劉 常，王 毅，楊開(kāi)華，肖 罛，王凌峰，李 嘉

（江埡水電站，湖南 張家界 427221）

1 流域概況

1.1 自然概況

江埡水利樞紐工程[1]位于溇水干流，溇水為澧水[2]最大的一級(jí)支流，地處湖南西北部，跨湘、鄂兩省的鶴峰、五峰、桑植、石門(mén)、慈利5縣。江埡水庫(kù)流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候，暖濕多雨，為湖南省最大的暴雨區(qū)之一，多年平均降雨量1 650 mm，溇水雨季一般自4月開(kāi)始，9月底結(jié)束，雨量年內(nèi)分配不均。暴雨主要發(fā)生于4—8月，尤以6、7月份暴雨最大，4—8月平均降雨量占年降雨量的69%[3]。主要暴雨類(lèi)型為梅雨，強(qiáng)度大，歷時(shí)長(zhǎng)，雨區(qū)廣。江埡站多年平均流量132 m3/s，相應(yīng)年徑量41.6億m3。其中4—8月多年徑流量達(dá)29.8億m3，占多年平均年徑流量的72%，豐水年更為集中。江埡水庫(kù)洪水主要發(fā)生在5—8月，6月、7月尤為頻繁。

1.2 樞紐建筑物

江埡水利樞紐工程位于湖南省慈利縣境內(nèi)，澧水支流溇水中游，下距慈利縣城57 km，是以防洪為主，結(jié)合發(fā)電，兼有灌溉、供水、航運(yùn)、旅游等綜合效益的大（Ⅰ）型水利工程[4～5]。樞紐工程主要由大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、通航過(guò)壩和灌溉取水等建筑物組成。大壩壩頂長(zhǎng)368 m，壩頂高程245 m，最大壩高131 m，壩址以上控制流域面積3711km2。樞紐工程主要建筑物（大壩）按500年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，5 000年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核；廠房按50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，500年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。水庫(kù)正常蓄水位EL236.0 m，相應(yīng)庫(kù)容15.75億m3，防洪限制水位EL210.6 m，正常蓄水位下預(yù)留防洪庫(kù)容7.4億m3。為了防范長(zhǎng)江流域全流域性超標(biāo)準(zhǔn)洪水，在7.4億m3防洪庫(kù)容基礎(chǔ)上，增高3 m壩高，增加超蓄庫(kù)容1.15億m3，作為遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水的防洪緊急備用庫(kù)容。

2 2020 年雨水情信息

2.1 雨情信息

江埡水庫(kù)2020年累計(jì)降雨量2 416.2 mm，較設(shè)計(jì)多年平均降雨量1 650 mm偏多46.44%，汛期（4月1日—9月30日）累計(jì)降雨量1 764 mm，占全年降雨量的73.01%，較設(shè)計(jì)多年汛期平均降雨量(1 155 mm)偏多52.73%。其中，主汛期6—7月受梅雨鋒雨帶影響，澧水流域發(fā)生連續(xù)性強(qiáng)降雨過(guò)程，江埡庫(kù)區(qū)共發(fā)生7次強(qiáng)降雨過(guò)程，6—7月共累計(jì)降雨量為1 262.4 mm，比設(shè)計(jì)多年6—7月平均降雨量（556.3 mm）偏多126.93%，居建庫(kù)以來(lái)歷史同期第一位。2020年6—7月共降雨52天，其中最長(zhǎng)連續(xù)降雨16天，降雨量達(dá)到334 mm。流域最大日降雨量是6月27日101.9 mm，最大3日降雨量是7月5—7日255.4 mm；單站最大日降雨量為6月28日中營(yíng)站263 mm，超歷史最大日降雨量249.3 mm（1980年5月31日）。見(jiàn)圖1。

圖1 2020年江埡水庫(kù)降雨量統(tǒng)計(jì)表

2.2 水情信息

江埡水庫(kù)2020年累計(jì)來(lái)水量50.98億m3，較設(shè)計(jì)多年來(lái)水量(41.6億m3)偏多22.55%，汛期（4月1日—9月30日）累計(jì)來(lái)水量41.24億m3，占全年來(lái)水量的80.90%，較設(shè)計(jì)多年來(lái)水量（32.88億m3）偏多25.43%。2020年江埡水庫(kù)來(lái)水量較為集中，7月來(lái)水量26.70億m3，占汛期來(lái)水的64.74%，占全年來(lái)水的52.37%，比設(shè)計(jì)多年月平均來(lái)水量（8.28億m3）偏多222.46%。最大入庫(kù)流量為7月2日14時(shí)的5 100 m3/s。見(jiàn)圖2。

