.60m。全市排澇主要依靠六大涵閘進行泄洪操作,客水來源主要是黃巖區(qū)、路橋區(qū)通過南官河進入。

        2.1 平原河道蓄水量

        溫嶺市平原河網(wǎng)納洪庫容主要由河網(wǎng)水位決定。麻車橋站水位與溫嶺河網(wǎng)蓄水量關系見圖2。

        圖2 河道水位蓄水量對照圖

        由圖2可計算出在Z水位下的相應蓄水量W,并依據(jù)公式△W=W1-W2,計算出河網(wǎng)可接納洪水的庫容,也可以計算出降雨前后的蓄水量差值,即蓄水增量。

        溫嶺市山塘水庫總庫容5506萬方,在防洪調度中應予以考慮。

        2.2 水閘的排澇能力

        溫嶺市平原河網(wǎng)的排澇是在閘前水位超過控制水位且高于外江潮位時,開啟擋潮排澇閘自流排澇,水閘排澇能力受到東?;驑非鍨吵彼缓蛢群铀坏挠绊憽T谟嬎愫l排澇能力時,潮位數(shù)據(jù)采用石塘站數(shù)據(jù)。

        以目前實測數(shù)據(jù)為基礎,對每座擋潮閘現(xiàn)有的排水能力進行計算。6座擋潮排澇閘現(xiàn)有的總排水量為1220.5m3/s。但由于溫嶺市河道現(xiàn)在淤積嚴重,河道被侵占現(xiàn)象時有發(fā)生,河道斷面變小,排水不暢,現(xiàn)有水閘的排澇能力充分發(fā)揮受到影響。如金清閘設計排水量為707m3/s,但是根據(jù)流量測驗數(shù)據(jù),最大實測流量僅為385m3/s,只達到設計流量的一半。根據(jù)河網(wǎng)排澇實例的數(shù)據(jù)分析,麻車橋站水位在1.80m,又沒有降雨產(chǎn)流情況下,1個潮次的排水總量可以使溫嶺市河網(wǎng)水位下降0.25~0.35m。

        2.3 降水產(chǎn)流分析

        溫嶺市面雨量的計算采用算術平均法,采用14個主要降雨站點的算術平均值。除去水庫的集雨面積,全市河網(wǎng)地區(qū)計算區(qū)域的流域面積約為600km2。

        對于溫嶺河網(wǎng)這樣的流域下墊面,降水產(chǎn)流計算非常復雜,為了簡化產(chǎn)水量計算,采用預估產(chǎn)流系數(shù)的方法來計算產(chǎn)水量,具體產(chǎn)水量的計算公式如下:

        W產(chǎn)=∑P×α×F

        式中:W產(chǎn)為本時段內流域產(chǎn)水量(萬m2);∑P為本時段內灌區(qū)累計平均降雨量(mm);F為計算降雨區(qū)區(qū)域面積(km2);α為預估產(chǎn)流系數(shù),根據(jù)全市前期土壤含水率、降雨量、水利工程現(xiàn)狀等具體情況,可取不同的數(shù)值,從而確定不同的排水方案。

        3、溫嶺市河網(wǎng)水利工程防洪調度方案

        按照《長潭水庫及灌區(qū)防汛防旱控制運用細則》要求,河網(wǎng)的正??刂扑粸?.53~1.73m,警戒水位為2.10m。但是隨著部分地區(qū)近年來不斷沉降,1.60~1.65 m已經(jīng)是河網(wǎng)控制的最高水位,近年來實際操作的控制水位為1.40~1.60m。

        在非用水高峰季節(jié),河網(wǎng)水位控制在1.60m以下。當麻車橋水位高于1.60m時,閘前水位高于東?;驑非鍨吵蔽粫r,沿海排澇涵閘開閘排澇;當潮位高于閘前水位時,沿海涵閘關閉擋潮;當河網(wǎng)水位恢復到正常水位時,排澇閘關閉,停止排澇。

        每年“出梅”后至9月份,是全市用水高峰季節(jié),水位最高控制在1.65m,保持河網(wǎng)最大蓄水量。河網(wǎng)水位高于1.65m時,調度水閘排澇。

        4、防洪調度實例

        2015年第09號臺風“燦鴻”6月30日20時在西北太平洋洋面上生成,于7月11日16時40分在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸。受臺風“燦鴻”影響,溫嶺市普降大暴雨,本文對這次臺風暴雨的防洪調度過程進行分析。

        4.1 河網(wǎng)水量預測

        氣象預報臺風過程全市降雨量100~150mm。河網(wǎng)現(xiàn)狀水位1.60m。由于前期連續(xù)降雨,土壤含水量接近飽和,用預估產(chǎn)流系數(shù)的方法計算預測產(chǎn)水量,預估產(chǎn)流系數(shù)取0.9,過程雨量用預報降雨量的平均值125mm,預測產(chǎn)水量達6750萬m3,遠遠超過全市的納洪容庫。為了盡量減少損失,需要調度水閘預排水。在8日15時起,調度6座主要涵閘預排水,至10日19時,河網(wǎng)水位降到1.00m,全市的納洪容庫增加了1350萬m3。

