浅谈防洪错峰调度在东溪水库的运用

马建武

摘要：本文简要介绍了东溪水库的水文、气象、水库特点。建库以来洪水的发生情况，采取削峰、错峰、拦蓄等措施进行洪水调度。提高下游泄洪区的防洪标准，减轻下游市区的洪涝灾害。

关键词：水库 洪水 错峰 调度

一、东溪水库概况

1、大坝基本情况

东溪水库位于崇阳溪上游支流东溪上，总库容1.127亿m3，是一座大（二）型水库，水库具有防洪、发电、灌溉、供水等综合效益。水库坝址以上控制流域面积554km2，库区多年平均降雨量1910mm，平均来水量6.9亿m3。水库校核洪水位269.05m，调洪库容0.2343亿m3，设计洪水位268.20m，拦洪库容0.1833亿m3，防洪高水位267.30 m，防洪库容0.1313亿m3，正常高水位266.00m，兴利库容0.7980亿m3，死水位244 m，死库容0.1500亿m3。坝顶高程269.10m，防浪墙顶高程270.30m。大坝为混凝土双支墩大头坝，最大坝高55.1m，坝顶长239.5m。大坝共分12个坝段，其中1#～4#、10#～12#为非溢流坝段，5#～8#坝段为坝顶溢洪道，设置5扇7.5 m （宽）×11.0m（高），钢制弧形闸门和5台卷扬式启闭机，最大泄洪能力3590 m3/s。9#坝段为发电引水坝段，坝后一级电站安装三台水轮发电机组，总装机容量1.3万Kw，设计年均发电量5090万kW.h。根据国标《防洪标准》GB50201-94，由于下游防护对象的重要性，防洪标准定为200年一遇（P=0.5%）标准洪水设计，2000年一遇（P=0.05%）洪水标准校核。东溪水库自1986年12月建成投产以来，已安全运行35年。其中历经两次安全鉴定和一次技改，分别为2002年和2014年。第一次安全鉴定由于防洪标准不够，鉴定为三类坝。2004年初开始除险加固，2006年底除险加固完成验收。2014年第二次安全鉴定，由于弧形闸门面板局部应力超过允许值，被鉴定为二类坝。根据鉴定专家提出的问题，2015年利用维修养护示范项目资金对溢洪道5扇弧形闸门钢梁进行加固及迎水面板喷锌防腐处理、更换钢丝绳，加固后闸门启闭机运行更可靠，安全泄洪有保障。

2003年坝后一级电站进行技术改造，将两台3200 Kw水轮发电机组更新增容为两台4500Kw水轮发电机组，充分利用主汛期充沛的来水量满负荷发电生产，产生显著的经济效益。

2、流域气象水文概况

全年降雨量主要集中在3～7月之间，3～4月为春雨，5月下旬至7月上旬为主汛期，降水强度大，雨量集中，是暴雨洪水发生的主要季节，这5个月降雨约占全年降雨量的68.8%。7月中旬～9月下旬晴热少雨，期间的降雨主要为雷阵雨或台风雨，10月至翌年2月为枯水期，降雨量相对较少。

流经武夷山市区的主要河流有三条，东溪、西溪及其溪汇合后的崇阳溪。其中东溪是崇阳溪上游的干流，东溪流域面积670.85km2，主河道长度60.5km，河道平均坡降8‰;西溪发源于洋庄乡黄连坑，流域面积410.2km2，全长41.7km，河道平均坡降21.7‰，东西溪汇合后进入武夷山市城区，流域面积1081km2。东溪水库位于东溪上，距离武夷山市城区7km，水库承担着下游市区、民航机场、合福高铁、旅游度假区、横南铁路、宁武高速公路等要害部位的防洪减灾，保障安全任务。

