某中型水库洪水预报方案构架

焦显松

（安徽安庆水文水资源局，安徽 安庆 246003）

1 流域概况

1.1 流域自然地理特征

某水库坝址位于皖西南安庆境内。坝址以上二级支流有朱湾河、北浴河和廖河，东片为朱湾河流域，面积54 km2，长11 km，北片为北浴河流域，面积40 km2，长12.50 km；西片为廖河流域，面积26 km2，长6.50 km。

坝址以上属浅山区，以下为丘陵区。河谷两侧分布着一个个伸向河谷的低缓山脊，河槽内基岩出露者甚多，部分河底被冲积层覆盖，但一般厚度不大，而且多为砂卵石和大块石类，河流以侵蚀为主。流域植被覆盖率59.80%，其中森林（乔木）占流域面积的40.20%，其次为灌木杂草、竹、茶林等。

该水库所处流域属亚热带，雨量充沛、水资源丰富、气候温和、无霜期长、日照充分，多年平均蒸发量600～700 mm，年平均无霜期为252 d，年平均气温16°～17°，极端最高气温40.40°，极端最低气温零下12.50°。年平均降水量1 550 mm，年均降雨实际变幅最高为最低的2.40倍。6、7月份梅雨季节多暴雨，8月份以后主要是台风雨。自建站以来，非汛期也发生较大洪水。年径流量的年际变化较大，最大年径流量为最小年径流量的4.70倍，容易造成严重的干旱和洪灾。年径流量系列中有枯水年和丰水年组交替变化形象，如1980-1983连续4年为丰水年组，而1984-1986年，1992-1994年均为枯水年组。年内径流汛期、枯水期的起始时间不一，历时不同，水量有大有小，径流过程呈现不重复性，以致年内分配变化多端。

1.2 水利工程情况

流域内有小型水库2座，总库容55亿m3，占多年平均径流量的0.57%。

该水库于1958年1月开工，1973年5月建成，水库大坝建在二郎河主干上，总库容9 177亿m3，设计正常蓄水位92.00 m，相应库容64.70亿m3。

水库枢纽工程布置包括（1）主坝、1#副坝、正常溢洪道、2#副坝、高涵、低涵、电站、灌溉渠首等组成。

主坝：为黏土心墙砂壳坝，实测大坝坝顶高程99.85 m，最大坝高为43.50 m。坝顶防浪墙高程101.20 m，坝顶宽4.50 m。

水库调度方式为：水库水位超过汛限水位，溢洪道全开溢洪；水库水位超过97.66 m，2号副坝自溃泄洪。

1.3 测站概况

水库（渠首）位于该水库下游约2 km处，东经116°00′，北纬30°21′，坝址以下30 km处为宿松县城。距沪蓉高速公路约21 km，距下游合九铁路约18 km。于1971年7月设站，坝址以上流域面积120 km2。测验项目有：流量（灌溉水量）、水位、雨量等。流域上游有叶家畈（遥测）雨量站作为上游配套雨量站，某水库以上站点及河流水系分布图见（图1）。

图1 某水库坝址以上站点及河流水系分布图

2 方案编制

2.1 资料情况

选用1991-2010年共20次雨洪资料。

2.2 产流方案

采用降雨径流相关图（P+Pa～R），根据实测点据分析计算点绘定线如图2。对方案进行统计分析，总点据20个，合格点16个，合格率为80%，属乙等方案（表1）。

图2 水库p+pa-R相关关系图

2.3 汇流方案

2.3.1 单位线

用990626一场洪水分析了时段长为2 h的1条单位线。并用该次洪水分析了一条时段长为2 h的径流分配过程线（图3）。

图3 水库时段长为2 h的径流分配过程线图

2.3.2 主降雨和入库洪峰流量关系

用分析计算的20个点据，以T为参数，点绘主降雨P主和入库洪峰流量Qm入，其中有效降雨历时T约占总降雨量80%的降雨之集中历时。建立二条相关曲线，即：Ⅰ线为T<12 h使用，Ⅱ线为T>12 h；供实际预报时使用。相关图见图4。

图4 水库P主～Q m入相关图

2.3.3 主降雨P主和入库洪峰流量Qm入精度评定

对历史数据进行统计分析，分析总点据20个，合格点14个，合格率为70%，为乙等方案。水库入库洪峰流量预报成果及精度评定表见表2。

表2 水库入库洪峰流量预报成果及精度评定表

2.3.4 泄量关系曲线

正常溢洪道为WES-I实用型，孔口宽度为30 m，当坝上水位超过90.00 m时，溢洪道开始泄洪，泄量采用公式（1）计算。

式中：Q：流量，m3/s；C：系数 对铅直面取C=1.0；M：实用堰流量系数，取值范围为0.432～0.502；e：侧收缩系数，取值范围为0.988～0.911；λ：为淹没系数=1.0；B：闸孔宽度；G：重力加速度，m/s2；H0：堰上水头。

3 实例分析

2021年8月，水库上游控制站叶家畈主降雨自8月10日22时开始降雨，在11日18时降雨终止。历时20 h，时段总降雨量P为118.50 mm，由于前期仅8月10日有降雨量4 mm，前期降雨计算时段15 d基本无雨。计算结果p+pa为128.50 mm，相对应径流深51.50 mm，折合蓄水量618亿m3。此次洪水起涨库水位自8月11日6时起涨，起涨水位86.26 m，对应水库蓄水量42.10亿m3。经计算，本次降雨后，蓄水总量为48.30亿m3。该时段水库下泄流量为0，所对应水库水位经计算将达到87.94 m，实测水库水位87.90 m。预报结果和实测数值符合规范要求。

此次时段总降雨量118.50 mm，总降雨历时20 h，其中主降雨92.50 mm，有效降雨历时7 h，期间为持续性降雨过程，依据图2可计算的最大入库洪峰流量81 m3/s。该水库下游30 km处为宿松水文站，实测洪峰流量324 m3/s，经面积比拟计算坝址处入库洪峰流量为87.70 m3/s。2种方法计算结果相差6.70 m3/s；相对误差7.60%（以宿松洪峰流量实测这段坝址断面为对比标准）。经图2推算入库洪峰流量，该预报因子精度符合要求。水库“210811”洪号洪水预报精度统计表见表3。

表3 水库“210811”洪号洪水预报精度统计表

4 结语

以上分析显示，该水库洪水预报方案构架经过历史资料和实测预报结果验证其方案构架思路的正确性，水库场次洪水位及入库洪峰流量预报因子均符合规范要求。在实际洪水预报中需要及时掌握水库调度情况，并积极构架新安江模型，进行多方案互相佐证验证，进一步提高水库预报进度，为该水库的安全运行提供夯实的水文情报预报基础。为适应水库特殊的工情要求，应积极补充构架水文多因子预报方案，包含水库洪水位峰险因子，其分析研究还有待于在未来的工作中去进行。