        4.2 雨水情概況

        4.2.1 降雨情況

        本次降雨過程是典型的臺風雨過程,降雨強度大,持續(xù)時間長。降雨從9日8時開始,到11日8時止全市平均降雨量達146.9mm。本次降雨范圍覆蓋溫嶺全境,降雨分布不均,中東部降雨量較大,西部山區(qū)地區(qū)降雨較小。本次降雨過程各主要站點降雨量情況:太平站166.5mm,澤國站降雨量140.0mm,松門站147.5mm,金清閘站194.0mm,大溪站81.5mm。實測最大值出現(xiàn)在位于城東街道的湖漫水庫站,過程降雨量234.0mm。

        4.2.2 河網(wǎng)水位情況

        10日8時,麻車橋站水位0.95m,溫嶺站水位1.04m,處于較低的水平。暴雨發(fā)生后,太平站在11日5時35分達到過程最高水位,麻車橋站在11日7時05分達到過程最高水位,大溪站在11日9時35分達到過程最高水位,各站普遍超過警戒水位,但水位上漲幅度低于“7.26”特大暴雨和兩次“9.29”特大暴雨。各主要站點特征水位情況:主城區(qū)太平站2.82m,麻車站最高水位達到2.34m,大溪站最高水位2.44m,澤國站最高水位2.43m,金清站最高水位2.26m,松門站最高水位2.34m,橫峰站最高水位2.40m。金清水系出海涵閘從7月8日開閘預泄,至7月13日晚,共排澇8個潮次213孔次,排泄水量9500萬m3。

        4.2.3 四大水庫水雨情

        湖漫水庫站過程降雨量234.0mm,水位從14.12m升至最高點16.63m,共攔蓄洪水558萬m3;太湖水庫站過程降雨量84.5mm,水位從23.66m升至最高點24.69m,共攔蓄洪水146萬m3;花芯水庫站過程降雨量165.0mm,水位從91.95m升至最高點95.27m,共攔蓄洪水78萬方;桐嶺水庫站過程降雨量187.0mm,水位從53.39m升至最高點57.38m,共攔蓄洪水122萬m3。四大水庫共攔蓄洪水904萬m3。

        4.3 水文分析計算

        水位采用麻車橋站臺風期間逐時實測水位資料,降水量采用全市14個主要雨情監(jiān)測站點的算術平均值。

        本次計算的時段,從9日8時開始,到11日8時。產(chǎn)水量計算采用估算法,預估產(chǎn)流系數(shù)取0.9.本次臺風降雨計算結果過程總產(chǎn)水量8100萬m3。

        4.4 河道蓄水量計算

        麻車橋站水位預排水前1.60m,通過預排水水位降到1.00m左右。7月10日19時起漲,至11日17時水位退至1.51m,根據(jù)臺風前后麻車橋站水位,水位~容積曲線查得,河道總蓄水量增加了1100萬m3,山塘水庫蓄水量增加了約1000萬m3。

        4.5 燦鴻臺風調度小結

        分析9號臺風全市臺風雨洪過程及水量調度,得出以下結論:

        (1)本次降雨強度較大、持續(xù)時間長;

        (2)本次暴雨過程產(chǎn)水量明顯大于蓄水幫助,但由于降水量預報比較準確,前期的預排水和降雨期間的排水方案科學合理,最大限度發(fā)揮水利工程作用,河網(wǎng)最高洪水位僅有約5個小時超過警戒水位,既確保了防洪安全,又使全市水利工程充分蓄水,這是一次成功的水量調度,取得了很好的效益。

        5、結論

        目前河網(wǎng)正常控制水位1.40~1.60m,臺風暴雨來臨前預泄后最低水位不宜低于1.30m。根據(jù)近年來實際調度資料分析,全市河網(wǎng)水利工程調度方案歸納如下:

        (1)臺風暴雨期間,氣象預報雨量大于中雨時,應考慮預泄,一般預泄后河網(wǎng)水位不低于1.30m;實測雨量大于50mm時,涵閘全開;水位降至1.80m以下時,再開部分閘門控制河網(wǎng)水位。

        (2)較小的降雨宜開金清閘、鯨山閘控制,一般面雨量10mm開金清閘3孔或者東部三個小閘(鯨山閘、木耳山閘、前伍礁閘),排澇后河網(wǎng)平均水位可下降4~5cm。

        (3)若河網(wǎng)略高于控制水位,且氣象預報不確定未來降雨時,可開金清閘少量閘孔進行控制,若未來雨勢加大,可考慮增開剩余的閘孔控制水位。

        6、結語

        溫嶺市山丘河流源短流急,再加上城市化進程加快,匯流時間短,排水不暢,容易形成澇災。對溫嶺市來說,做到避災和水資源利用二者兼顧,防洪調度科學決策非常重要。溫嶺市河網(wǎng)水利工程的防洪調度,要在充分掌握全市基礎數(shù)據(jù)、氣象信息等相關資料的基礎上,預測洪水,進行科學的調度決策,把臺風暴雨帶來的災害減到最低。溫嶺市隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和水利事業(yè)的逐步推進,對全市的排澇環(huán)境有著深遠的影響。以后要在實際工作中,針對情況的改變,分析各種因素,靈活應對,做好防汛調度工作。

        參考文獻:

        [1]溫嶺市城市防洪規(guī)劃(修編), 2010.

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