二、水库防洪情况

由于东溪水库属不完全年调节水库，防洪库容有限，从汛限水位至防洪高水位之间仅有防洪库容0.1313亿m3，防洪能力有限。自建库35年来经历过大小洪水二十几场，只有5个年份没有泄洪。平均5至10年就有一场较大的洪水，尤以1992年“7.4”洪水为最大。其次是1998年“6.13”，2008年“7.19”和2019年“7.09”洪水。由于地处闽北山区，河道坡降大， 加之地形影响，降雨强度大，河水暴涨暴落，极易发生洪涝害灾，水库防汛任务极其繁重。因此只有凭借有限的防洪库容，采取错峰调度的方式才能满足下游的防洪保护目标的要求。

1、东溪水库雨情自动化测报系统建设及运行情况

为了即时掌握水库上游的水雨情变化情况，1990年东溪水库从南京水利水文自动化研究所引进水情自动测报系统，于当年8月建成并投入运行，系统规模由一个中心站、一个中继站、九个遥测站组成。1999年为了满足水库洪水调度的要求，在西溪上游增设4个遥测雨量水位站，在东、西溪汇流口城关水文站增设1个雨量水位站，系统扩容后由一个中心站，一个分中心站，一个中继站，四个水位雨量站，十个纯雨量站组成。1998年对系统进行第一次升级改造，系统更新后更节能，运行可靠。2015年进行第二次更新改造，系统更新后能用手机通过网络查询水雨情信息，操作更加可靠便捷。

2、东溪水库洪水预报调度系统运行情况

东溪水库洪水预报调度系统于2000年2月建成，该系统启用后，提高了水库的洪水预见期，洪水预报精度达到了85%以上，提高了东溪水库洪水调度的自动化程度和科学性，该系统在历次洪灾中发挥了重要的防洪减灾作用，为水库产生更大的经济效益和社会效益。

3东溪水库下游武夷山市城区已建防洪堤情况及安全泄流量

武夷山城区已建防洪堤情况：崇阳溪左岸除火车站站前大桥上游段堤防采用30年一遇防洪标准，鸭母洲、火车站站前大桥下游等堤段都按20年一遇设防，且城区保证水位为204.50m。安全泄流量：城区堤防20年一遇设计洪峰流量为3070m3/s。

由于城区河道安全泄量采用堤防20年一遇原设计洪水成果3070m3/s，相比东溪水库除险加固报告安全泄量变小，更为切合实际，但也进一步增加东溪水库的防洪压力。因为东溪水库坝址距下游武夷山市城区较近，洪水传播时间很短，故东溪水库选择采用固定下泄流量进行调洪控制。

由于未来武夷山市城区发生设计洪水时，事先不知洪水地区组成的情况，为安全起见，因此本次复核的东溪水库安全泄量為1210m3/s。

三、洪水调度

1、东溪水库汛期划分：

4月1日至7月10日为主汛期，7月11日至9月30日为次汛期，10月1日至翌年3月31日为非汛期。主汛期汛限水位为264.50m，次汛期汛限水位为266.00m。

2、防洪任务

（1）武夷山市警戒水位为202.00m，保证水位为204.50m，城区河道安全泄流为3070m3/s，未计及东溪水库的洪水调节，按其设计资料，城区河道安全泄流可抵御相当于20年一遇洪水。2012年经福建省水利水电勘测设计研究院进行洪水复核，城区防洪堤防洪标准仅相当于15年一遇，未能达到设计标准要求。

（2）东溪水库防洪任务为把下游武夷山城区防洪能力从近15年一遇提高至26年一遇。遇到26年一遇以下洪水以保下游防洪安全为主，遇到超过26年一遇洪水以保大坝安全为主，加大泄流。

（3）调洪后最大下泄流量不能大于本次洪水最大入库流量。

3、洪水调度原则

（1）当入库流量小于等于960m3/s时，按“来多少，泄多少”的原则控制下泄，控制库水位不超过264.50m。

（2）当入库流量大于960m3/s但小于等于1920m3/s时（城区和区间26年一遇同频时的坝址流量），若库水位不超过267.30m，水库按960m3/s控制下泄;当入库流量大于1920m3/s但小于等于2190m3/s（城区和坝址26年一遇同频时的坝址流量），若库水位不超过267.30m，水库按1210 m3/s控制下泄;若库水位超过267.30m，按“来多少，泄多少”的原则控制下泄流量。

