紅魚(yú)洞水庫(kù)防洪調(diào)度問(wèn)題的探討

朱靈芝　張晉譽(yù)　王紅兵

摘 要： 紅魚(yú)洞水庫(kù)所在的南江河流域地處大巴山暴雨區(qū)，每年夏秋，東南沿海的暖濕氣流沿長(zhǎng)江河谷而上，至大巴山受阻，由于氣團(tuán)的抬升作用，常降暴雨。大暴雨具有強(qiáng)度大、歷時(shí)短的特點(diǎn)。紅魚(yú)洞水庫(kù)防洪保護(hù)對(duì)象為南江縣城，其防洪任務(wù)為結(jié)合縣城河段防洪堤，將縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)從10年一遇提高到20年一遇。通過(guò)對(duì)紅魚(yú)洞水庫(kù)所在的南江河流域的洪水特性分析，科學(xué)擬定防洪調(diào)度方案，以滿(mǎn)足水庫(kù)的防洪和興利任務(wù)。

關(guān)鍵詞：洪水特性 防洪調(diào)度 紅魚(yú)洞水庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV697 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

1 工程概述

紅魚(yú)洞水庫(kù)是一座具有農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水等綜合利用效益的大型水利工程，對(duì)治理南江縣的洪、旱災(zāi)害起著非常重要的作用。紅魚(yú)洞水庫(kù)正常蓄水位650m，正常蓄水位以下庫(kù)容15913萬(wàn)m3，死水位600m，死庫(kù)容2819萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容13094萬(wàn)m3。汛期限制水位645m，防洪高水位650.10m，防洪庫(kù)容1970萬(wàn)m3。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位650.10m，校核洪水位651.82m，總庫(kù)容16656萬(wàn)m3。水庫(kù)下游防洪對(duì)象南江縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，水庫(kù)灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積40.96萬(wàn)畝，防洪與興利存在一定矛盾。因此，科學(xué)的進(jìn)行洪水特性分析和水庫(kù)防洪調(diào)度研究是非常必要的。

2 流域洪水特性分析

洪水由暴雨形成。洪水特性與暴雨特性基本一致，具有發(fā)生頻繁、突發(fā)性強(qiáng)和易形成洪災(zāi)的特點(diǎn)。洪水發(fā)生的時(shí)間亦與暴雨相應(yīng)。年最大流量發(fā)生在5～10月，7、9月最多。洪水過(guò)程洪峰量小時(shí)多為單峰，過(guò)程一般為1天左右，洪峰量大時(shí)多為復(fù)峰，過(guò)程一般為2～3天。絕大部分洪量集中在1天，1日洪量占3日洪量的64%。南江縣城及以上河段暴雨洪水頻繁，由于處于流域上游，洪水過(guò)程線尖瘦，陡漲陡落更為嚴(yán)重。

3 防洪現(xiàn)狀分析

3.1 防洪對(duì)象

南江縣地處四川盆地東北邊緣的米倉(cāng)山南麓，縣城位于南江河兩岸長(zhǎng)達(dá)13km的狹長(zhǎng)地帶，且四面環(huán)山、溝壑縱橫、臺(tái)地高差大，南江河穿城而過(guò)，是典型的山地縣城，所處地理位置極不利于防洪。

紅魚(yú)洞水庫(kù)壩址位于南江縣橋亭鄉(xiāng)紅魚(yú)洞，距下游南江縣城約19km。水庫(kù)壩址以上集水面積316km2，南江縣城河段集水面積525km2，巴中城區(qū)河段集水面積2732km2。紅魚(yú)洞水庫(kù)壩址控制集水面積較小，壩址集水面積占南江縣城河段集水面積的60%，占巴中城區(qū)河段集水面積的12%，紅魚(yú)洞水庫(kù)建成后可提高南江縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)，但由于遠(yuǎn)離巴中城區(qū)，單個(gè)水庫(kù)對(duì)巴中城區(qū)的防洪作用甚微。因此，將南江縣城作為紅魚(yú)洞水庫(kù)的主要防洪對(duì)象。

3.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

南江縣城為山區(qū)城市，根據(jù)中華人民共和國(guó)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《四川省渠江流域綜合規(guī)劃報(bào)告》及《四川省渠江流域防洪規(guī)劃報(bào)告》，南江縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

