從降雨量分析陸渾水庫的興利調(diào)度

□張靈軍 □張玲玲(河南省陸渾水庫管理局)

1.前言

陸渾水庫是一座以防洪為主,結(jié)合灌溉發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利樞紐工程，庫容13.2 億m3，最大泄水量5622m3/s,設(shè)計洪水頻率0.1%，洪峰流量12400m3/s，校核洪水頻率0.01%，洪峰流量17100m3/s,設(shè)計汛限水位317m，興利水位319.5m，工程于1959年底動工，1965年8月建成。

工程竣工后，由于對大壩壩基和東西壩頭安全存有疑慮，多年來庫水位一直很低，1973年以前空庫運用。1986年進行了第1 期除險加固，對西壩頭和壩趾進行了加固處理。2003-2006年進行了第2 次除險加固，水庫面貌煥然一新。多次請權(quán)威部門和專家作了許多科學(xué)試驗與分析、論證，認為可以“逐步抬高運行水位”，2003年10月5日庫水位第1 次達到318.87m，并在318m 以上一次性連續(xù)運行了58d。2010年7月25日15 時，庫水位達到歷史最高320.91m。2011年9月24d 庫水位又達歷史第二高319.50m，截至2012年2月水庫在318.00m 以上運行113d。在逐步抬高庫水位的同時，汛限水位也在逐步抬高，據(jù)黃委調(diào)度指令陸渾水庫從前汛期（7月1日至8月31日），汛限水位317m（黃海標高），相應(yīng)庫容5.7 億m3，后汛期（9月1日至10月31日），汛限水位317.5m，相應(yīng)庫容5.87 億m3，從8月21日起可以向后汛期汛限水位過渡，從10月21日可以向非汛期水位過渡。

水庫建成40 多年來，發(fā)揮了巨大的防洪效益和經(jīng)濟效益，但還未正常運行，其效益還未正常發(fā)揮。長期以來，水庫的經(jīng)濟效益較低，主要是沒有水，過去是想蓄水而不敢蓄，如今可以“逐步抬高運行水位”，但往往蓄不上來，因為汛限水位較低，主汛期后再抬高水位，已很少有大的降雨發(fā)生，偶爾來點水，庫水位可能會升高一點，但很快就降了下來，使水庫的經(jīng)濟效益主要是發(fā)電效益的發(fā)揮受到限制。

在目前的工程狀態(tài)下，根據(jù)運用原則，如何提高水庫的經(jīng)濟效益，科學(xué)調(diào)度興利，對水庫站和上游地區(qū)多年降雨量資料的整理和分析，是最根本的基礎(chǔ)。

2.水庫站和上游地區(qū)降雨量資料的整理

2.1 水庫站降雨量的整理

2.1.1 年降雨總量的大小及變化

1966-2010年，年降雨量最大的是1982年，為1279.5mm；最小的是1997年，為369.8mm,1966-2010年間的年平均值是668.2mm。水庫站年降雨量的最低值小于嵩縣歷史最低點489.6mm，而且呈繼續(xù)降低之勢，這一點與全球氣候逐漸變暖的大趨勢是一致的。

2.1.2 一年內(nèi)各月份降雨量的分布

見表1：陸渾雨量站1991-2010年汛期降雨量表。

根據(jù)1991-2010年統(tǒng)計資料，一年間各月份降雨量平均值可以看出：一年內(nèi)汛期各月份的降雨量20年間的平均值，6月、9月份降雨基本相等為70mm 左右，5月、10月降雨量很少，7-8月份降雨最多，為140mm 左右，降雨量較集中。

2.1.3 不同強度降雨的時間分布

降雨強度的劃分，我國氣象部門一般采用的標準如表2所列。

對于1日內(nèi)降50mm 以下的降雨分布未進一步整理，這里將50.1mm 以上降雨的時間分布分別作如下探討：

2.1.3.1 50mm以上暴雨及其降雨時間的分布

1966-2010年45年間，發(fā)生1日內(nèi)降50.1mm 以上的降雨共有29 次，其中6月24日-7月23日30d 內(nèi)發(fā)生10 次，7月24日-8月12日20d 內(nèi)發(fā)生17 次，8月21日-8月23日期間2 次，而6月24日～8月12日期間發(fā)生的27 次占總降雨次數(shù)的98.1%，即暴雨及其以上強度的降雨幾乎全發(fā)生在每年的8月12日之前。

表1 陸渾雨量站1991-2010年汛期降雨量表（單位：mm）

表2 降雨量強度分級表

2.1.3.2 大暴雨及其以上強度降雨的時間分布

1966-2010年45年間，1日內(nèi)降雨≥100.1mm 以上強度的降雨有5 次，1 次在7月5日，4 次在7月29日-8月5日8d 內(nèi)，即大暴雨及其以上強度的降雨都發(fā)生在8月5日以前時間內(nèi)。

