水库自动测报系统对流域水文站洪水还原的作用分析

高运法，徐 洁，钟 鸣

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002）

1 概况

余庆河为乌江右岸一级支流，地处贵州省遵义市东南部、铜仁地区西南部。团结水库位于余庆河干流的上游河段，坝址以上流域面积410 km2。水库于1979年10月完工建成，枢纽由砌石拱坝、表孔溢洪道、左岸坝体埋设冲沙管、左岸发电引水管、左岸地面厂房及开关站、右坝段灌溉管道等建筑物组成。

余庆河上自1958年先后设立了田坝、余庆（一）、余庆（二）、余庆（三）站。田坝水文站1966年3月下旬上迁11 km至余庆县红旗乡，更名为余庆水文站（称余庆（一）站），同年4月1日开始测验，余庆水文站控制集水面积为774 km2；1996年余庆水文站向上游搬迁4 km，称余庆(二)站，2002年余庆（二）站向下游搬1.6 km，称余庆（三）站，余庆（三）站控制集雨面积610 km2。余庆（三）站于2003年开展水位、流量等观测，整编有2003年至今的实测流量资料。

2 团结水库自动测报系统的建设

余庆县团结水库在除险加固完工后，建立了水库水位、雨量站，及时提供库区水雨情相关数据。之后又开发了“水库水雨情测报系统”，实现电脑、手机网络的适时监控、测报。水库的水雨情测报通信系统通过电信固话、移动手机、无线网络传输，由采集仪器、适时监视、适时图像、水雨情数据、大坝安全、视频监控等系统等组成，通信畅通、数据适时更新。实现了对坝址水、雨情的自动传输，目前整个坝址区水雨情自动测报系统运行基本正常。

3 流域洪水还原分析

3.1 基础资料

余庆河设立余庆水文站，水文站上游于1978年底建成有调蓄性能较好的团结水库，因此余庆水文站1978年之后的实测洪水成果无法反映流域洪水真实情况，使用余庆水文站洪水成果资料时，需考虑还原团结水库的滞洪削峰影响。团结水库自2014年设置了自记水位计，水库水位记录较为详实，有团结水库2014年～2017年水库水位资料及水库运行资料。

团结水库坝上自记水位计于2014年时间开始有相关记录资料，为分析余庆水文站天然洪水，也收集到了余庆水文站2014年之后的水文洪水要素摘录。

3.2 团结水库洪水还原

根据团结水库自记水位计及坝址下游用水过程，可根据水量平衡方程式进行洪水还原计算，计算公式为：

式中：Q1、Q2为时段始末来水流量，m3/s；q1、q2为时段始末总下泄流量，m3/s；Δt为时段长，h；V1为时段初水库库容，万 m3；V2为时段末水库库容，万m3。

通过对上式进行转换，即可得：

由于水库各时段水位已知，上式中的V1、V2可根据水库水位～库容曲线查得；q1、q2可由水库正常运行放水量、水库水位对应的溢洪道泄流能力两项之和而得；Q1、Q2即为各时段来水流量。

通过洪水过程结束时段（即Q2=0）向前逐步推算，即可得到各时段团结水库断面天然洪水过程。团结水库2014年～2017年洪水还原成果见表1，团结水库“2015.6.10”典型洪水还原过程示意图见图1。

表1 团结水库2014年～2017年洪水还原成果表

图1 2015.6.10洪水还原后入库、下泄过程示意图

3.3 团结水库～余庆（三）水文站的区间天然洪水计算

根据团结水库、余庆（三）水文站两者的位置关系，余庆水文站（三）位于团结水库下游约7.5 km，按照山区河流洪水流速10 km/h估算，则团结水库坝址断面洪水演进到余庆（三）水文站断面所需时间为45 min，根据3.2节计算的团结水库洪水下泄过程，将该过程演进到余庆（三）水文站断面。再利用余庆（三）水文站实测水文洪水要素与演进至水文站断面的团结水库下泄洪水过程进行相减，则可得到团结水库～余庆（三）水文站的区间天然洪水过程，见表2、图2。

表2 团结水库～余庆（三）水文站区间天然洪水成果表

图2 团结水库～余庆（三）水文站2015.6.30区间洪水过程演算图

3.4 余庆（三）水文站天然洪水还原计算

根据前述计算的团结水库坝址断面天然入库洪水、余庆（三）水文站断面区间（团结水库坝址～余庆三站）天然洪水过程，将团结水库坝址断面天然洪水过程演进至余庆（三）水文站断面，再与区间天然洪水过程叠加，即可认为是余庆（三）水文站断面天然洪水过程。

按照上述方法，经计算，余庆（三）水文站断面天然洪水分析成果见表3、图3。

表3 余庆（三）站2014年～2017年洪水还原分析成果表

图3 余庆（三）水文站“2015.6.30”洪水还原过程演算图

3.5 合理性分析

在团结水库设立自动测报系统之前，贵州省水利水电勘测设计研究院及遵义水利水电勘测设计研究院在进行附近相关工程设计时，均利用“雨洪法”洪水成果对团结水库影响余庆水文站洪峰流量的削峰比例进行了分析，对水文站影响的削峰比例为8.3%～12.8%；本次通过2014年以来团结水库详实的水位记录资料，还原的团结水库对余庆（三）水文站的影响比例为6.8%～17.5%，与原有的分析成果相差不大。由于采用团结水库详实水位记录资料还原的洪水对洪水过程更加详细，更能体现各场洪水的来水过程，且与原有成果相差不大，认为本次分析的成果是合理的。

4 结语

为了解各河流水文情势，我国早在20世纪初期便开始设立水文站进行水文观测，水文测站多分布在较大的河流之上。随着社会经济的发展，各地区对水资源需求急剧增加，为满足社会用水需求，各建设条件较好的河流均已建成或规划有水利工程，工程的建设对水文测站观测成果具有一定影响。水文自动测报系统的建设，可有效还原各水利工程来水、泄水情况，进而对水文站观测成果进行还原，解决水资源开发利用与水文观测之间的矛盾，促进社会经济和谐发展。