江西省七一水库洪水特点和调度分析

虞 慧 顾小丽 吴英超

（1.江西省水利科学院，南昌 330029；2.江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心，南昌 330029；3.江西省玉山县七一灌区水资源保护中心，玉山 334700；4.苏交科集团股份有限公司，南京 210019）

1 工程概况

七一水库位于江西上饶市玉山县东北部，坐落于鄱阳湖水系信江支流金沙溪中游，距玉山县城16.0 km。坝址以上控制流域面积324.0 km2，总库容22 800 万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、发电等综合效益的大（2）型水库。水库工程等级为Ⅱ等，主要永久性建筑物为2 级，设计洪水标准为100 年一遇，校核洪水标准为2 000 年一遇。金沙溪发源于怀玉山脉南麓的大坞坑，为信江上游玉山水的主支。流域自源头由西北向南，经金沙、紫湖口、土城、张岭、大叶、贲口、徐村、十七都等地，在玉山县城附近与大桥溪、沧溪相汇入冰溪，又沿县城流至十里山，与西向东流的玉琊溪汇合后流入信江。七一水库地理位置十分重要，下游有玉山县、上饶市、铅山县等地及浙赣铁路、梨温高速、320国道等重要基础设施。

2 七一水库洪水特点

（1）对2015—2022 年最大降雨出现时间进行分析，七一水库洪水出现时间主要集中在6—7月，短时强降雨主要集中在6月中旬至7月中旬，1 h、3 h和6 h所对应出现的降雨时间均一致，降雨出现时间和洪水出现时间亦一致，因此，洪水是由短时强降雨产生。一场超过20 mm 的降雨可在2～3 h后在库区形成一场洪水。对近3年洪水进行分析，当土壤含水量趋于饱和，持续强降雨超过3 h 且降雨量大于50 mm 时，极大可能形成一场入库流量超过500 m3/s 的洪水。

如2017 年6 月22 日3 时降雨量为26.4 mm，仅相隔3 h就出现了一场洪水，6 时入库流量为1 100 m3/s，连续3 h 降雨量为60.8 mm；再如2022 年6 月20 日10 时降雨量为33.4 mm，在12 时出现一场洪峰为1 861 m3/s 的洪水，连续3 h 降雨量为75.9 mm。这两场洪水的共同特点为1 h 降雨量超过20 mm，3 h降雨量超过50 mm。因此，当前期土壤含水量趋于饱和时，若1 h 降雨量超过20 mm，且降雨仍在持续时，水库管理调度单位应引起重视。

对典型年的降雨进一步分析，降雨主要集中在2015—2017 年洪水发生前6 h，强降雨则集中在3 h。最大6 h 降雨量占最大24 h 降雨量的50%以上，可以看出，6 h 降雨具有决定性作用。而如2020—2022年这种大洪水年份，24 h基本均有降雨，且2020—2022 年6 h 降雨特性与2015—2017 年6 h降雨特性一致。

（2）对1971—2017 年历年洪峰出现时间进行分析，6 月下旬出现次数最多达15 次，其次为6 月中旬，然后为7 月上旬，近10 年的洪峰出现时间规律与此相同（表1）。

表1 1971—2022年洪峰出现时间统计表

（3）七一水库的洪水呈现出骤涨骤落的特点，持续时间一般为2～3 d，一场降雨基本可以形成一场洪水。胖瘦系数可反映洪水的整体形态，为历年瞬时洪峰流量与最大66 a（1957—2022 年）平均流量的比值，比值越大，洪水过程越高瘦，反之，则洪水过程越低胖。对2012—2022年的洪水胖瘦系数进行分析（图1），2021年胖瘦系数最大为3.49，2018 年胖瘦系数最小为0.21，平均值为1.62。2012—2019 年的胖瘦系数相差不大，基本在1 上下浮动；通过比较2020—2022 年洪水胖瘦系数与1998 年（实测洪峰最大年）洪水胖瘦系数3.78、平均胖瘦系数1.62 可知，2020—2022年洪水胖瘦系数较大，近3年洪水较为高瘦。