圖2 2020年江埡水庫(kù)來(lái)水量統(tǒng)計(jì)表

受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，澧水流域發(fā)生了流域性較大洪水，洪水過(guò)程歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)44天。主要特點(diǎn)是:

1）洪峰小，洪量大,由于長(zhǎng)時(shí)間降雨，徑流系數(shù)高，洪峰過(guò)程線扁平，單次洪水洪量偏大。

2）洪峰連續(xù)疊加：6月13日至7月26日共發(fā)生7次洪水過(guò)程，其中6月28日至7月6日3次洪水連續(xù)疊加，洪量共達(dá)11.43億m3，超過(guò)50年一遇3天洪量10.6億m3。

3）來(lái)水量大且集中，受持續(xù)強(qiáng)降雨影響，加之間隔時(shí)間短，土壤含水率高，江埡水庫(kù)6—7月來(lái)水量為34.057 7億m3，較設(shè)計(jì)多年月平均來(lái)水量偏多121.46%，居建庫(kù)以來(lái)第一位。

3 2020 年江埡水庫(kù)調(diào)度

3.1 主要洪水過(guò)程及調(diào)度情況

江埡水庫(kù)2020年總計(jì)來(lái)洪7次，分別是0613號(hào)、0622號(hào)、0628號(hào)洪水、0702號(hào)洪水、0706號(hào)洪水、0719號(hào)洪水、0726號(hào)洪水。流域平均降雨量分別為115.3 mm、145.5 mm、139.5 mm、113 mm、281.6 mm、191.1 mm、62.8 mm；洪峰分別為445m3/s、1601m3/s、1258m3/s、5100m3/s、3 800 m3/s、2 700 m3/s、1 201 m3/s。其中，0613號(hào)洪水因上游江坪河水電站攔蓄洪量1.4496億m3，故洪峰偏小。

2020年江埡水庫(kù)非常成功地完成了防洪的重大使命，在7次洪水中分別削峰445m3/s、1219m3/s、846m3/s、4 494 m3/s、2 095 m3/s、2 700 m3/s、501 m3/s；分別攔蓄洪量0.527 2億m3、1.222 6億m3、1.356 6億m3、1.240 9億m3、1.486 1億m3、2.955 1億m3、0.939 7億m3，削峰率分別為100%、76.1%、64.2%，88.1%、55.1%、100%、41.7%。7次洪水過(guò)程共計(jì)為下游攔洪9.728 2億m3，有效減輕了澧水下游的防洪壓力；聯(lián)合皂市水庫(kù)，最大降低洞庭湖水位1 m左右，極大減輕了洞庭湖水位上漲的壓力。見(jiàn)表1、表2。

表1 主要洪水過(guò)程特征值統(tǒng)計(jì)表（一）

表2 主要洪水過(guò)程調(diào)度特征值統(tǒng)計(jì)表（二）

根據(jù)湖南省防汛抗旱指揮部（以下簡(jiǎn)稱(chēng)省防指）下達(dá)的《關(guān)于下達(dá)2020年大型水庫(kù)汛期控制運(yùn)用方案的通知》，江埡水庫(kù)2020年汛期運(yùn)用方案維持不變[6～8]，具體汛期控制運(yùn)用方案見(jiàn)表3。

表3 江埡水庫(kù)汛期控制運(yùn)用方案

2020年江埡水庫(kù)汛期調(diào)度過(guò)程大致分為6個(gè)階段：

1）由于前期降雨較少，上游江坪河電站提前蓄水，再加上為湖南省電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和保證生態(tài)基流，江埡庫(kù)水位較往年同期偏低，在保障生態(tài)流量的前提下，一直低負(fù)荷運(yùn)行。