3.3 防洪現(xiàn)狀和防洪控制斷面

南江縣城主城區(qū)河道長(zhǎng)6.09km，行洪能力較差，一遇大洪水，城區(qū)就將受淹，損失慘重。隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展，縣政府于1990～1994年間，在春場(chǎng)壩、沙溪壩、文星、紅光、朝陽(yáng)新區(qū)等河段，先后建成堤防2.1km，由于投入的資金有限，所建堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，斷面尺寸偏小，防洪能力弱。特別是南江縣城南門(mén)大橋河段，過(guò)流能力只有1050m3/s，而南江縣城20年一遇洪水洪峰流量為2570 m3/s，5年一遇洪水洪峰流量為1470 m3/s，因此，南江縣城的防洪能力還達(dá)不到5年一遇。

在《四川省渠江流域防洪規(guī)劃報(bào)告》中，明確南江縣城河段需對(duì)河道進(jìn)行整治，局部堤防加高，南門(mén)大橋改建，擴(kuò)大安全泄量；上游興建紅魚(yú)洞水庫(kù)，共同提高縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)。目前，南門(mén)大橋已經(jīng)改建，河道正在整治中，治理完成后，南江縣城河段的防洪能力將由目前的不到5年一遇提高到10年一遇，過(guò)流能力將達(dá)到1980 m3/s。因此，將南門(mén)大橋作為防洪控制斷面，控制斷面過(guò)流能力為1980 m3/s。

4 水庫(kù)防洪調(diào)度研究

4.1 洪水資料

共選取了1965年、1974年和1987年3場(chǎng)暴雨推求出3個(gè)斷面（壩址、區(qū)間和南門(mén)大橋控制斷面）的典型洪水過(guò)程，并以南門(mén)大橋斷面設(shè)計(jì)洪水作控制，按典型洪水倍比法分析地區(qū)洪水組成，分別按以峰控制、以1日洪量控制和以3日洪量控制同倍比放大法推求出各斷面設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。

4.2 水庫(kù)防洪庫(kù)容設(shè)置時(shí)段分析

南江縣城斷面沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，鄰近流域神潭河上趕場(chǎng)站有實(shí)測(cè)洪水資料（51年）。按水文比擬法分析，推算到南江縣城斷面，5月和10月發(fā)生的最大洪水沒(méi)有超過(guò)1000 m3/s，南門(mén)大橋防洪控制斷面過(guò)流能力1980 m3/s，因此，5月和10月不需設(shè)置防洪庫(kù)容。考慮一定的洪水預(yù)報(bào)誤差，將發(fā)生洪水流量大于1800 m3/s的時(shí)段考慮為需要紅魚(yú)洞水庫(kù)設(shè)置防洪庫(kù)容的時(shí)段。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，洪水流量大于1800 m3/s的發(fā)生月份有：6月1次，7月4次，8月1次，9月2次。因此將紅魚(yú)洞水庫(kù)的防洪庫(kù)容設(shè)置時(shí)段確定為6～9月。

4.3 防洪調(diào)度方式選擇

對(duì)于承擔(dān)下游防洪任務(wù)的水庫(kù)，應(yīng)在確保大壩安全運(yùn)行的前提下，依據(jù)水庫(kù)運(yùn)用條件、上游洪水及與下游區(qū)間洪水的遭遇組合特性、防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)和防御能力情況，分析研究水庫(kù)的防洪調(diào)度方式。

紅魚(yú)洞水庫(kù)壩址至防洪控制斷面區(qū)間集水面積較大，占防洪控制斷面總集水面積的40%。防洪控制斷面洪水主要由水庫(kù)下泄流量與區(qū)間洪水的遭遇形成，存在組合多變的情況。因此，紅魚(yú)洞水庫(kù)應(yīng)采用補(bǔ)償調(diào)度方式。

4.4 水庫(kù)防洪調(diào)度方案

紅魚(yú)洞水庫(kù)壩址至南江縣城區(qū)間面積為209km2，紅魚(yú)洞水庫(kù)運(yùn)行期水情預(yù)報(bào)方案采用降雨徑流預(yù)報(bào)方案。規(guī)劃應(yīng)用6個(gè)遙測(cè)雨量站，其中除借用1個(gè)壩上遙測(cè)水位（兼雨量）站，另在南江縣城防洪控制斷面新建1個(gè)遙測(cè)水位（兼雨量）站外，需再建4個(gè)遙測(cè)雨量站。