（3）当入库流量大于2190 m3/s，若库水位不超过267.30m水库仍按1210 m3/s控制下泄;若库水位高于267.30m，以保坝为主，按“来多少，泄多少”的原则，逐步加大下泄流量，直至闸门全开。

（4）洪峰过后，水库应尽快将库水位回落至汛限水位。

4、洪水调度方式：

采用固定控制泄量方式对下游进行调洪，采用入库流量与库水位相结合方式对下游进行调节。

（1）考虑武夷山城区发生50年一遇洪水地区组成时，控制下泄流量分析如下：

当武夷山市城区与东溪水库同时发生50年一遇洪水，区间相应，东溪水库控制下泄，3070-2110=960m3/s。

当武夷山市城区与区间同时发生50年一遇洪水，东溪水库相应，东溪水库控制下泄，3070-2400=670m3/s。

（2）考虑武夷山城区发生30年一遇洪水地区组成时，控制下泄流量分析如下：

当武夷山市城区与东溪水库同时发生30年一遇洪水，区间相应，东溪水库控制下泄，3070-1910=1160m3/s。

当武夷山市城区与区间同时发生30年一遇洪水，东溪水库相应，东溪水库控制下泄，3070-2170=900m3/s。

（3）考虑武夷山城区发生26年一遇洪水地区组成时，控制下泄流量分析如下：

当武夷山市城区与东溪水库同时发生26年一遇洪水，区间相应，东溪水库控制下泄，3070-1860=1210m3/s。

当武夷山市城区与区间同时发生26年一遇洪水，东溪水库相应，东溪水库控制下泄，3070-2110=960m3/s。

5、示警方式

（1）泄洪前，提前1-2小时以电话、短信或微信方式通知下游泄洪区相关部门，告知泄洪开始时间及下泄流量，请他们作好安全防范工作。

（2）为了确保泄洪安全，东溪水库在水库下游至武夷山市区沙鼓洲一带沿河两岸设置10个警报点，采用无线电台通讯方式，由水库指挥中心控制，每次泄洪前15至20分播放固化在系统内的警示录音或用高音喇叭喊话，提醒下游河道作业人员撤离到安全地带，确保行洪安全。

（3）泄洪时先放示警流量100 m3/s（约机组满发流量的2倍），然后下泄流量逐级加大。

6、东溪水库历史洪水调洪成果

7、以1992年“7.4”洪水为例说明防洪错峰调度过程

东溪水库在临近汛末水已蓄满库的情况下，7月4日在气候反常，东西溪流域受到冷暖气流交绥的影响，地面锋区和高空切变停滞，突降特大暴雨，形成了东西溪历史上罕见的特大洪水。经水库上游水情自动测报系统遥测到的雨量值，东坑测站24h降雨量282mm，最大3h（4日8：00-11：00）降雨量108mm，松坑测站6h（4日5：00-11：00）降雨量193mm，水库流域18h面雨量153.8mm，最大1h面雨量43.6mm，雨量集中，雨强大，汇流时间短，河水暴涨成灾。岚谷、黎口、吴屯等地村舍房屋倒塌，公路、通讯中断，农田损毁，人员伤亡。黎口村水位超过1900年历史最高记录洪水位在老宅柱基上刻下的洪痕48cm（1900年崇安记载洪峰流量为3800 m3/s，近一百年一遇），吴屯水位高达272m，村道水深1.8m以上，水库入库洪峰流量为2540m3/s（鉴于下游防洪标准低，仅15年一遇），采取先开闸泄洪、后拦蓄滞洪、削峰、错洪等调节措施;运用防洪库容滞洪与西溪洪水错峰，水库水位上升到266.85m，滞洪510万m3，先后全开3孔闸门，最大下泄流量1600 m3/s，消减洪峰940 m3/s（削峰近40%），将东西溪洪峰错开，使武夷山市城关水位控制在205.14m。经东溪水库调节后，化险为夷，将特大洪灾消减到30年一遇，城区水位降低1m以上，确保了下游城镇生命财产免遭巨大损失。由于主汛期即将结束，在做好防洪的同时，应为后期抗旱作准备。当入库流量退至200 m3/s左右时，适时拦蓄尾洪，将库水位回蓄至汛限水位附近，为后期兴利用水作准备。确保汛后库水位蓄至正常高水位266.00m，满足兴利用水需求。