2）從6月初開(kāi)始，降雨明顯增多，水庫(kù)入庫(kù)流量逐步增大。6月20日，江埡庫(kù)水位197.49 m，低于汛限動(dòng)態(tài)控制水位（224 m）26.51 m，日均入庫(kù)流量330 m3/s，在結(jié)合澧水流域?qū)I(yè)氣象預(yù)報(bào)結(jié)果的前提下，秉著以防洪為主，兼顧發(fā)電、灌溉、航運(yùn)供水等綜合效益，江埡水電站加大負(fù)荷，出庫(kù)流量從74 m3/s增至280 m3/s，再增至滿(mǎn)發(fā)420 m3/s，將庫(kù)水位控制在汛限水位（210.6m）以下。

3）為迎戰(zhàn)后期超強(qiáng)降雨，據(jù)氣象預(yù)報(bào)結(jié)果顯示，7月3—7日預(yù)計(jì)未來(lái)5天還有93mm降雨量，7月3日江埡庫(kù)水位216.37 m，超汛限動(dòng)態(tài)控制水位（215 m）1.37 m，考慮為下游支流攔洪錯(cuò)峰，江埡水庫(kù)于7月3日15時(shí)開(kāi)始開(kāi)閘泄洪，水庫(kù)出庫(kù)流量（含發(fā)電流量）逐漸從1000 m3/s增至1 700m3/s、2400 m3/s，控制水位不超過(guò)汛限水位215 m，后根據(jù)來(lái)水情況以及天氣預(yù)報(bào)結(jié)果，將出庫(kù)流量降至1 400 m3/s、700 m3/s，后又根據(jù)實(shí)時(shí)來(lái)水情況以及天氣預(yù)報(bào)情況，多次調(diào)整下泄流量，將江埡水庫(kù)7月中旬庫(kù)水位控制在215 m左右。

4）機(jī)組全停階段：由于長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)降雨過(guò)程，在洞庭湖全面超警戒水位時(shí)，為保證涔水不超保證水位、石門(mén)控制站不超12 000 m3/s，7月18日16時(shí)起，江埡水庫(kù)閘門(mén)、機(jī)組全關(guān)，全力為洞庭湖攔洪，累計(jì)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)112 h，有效減輕了澧水下游的防洪壓力。

5）7月23日江埡水庫(kù)庫(kù)水位227.92 m，超汛限動(dòng)態(tài)控制水位（215 m）12.92 m，根據(jù)專(zhuān)業(yè)氣象預(yù)報(bào)結(jié)果，澧水流域未來(lái)5天還有70 mm降雨量，在下游防洪壓力進(jìn)一步減小的情況下，江埡水庫(kù)再次開(kāi)閘泄洪，水庫(kù)出庫(kù)流量（含發(fā)電流量）700 m3/s，盡可能將水位控制在236 m以下。

6）退水段調(diào)度，7月26日洪峰已出現(xiàn)了，入庫(kù)流量逐漸減小，且江埡水庫(kù)采取汛期動(dòng)態(tài)水位控制，8月為后汛期，根據(jù)江埡水庫(kù)汛期控制運(yùn)用方案，庫(kù)水位可逐步蓄至236 m的正常高水位。為緩解下游防汛壓力，江埡水電站于7月27日23時(shí)再次閘門(mén)、機(jī)組全關(guān)，全力為洞庭湖攔洪，累計(jì)停機(jī)84 h。江埡水電站動(dòng)態(tài)調(diào)度控制線見(jiàn)圖3。

圖3 2020年江埡水庫(kù)動(dòng)態(tài)調(diào)度過(guò)程線

江埡水庫(kù)嚴(yán)格服從省防指的調(diào)度指令，自7月3日15時(shí)開(kāi)始泄洪，先后進(jìn)行了14次泄洪量調(diào)整，騰出足夠庫(kù)容迎接可能的新一輪降雨，在主汛期通過(guò)預(yù)泄方式，總共調(diào)節(jié)泄洪水量為13.19億m3，為防范可能發(fā)生的超標(biāo)型洪水預(yù)留防洪庫(kù)容。詳細(xì)調(diào)度工程如表4所示。