2.1.3.3 特大暴雨的時間分布

1日內(nèi)≥200.1mm 以上的降雨，45年間只發(fā)生過1 次，即是1982年7月29日，日降雨總量達528.7mm。

從以上統(tǒng)計來看，大暴雨及其以上強度的降雨發(fā)生在8月5日以前。

2.2 水庫上游主要降雨量站的統(tǒng)計

水庫上游控制流域面積3492km2,其內(nèi)設(shè)立了多個雨量站，4個水文站和1 個中心站。

2.2.1 年最大降雨量的時間分布

在40年左右（1966-2010年，各站起始時間不一）各站年最大1日降雨量的分布時間，情況如下：

2.2.1.1 暴雨（≥50.1mm）及其以上降雨

共發(fā)生206 次，分布較散，從4月中旬至10月中都有發(fā)生，其中在8月10日前發(fā)生的有156 次，占75.7%,8月15日前有164 次，8月20日前有168 次。

2.2.2 大暴雨（≥100.1mm）及其以上強度降雨

各站作為年最大日降雨而且在100.1mm 以上的共有30次，主要發(fā)生在7-9月，其中在8月10日前發(fā)生的有25 次，8月15日前有26 次，8月20日前有27 次。

2.2.3 特大暴雨（≥200.1mm）

只有一次，為欒川站1993年8月1日的211.7mm。

上面談的情況是各站情況的綜合，但各站降雨在時間上并不完全一致，40 多年來在全流域范圍內(nèi)同時下暴雨或大暴雨的也出現(xiàn)過，最典型的是1975年8月7-8日，上游10 個站平均日降雨量為103.2mm；另一次是1982年的7月31日，為89.6mm。這兩次大范圍的降雨，在水庫的入庫站—東灣站分別出現(xiàn)了4200m3/s 和3500m3/s 的洪峰流量，相當于20年的頻率，這些暴雨和大暴雨都發(fā)生在7月底和8月初。

另外根據(jù)調(diào)查資料，在嵩縣站曾經(jīng)出現(xiàn)的大雨和洪水，在近數(shù)十年間也有幾次，它們發(fā)生的時間如表3。

表3 嵩縣站歷史洪水發(fā)生時間表

伊河歷史最大洪水是公元223年的13100m3/s，發(fā)生在該年的8月8日，嵩縣1943年的洪水較大，大致相當于水庫上游全地區(qū)降雨100mm 多點。

表4 河南省大暴雨洪水發(fā)生時間表（1949-1996年）

2.3 水庫地區(qū)降雨特點與區(qū)域上的比較

上面簡單分析了水庫站的降雨特點和變化趨勢，對水庫上游地區(qū)的降雨特點和時間分布也作了初步統(tǒng)計，現(xiàn)在再與較大范圍的情況作一比較。凡是大的降雨能夠形成較大徑流或較大洪水者，都是區(qū)域性的，河南省1949-1996年發(fā)生大暴雨洪水的日期如表4所示。

從表4可以看出：河南省范圍內(nèi)的幾條河流，近50年來發(fā)生大暴雨洪水的時間都在每年的8月9日之前，8月中旬以后，就沒有大暴雨洪水發(fā)生了。

3.關(guān)于水庫調(diào)度興利的建議

根據(jù)上述對降雨資料的初步整理對陸渾水庫的興利調(diào)度提出以下一些建議：

3.1 汛限水位限制時間可適當縮短

可將前主汛期控制日期定為7月1日-8月20日。

3.2 后汛期庫水位可適當提高

根據(jù)降雨量的特點，如果水位不提高，造成的結(jié)果可能是汛期總的來水量較大，而實際汛后水庫存水較少，造成水量的大量浪費，對于汛后枯水季節(jié)的興利調(diào)度不利。

3.3 按照天氣預(yù)報情況進行合理調(diào)度

由于汛期降雨有一定特點，汛期洪水調(diào)度不當也會給興利調(diào)度產(chǎn)生不利影響，對洪水進行預(yù)測預(yù)報調(diào)度，可以在降雨洪水來臨之前提前預(yù)泄，在洪水結(jié)束前提前預(yù)蓄，這樣可以最大限度地利用洪水為興利調(diào)度服務(wù)。

3.4 開展水庫汛限水位動態(tài)控制研究

為水庫興利調(diào)度提供有力的技術(shù)支撐；在水庫安裝相應(yīng)的雨量站點數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，以提高水庫小洪水預(yù)報的精度，滿足水庫興利調(diào)度的需要。

以上建議是從降雨量分析的角度提出的建議。在目前當?shù)厮Y源貧乏的情況下，結(jié)合降雨分析進行合理調(diào)度，為今后的興利調(diào)度提供參考有必要；重視降雨量分析，對提高水庫蓄水量，合理使用現(xiàn)有庫容是一個行之有效的途徑。

因此，在各級領(lǐng)導(dǎo)部門的正確指揮下，充分發(fā)揮主觀能動作用，進一步作好水庫的興利調(diào)度，合理多蓄水，提高水庫的經(jīng)濟效益還是有可能的。