图1 2012—2022年洪水胖瘦系数图

对1957—2022 年和1882 年、1929 年、1942 年、1948 年和1955 年洪水进行分析，2021 年和2022 年洪峰流量和6 h洪量为仅次于1998 年洪水的第一、第二大洪水，2020—2022 年24 h 洪量为实测资料中的最大3 年。2021 年、2022 年和2020 年分别在近10 年洪峰流量排名中位列第3 位、第4位和第6位，2021年的洪水重现期为50 a。

3 水库调度分析

3.1 防洪调度规则

3.1.1 调度原则

根据七一水库的工程特点及下游防洪要求，其调度原则主要有以下3条。

（1）七一水库位于金沙溪中游，而玉山县及下游上饶市受金沙溪、大桥溪、沧溪及玉琊溪等支流的共同影响。七一水库作为流域内唯一一座大型水库，在实际调度运行中，应结合上下游的情况进行综合调度。

（2）应对不同标准洪水时，水库应起到削峰或滞洪作用，使最大下泄流量小于天然洪峰流量，以减轻洪灾损失。

（3）下游的防洪标准为20 年一遇，下游河道安全泄量为700 m3/s。

3.1.2 调度规则

根据《七一水库度汛方案》，水库主汛期为4 月1 日至6 月30日，主汛期汛限水位为93.00 m；后汛期为7月1日至9 月30 日，后汛期汛限水位为94.00 m（正常蓄水位）。根据《江西玉山县七一水库调度规程》确定七一水库调度规则主要有以下4条。

（1）当水库水位低于汛限水位时，水库闭闸蓄水，按水库兴利要求进行调度。

（2）当水库水位上涨至汛限水位时，若入库流量小于或等于下游防洪安全泄量700 m3/s，水库按入库流量泄洪，水库水位维持汛限水位；若入库流量大于700 m3/s，水库按700 m3/s泄洪。

（3）当水库遭遇较大洪水时，在确保大坝防洪安全的前提下，尽量减小下游防护对象的洪涝灾害损失，水库水位为汛限水位至94.62 m 时，水库按下游安全泄量700 m3/s控泄；水库水位为94.62～95.21 m时，水库按流量1 200 m3/s控泄；水库水位为95.21～96.00 m时，水库按流量2 000 m3/s控泄；水库水位上涨至96.00 m 以上时，为确保大坝安全，闸门全开，按溢洪道泄流能力全力泄洪。

（4）洪水消退时，入库流量显著下降，水库水位逐渐回落。当水库水位在94.62 m 至汛限水位时，应视流域内近期天气预报情况，按下游安全泄量700 m3/s控制下泄；当水库水位降至汛限水位时，水库按入库流量控制泄洪，水库水位维持汛限水位。

3.2 近年水库调度情况

七一水库于2013 年通过除险加固竣工验收，本文对2014—2022 年的泄洪情况进行分析，水库除2018 年外，均有泄洪，近年发生较大洪水的年份有2017 年、2020 年、2021年和2022年。

从七一水库近年调度实践来看，水库前期存蓄洪水，当水库水位逐步上涨达到汛限水位至防洪高水位时，水库以300 m3/s 及以下的出库流量进行宣泄洪水；当水库水位逐步上涨至设计洪水位时，水库结合后期降雨情况，逐步加大泄量以700～1 000 m3/s宣泄洪水。

对2015—2022 年七一水库调度情况进行分析，近年洪峰削减率基本在50%以上，如按单场次洪水分析，最大洪峰削减率达到98%，最大错峰时间达到65 h。2015—2022 年七一水库降雨洪水特征见表2。

表2 2015—2022年七一水库降雨洪水特征表

3.3 讨论与分析

（1）水库防洪效益显著。七一水库地理位置特殊，下游是玉山县城，为减轻下游防洪压力并保证县城的防洪安全，水库汛期调度主要以保证下游防洪安全和水库自身安全为主要目的。水库近年洪峰削减率基本在50%以上，如按单场次洪水分析，最大洪峰削减率达到98%，最大错峰时间达到了65 h。水库前期存蓄洪水，后期随着水位不断上涨，采用低泄量的调度方式宣泄洪水，水库错峰削峰作用显著，充分发挥了水库的防洪效益。七一水库近3年入库流量排名处于历年洪峰流量中的高位，2021 年、2022 年和2020年分别排名第3位、4位和6位，因此，水库管理单位应及时对水库的暴雨洪水规律进行统计分析，梳理降雨特性规律并相应调整调度方案。