1992年“7.4”洪水调度特点是：水库在汛末已蓄水满库，未有任何预报的情况，出现的突发性集中暴雨，经水情自动测报系统适时反映，运用常规调度计划百年洪水模式，参照20年一遇洪水调度模式，为蓄泄兼施，在入库洪峰2540 m3/s时，少开二孔闸门，滞洪510万m3，使东溪入库洪峰与西溪洪峰错开，削减洪峰940 m3/s，使上下游损失最小，上游最高洪水位266.85m，仍在防洪高水位之內运行。

四、看法与体会

1、思想上重视

洪水的发生有一定的规律性，但也存在很多不确定因素，因此每当汛期来临，防汛值班人员都务必高度重视，做到有汛无汛按大汛设防，有灾无灾按大灾准备。宁可十防九空，也不可一日无防。认真贯彻“安全第一，预防为主，防重于抢，有备无患”的防汛方针。

2、水情自动测报系统是进行科学调度的前提和保证

在大洪水发生期间，东溪水库自动测报系统正常稳定的运行，为水库提供唯一及时准确的水雨情信息。水库调度采用自动化系统采集的雨量值，进行准确的预报、科学的分析，给水库调度人员提供第一手资料，为科学调度，领导决策提供依据。

3、洪水预报调度系统为预泄、错洪、削峰调度提供科学依据

由于东溪水库的防洪库容仅有0.1313亿m3，主汛期在洪水来临之前根据短期气象预报，采取预泄的方式主動降低库水位运行。根据洪水预报成果进行错峰调度，掌握雨洪的出现规律，一般从雨峰产生到洪峰出现，大洪水只有2至3小时，抓住雨洪这一间隙，及时采取削峰与错峰的措施，尽量避免东、西溪洪峰在城区叠加，造成洪灾。做到早预防，早主动。

4、备足备品备件是做好防汛工作的重要一环

在经历的这几次特大暴雨洪水中，往往由于雷击事件造成电网解列事故时有发生，在故障排除之前无法送电，而此时又必须开启闸门泄洪。这一事件提醒防汛值班人员，闸门启闭必须要有一套备用电源，因此东溪水库在除险加固时配备了一台90Kw的柴油机发电机组作为备用电源，为闸门安全启闭提供了保证。任何时候都要保证指挥系统通讯畅通，为此配置了对讲机和海事卫星电话，避免了遭遇特殊灾害天气时，因通讯不畅而贻误指挥决策。为了确保防汛道路畅通无阻，也应备足一定的防汛抢险物资。此外，水情自动测报系统的仪器设备、直流电源等也应备足一定数量的备品备件，以便在系统出现故障时能快速更换，恢复运行。汛期要组织专门抢险队伍及落实抢险物资非常重要，使之召之即来，来之能战，确保防汛指挥中枢的正常运转。

五、结束语

1、充分运用预泄、滞洪、拦洪削峰、错峰等调度手段，能最大限度减轻下游的洪涝灾害，为防洪减灾作出应有的贡献。

2、作好水雨情自动测报系统日常维护工作，使其正常稳定的运行，为水库提供唯一及时准确的水雨情信息。进一步完善洪水预报模型参数的率定，使预报更精准，水库调度更合理，提高水库科学调度水平。事实证明，充分发挥非工程措施的防洪功能，能产生更大的经济效益与社会效益，做到防洪减灾与抗旱兴利的完美结合。