表4 2020年江埡水庫(kù)調(diào)度過(guò)程

3.2 典型洪水案例分析（0702號(hào)洪水）

3.2.1 雨 情

受副高擺動(dòng)及中低層切變的共同影響，江埡水庫(kù)流域于7月2日2時(shí)開(kāi)始降雨，7月4日22時(shí)基本結(jié)束。流域平均降雨量為113 mm，降雨較為集中，最大單站累計(jì)降雨量為人潮溪站128.5 mm，最大日降雨量為56.6 mm，單站最大單小時(shí)降雨量為氽湖的71.5 mm，單站最大24 h降雨量為人潮溪的128.5 mm。見(jiàn)表5、圖4。

圖4 降雨過(guò)程線

表5 0702號(hào)洪水降雨統(tǒng)計(jì)表

3.2.2 洪水特點(diǎn)

本次降雨區(qū)域比較集中，降雨強(qiáng)度大，洪水漲落速度快。于2日14時(shí)出現(xiàn)了最大洪峰流量5 100 m3/s。造成本次洪水的原因分析如下：

降雨強(qiáng)度大，降雨比較集中；因前期連續(xù)強(qiáng)降雨，土壤含水率較高，所以本次洪水產(chǎn)流率較高，并且因上游江坪河電站超汛限水位開(kāi)閘泄洪，最大泄量為950 m3/s，導(dǎo)致江埡電站洪峰較大，來(lái)水較多。

3.2.3 洪水調(diào)度

本次洪水自7月2日2時(shí)開(kāi)始起漲，起調(diào)水位212.21 m，初始入庫(kù)流量876 m3/s，于7月2日14時(shí)出現(xiàn)洪峰5 100 m3/s，1日洪量1.582 7億m3，3日洪量3.827 9億m3，最高庫(kù)水位為218.11 m，上游水位漲幅達(dá)5.90 m。本次洪水過(guò)程中，江埡水電站堅(jiān)決服從省防指的調(diào)度，于7月3日15時(shí)開(kāi)閘泄洪，總出庫(kù)流量（含發(fā)電流量）1 000 m3/s控制。并在7月4日12時(shí)加大泄量，總出庫(kù)流量（含發(fā)電流量）1 700 m3/s控制。在此次洪水調(diào)度過(guò)程中，江埡水電站為下游共攔蓄水量1.356 7億m3。本次洪水過(guò)程削峰2715 m3/s，削峰率為81.75%，在下游慈利縣發(fā)生強(qiáng)降雨的情況下保證了下游的安全。見(jiàn)表6、圖5。

表6 0702號(hào)洪水過(guò)程特征值

圖5 洪水調(diào)度過(guò)程線

3.2.4 洪水調(diào)度小結(jié)

在0702號(hào)洪水過(guò)程中，江埡水庫(kù)迎來(lái)5 100 m3/s的洪峰，此時(shí)，下游澧水石門(mén)站已出現(xiàn)6 000 m3/s的洪峰，如果江埡水庫(kù)不攔洪錯(cuò)峰，石門(mén)站流量將疊加至12 000 m3/s，石門(mén)縣城可能進(jìn)水受淹。在這緊急時(shí)刻，江埡水庫(kù)服從省防指調(diào)度令，和皂市水庫(kù)聯(lián)合削減上游洪峰流量7 000 m3/s，保石門(mén)縣城安然無(wú)恙。直到下游險(xiǎn)情緩和后，在省防指的統(tǒng)一調(diào)度下，江埡水電站于7月3日15時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)，按下泄流量1 000 m3/s進(jìn)行控制。

3.3 水庫(kù)調(diào)度成效

1）與其他防洪水庫(kù)一起，保洞庭湖區(qū)波瀾不驚。2020年汛期多輪強(qiáng)降雨輪番席卷三湘，尤其是澧水流域降雨量為近年來(lái)之最。洞庭湖區(qū)連續(xù)超警戒水位，尤其是城陵磯站，連續(xù)60天處于警戒水位32.5 m以上，防汛形勢(shì)一度非常緊張。在下游壓力最大的時(shí)候，江埡水庫(kù)服從省防指的調(diào)令，在已超汛限水位的情況下，從大局出發(fā)，服從整體利益，分別于2020年7月18日17時(shí)、7月28日0時(shí)關(guān)閘停機(jī)，為下游錯(cuò)峰，停機(jī)時(shí)長(zhǎng)達(dá)196 h。