紅魚(yú)洞水庫(kù)允許下泄流量加上區(qū)間流量應(yīng)不大于南門(mén)大橋的過(guò)流能力。根據(jù)水文分析，紅魚(yú)洞水庫(kù)壩址斷面流達(dá)南門(mén)大橋斷面需要1小時(shí)，建立紅魚(yú)洞水庫(kù)入庫(kù)洪水推后1小時(shí)流量與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水相關(guān)，以南門(mén)大橋斷面過(guò)流能力1980m3/s控制。考慮洪水預(yù)報(bào)的不確定性因素影響，區(qū)間流量考慮20%的誤差。

Qt下泄=1980-Q（t+1）區(qū)間×1.2，分級(jí)流量方案如下：

（1）漲水段

a、當(dāng)Q區(qū)間<500m3/s時(shí)，紅魚(yú)洞水庫(kù)可按來(lái)水下泄；

b、當(dāng)500 m3/s

c、當(dāng)800 m3/s

d、當(dāng)1000 m3/s

e、當(dāng)1200m3/s

（2）退水段

a、當(dāng)Q區(qū)間<500m3/s時(shí)，紅魚(yú)洞水庫(kù)可按1200 m3/s下泄；

b、當(dāng)500 m3/s

c、當(dāng)800 m3/s

d、當(dāng)1000 m3/s

e、當(dāng)1200m3/s

上述安全泄量為保證下游防洪要求的允許水庫(kù)最大下泄量，實(shí)際調(diào)度過(guò)程中若安全泄量大于泄洪設(shè)施的泄流能力，以實(shí)際宣泄洪水能力為準(zhǔn)；若入庫(kù)洪水小于可允許的安全下泄量則按入庫(kù)洪水流量下泄。

4.5 水庫(kù)防洪庫(kù)容

根據(jù)上述防洪調(diào)度方案對(duì)各場(chǎng)典型洪水進(jìn)行防洪庫(kù)容計(jì)算，計(jì)算的水庫(kù)防洪庫(kù)容在552萬(wàn)m3～1970萬(wàn)m3之間。

渠江流域洪水陡漲陡落、峰高量大、水位變幅大，上中游是洪水主要來(lái)源。根據(jù)《四川省渠江流域綜合規(guī)劃報(bào)告》和《四川省渠江流域防洪規(guī)劃報(bào)告》，渠江流域防洪應(yīng)采取“以泄為主，蓄泄兼籌”的防洪治水方針，即中下游沿岸重要防護(hù)對(duì)象通過(guò)河道整治及修建堤防護(hù)岸增大河道安全行洪能力，結(jié)合上游興建防洪水庫(kù)配合運(yùn)用，削峰蓄量，提高渠江中下游抗洪能力。紅魚(yú)洞水庫(kù)位于渠江主源巴河的上游，是渠江流域防洪體系的重要組成部分，紅魚(yú)洞水庫(kù)不僅要承擔(dān)南江河段的防洪任務(wù)，在遭遇大洪水時(shí)還要與渠江支流上其它水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，共同提高渠江中下游的抗洪能力。因此，紅魚(yú)洞水庫(kù)的防洪庫(kù)容不宜定的過(guò)小，推薦計(jì)算的最大防洪庫(kù)容為紅魚(yú)洞水庫(kù)的防洪庫(kù)容，即1970萬(wàn)m3。

5 結(jié)論

為了滿(mǎn)足紅魚(yú)洞水庫(kù)樞紐自身防洪安全和下游防洪任務(wù)，并且能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)灌區(qū)用水需求，必須在充分分析流域洪水規(guī)律和水庫(kù)實(shí)際調(diào)洪能力的基礎(chǔ)上，科學(xué)制定水庫(kù)防洪調(diào)度方案，以利于很好的完成紅魚(yú)洞水庫(kù)汛期控制運(yùn)用的基本任務(wù)，發(fā)揮其農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水等公共服務(wù)功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔振才，趙建東，何曉科，等.以隸屬為權(quán)重的加權(quán)回歸模型及在水文水資源中的應(yīng)用[J]. 水文，2006（2）：53-56.

[2] 程根偉.1998年長(zhǎng)江洪水的成因與減災(zāi)對(duì)策[M]//許厚澤，趙其國(guó).長(zhǎng)江流域洪澇災(zāi)害與科技對(duì)策.北京：科學(xué)出版社，1999：32-36.