（2）提升水库精细化调度能力。根据七一水库历年调度结果来看，当库水位逐步上涨到汛限水位至防洪高水位时，水库以300 m3/s 及以下的出库流量宣泄洪水；当库水位逐步上涨到设计洪水位时，水库结合后期降雨情况，以700～1 000 m3/s 宣泄洪水，但300～700 m3/s 的泄量跨度区间较大，应及时优化不同区间内的精细化调度方法和手段。随着城市化建设水平的提高，下游河道控制断面的安全泄量可能发生调整，应进一步对安全泄量进行分析，确保下游河道安全泄量的正常下泄。在实际水库调度操作管理过程中，水库管理单位应及时和气象、水文部门开展合作，利用好水库上游和下游区间及点降雨量的洪水预报信息，提升水库的预警预报能力，减少洪水的双重叠加效应。

（3）优化安全泄量控制。2015—2019年水库最大泄量均低于《江西玉山县七一水库调度规程》规定的最低一级安全泄量（700 m3/s）。2020 年、2021 年和2022 年较大洪水中，仅2021 年和2022 年最大出库流量略大于最低一级安全泄量，但仍低于《江西玉山县七一水库调度规程》规定的“库水位为94.62～95.21 m 时，水库按流量1 200 m3/s 控泄”的泄量。

以2021年较大洪水为例，2021年7月1日15时水位为94.94 m，水库可按规定以1 200 m3/s控泄，但是水库实际最大泄量为1 030 m3/s，低于规定的下泄流量。再以2017 年6 月21—25 日洪水为例，起调水位为87.61 m，最大入库流量为1 100 m3/s（6 月22 日6 时），对应的最大出库流量为14.4 m3/s，因库水位较低，水库保持14.4 m3/s 下泄，以达到蓄水错峰的目的。当叠加6 月24 日的强降雨，库水位不断上涨，水库逐步加大泄量至620 m3/s（6月24日24时），此次洪水过程错峰调度时间65 h，洪峰削减率达43.6%。

（4）开展常态化科普宣传。水库在汛期调度中不可避免要宣泄洪水，泄洪直接影响下游城市的防洪安全。为进一步让广大群众科学合理认识水库的功能，水库管理部门要常态化开展水库科普的宣传教育工作。首先在汛期，无论是在蓄水时还是不同阶段的泄水时，水库应加强与下游河道管理部门、下游村（镇）的沟通和交流工作。其次，应将传统媒体和新媒体媒介进行进一步有机结合，常态化地开展宣传、警示和教育，进一步加强水库泄洪量、区间来水和区域短时强降雨及不同来水叠加效益的科学原理普及，提升下游群众的风险防范意识。同时，应在下游风险防范薄弱环节，通过竖立警示牌或宣传图册等方式，科普水库下游防洪安全并强化水库功能的重要性。再次，水库往往是当地著名的风景区，应进一步加强水利风景区和科普宣传的联动效益，将旅游效益和科普功能进行融合，让水利工程成为水文化的传播者。

4 结 语

（1）对近年七一水库的暴雨洪水进行分析，七一水库的暴雨洪水一般发生在6 月中旬至7 月中旬，洪水传播时间一般为2～3 h，一场洪水一般为2～3 d。一场1 h 降雨量超过20 mm 的降雨过程，极易形成一场洪水，当降雨连续时间超过6 h 时，将引发一场较大洪水，6 h 降雨量在24 h降雨量中的占比较高。近3 年入库流量处于历年洪峰流量中的高位，近年洪水呈峰高量大的特性。

（2）对2015—2022 年七一水库调度分析，近年洪峰削减率基本在50%以上，如按单场次洪水分析，最大洪峰削减率甚至达到98%，最大错峰时间达到了65 h。七一水库充分发挥了水库的削峰、错峰功能，用强有力的调度手段保障了水库和水库下游的防洪安全。

（3）水库在实际调度操作管理过程中，前期存蓄洪水，后期采用低泄量的调度方式宣泄洪水。但如果水库已存蓄一场洪水，水库应进一步结合后期降雨情况，在300～700 m3/s的区间进行精细化调度，同时进一步对闸门开度、常泄量区间的下泄流量控制进行研究，提升水库精细化调度能力并增加科学合理的调度决策时间，为水库的安全运行奠定基础。