2）保石門(mén)縣城不超警戒水位。6月中旬至7月上旬，江埡水庫(kù)7次為下游攔洪錯(cuò)峰，與皂市水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，極大削減了三江口洪峰流量，避免了下游石門(mén)站流量超12000 m3/s以上。見(jiàn)圖6。

圖6 江埡站攔蓄與否與石門(mén)水文站流量對(duì)比圖

3）超蓄保水供電。截止8月1日江埡水庫(kù)攔蓄尾洪8.08億m3，可為湖南電網(wǎng)迎峰度夏提供優(yōu)質(zhì)電能9 700萬(wàn)kW·h，并為后期抗旱工作和生態(tài)用水提供有力的保障。

4 經(jīng)驗(yàn)及建議

1）服從防洪整體利益。在下游洞庭湖全面告警時(shí)，已超汛限水位，頂住上游洪水壓力，服從省防指統(tǒng)一調(diào)度，減小甚至無(wú)出庫(kù)，使洞庭湖區(qū)平穩(wěn)渡洪。

2）積極與電力系統(tǒng)溝通協(xié)調(diào)。為充分利用水量，根據(jù)氣象臺(tái)的預(yù)報(bào)，與電力公司積極溝通，通過(guò)加大出力的方式在主汛期到來(lái)之前提前騰庫(kù)。在洪水來(lái)臨時(shí)，電力公司給與了大力支持，保證在洪水期間機(jī)組退出AGC，穩(wěn)定帶基荷滿(mǎn)發(fā)運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)33天（其余時(shí)間為洞庭湖錯(cuò)峰，0出庫(kù)），既保證了盡快將水位削落下去，又提供了優(yōu)質(zhì)電能。

3）充分利用氣象預(yù)報(bào)手段。與氣象部門(mén)建立了長(zhǎng)期服務(wù)關(guān)系，汛期由氣象部門(mén)對(duì)水庫(kù)流域范圍提供準(zhǔn)確的短期、中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，對(duì)指導(dǎo)水庫(kù)科學(xué)調(diào)度提供重要科學(xué)依據(jù)。在2021年主汛期遇有較大洪水過(guò)程時(shí)，與氣象臺(tái)溝通聯(lián)系，提前騰庫(kù)。在下游遇到洪峰時(shí)，根據(jù)氣象預(yù)報(bào)，適時(shí)為下游削減洪峰。

4）聯(lián)合調(diào)度成效突出。江埡水庫(kù)的防洪任務(wù)主要是提高澧水下游慈利、石門(mén)、臨澧、澧縣、津市、安鄉(xiāng)、松澧平原等地區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，其次是代替洞庭湖區(qū)部分蓄洪墾殖區(qū)的蓄洪任務(wù)，江埡水庫(kù)單庫(kù)的防洪目標(biāo)是將建庫(kù)前澧水尾閭地區(qū)4～7年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，提高到17～20年一遇。與皂市水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行，防洪能力達(dá)到30年一遇[9]。2021年汛期，與皂市水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度最大削峰7 000 m3/s，削峰率54%，防洪效益顯著。根據(jù)澧水流域規(guī)劃，若再加上宜沖橋水庫(kù)，可將防洪能力提高到50年一遇。

5）江埡水庫(kù)上游江坪河水庫(kù)壩址以上控制流域面積2 140 km2，占溇水流域總面積的39.6%，占江埡壩址以上流域面積的57.7%，江埡水庫(kù)一半以上的入庫(kù)水量來(lái)自江坪河電站的出庫(kù)水量。現(xiàn)今，上游江坪河水電站已建成蓄水發(fā)電，江埡原有的防洪因素發(fā)生了很大的變化，應(yīng)加強(qiáng)與上游水庫(kù)聯(lián)系，建立聯(lián)合調(diào)度關(guān)系，尤其是預(yù)報(bào)后期有明顯洪水過(guò)程的情況下及時(shí)與上游溝通，增強(qiáng)本站洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，建議對(duì)江埡電站進(jìn)行分期洪水分析研究，進(jìn)一步細(xì)分主汛期控制水位，可考慮提高汛限水位，爭(zhēng)取樞紐工程效益最大化。