漳河水庫(kù)水資源調(diào)度氣象服務(wù)及典型案例分析

■ 李世剛 王東仙 李丹 陳艷梅

建庫(kù)至2016年，漳河水庫(kù)安全攔截1000 m3/s以上洪峰流量52次，其中大于2000 m3/s以上洪峰流量的洪水21次，并多次與沮河錯(cuò)峰，有效避免或減輕了下游可能遭受的巨大洪災(zāi)損失。

漳河水庫(kù)位于荊門(mén)、宜昌、襄陽(yáng)三市交界處，由觀音寺（西側(cè)）和雞公尖（東側(cè)） 兩個(gè)水庫(kù)組成，兩水庫(kù)之間通過(guò)半天然明槽連通，系攔截長(zhǎng)江支流沮漳河?xùn)|支漳河及其支流淯溪河而成。1966年4月建成并投入使用，是以灌溉為主，兼有防洪、城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游、改善生態(tài)等綜合效益的大型水利工程，水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)采用500年一遇設(shè)計(jì)，水庫(kù)等級(jí)為I級(jí)。觀音寺水庫(kù)集水面積1957 km2、庫(kù)容8.06億m3，水面面積31.45 km2；雞公尖水庫(kù)集水面積僅255 km2，但庫(kù)容卻達(dá)13.29億 m3，水面面積 73.75 km2。

沮漳河流域?qū)匍L(zhǎng)江中游亞熱帶季風(fēng)氣候類型，冬季溫暖、夏季炎熱，山地氣候特征顯著。具有降雨量較豐沛、年內(nèi)分配不均、年際變化較大的特點(diǎn)。沮河、漳河流域多年平均降水量分別為1100和1004 mm，主要集中在4—10月；截止到2016年，據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，最大年降水量分別為1504.0 mm（官斗坪站1983年）和1427.9 mm（1996年），最小年降水量分別為586.8 mm（馬良坪站1966年）和645.9 mm（1972年）。降雨年內(nèi)分布極不均勻，4—10月多年平均降水量占全年降水量的85%左右；7和8月兩月多年平均降水量則可占全年降水量的1/3以上。沮漳河徑流主要來(lái)源于降雨，其中4—10月約占全年徑流量的88.3%，7—8月約占全年徑流量的42.7%。徑流量年內(nèi)分配不均勻，年際變化也大，最大與最小年徑流量比值為5～7，且具有連續(xù)多年豐、枯水變化的現(xiàn)象。

漳河灌區(qū)位于湖北省江漢平原西北部，地跨荊門(mén)、荊州、宜昌三市。灌區(qū)自然面積5544 km2，設(shè)計(jì)灌溉面積260.52萬(wàn)畝，有效灌溉面積233.50萬(wàn)畝（1畝≈666.7 m2）。灌區(qū)渠道分為總干、干、支干、分干、支、分、斗、農(nóng)、毛9級(jí)，共13990條，總長(zhǎng)7167 km，建有渡槽、隧洞、各類水閘等渠系建筑物17547座。灌區(qū)主體工程于1966年開(kāi)始投入運(yùn)行，五十多年來(lái)累計(jì)向灌區(qū)提供水量170多億 m3，灌區(qū)糧食產(chǎn)量由開(kāi)灌前的3.46億 kg增長(zhǎng)到14.00億 kg，增長(zhǎng)了3.05倍。漳河灌區(qū)已成為荊楚大地著名糧倉(cāng)之一。

漳河水庫(kù)地理位置險(xiǎn)要，防洪保護(hù)范圍內(nèi)有荊江大堤、荊州古城、焦柳鐵路、荊宜高速鐵路公路、207國(guó)道及沿行洪河道范圍內(nèi)的30多萬(wàn)人口和近50萬(wàn)畝農(nóng)田。建庫(kù)至2016年，漳河水庫(kù)安全攔截1000 m3/s以上洪峰流量52次，其中大于2000 m3/s以上洪峰流量的洪水21次，并多次與沮河錯(cuò)峰，有效避免或減輕了下游可能遭受的巨大洪災(zāi)損失。從表1可以看出，這21次大洪水與降雨量密切相關(guān)，都出現(xiàn)了超過(guò)50 mm的暴雨，有6次開(kāi)閘泄洪。

表1 漳河水庫(kù)建庫(kù)至2016年大于2000 m3/s洪水情況

漳河水庫(kù)在城鎮(zhèn)供水方面的情況：從20世紀(jì)60年代末期至今，漳河水庫(kù)一直是荊門(mén)城區(qū)生活及工業(yè)用水的唯一水源地，其中2016年（常住人口達(dá)60萬(wàn)）提供生活及工業(yè)用水為9148萬(wàn) m3。其水質(zhì)常年維持在Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，是不可多得的水源保護(hù)地。

1 漳河水庫(kù)水資源調(diào)度氣象服務(wù)

為做好漳河水庫(kù)水資源調(diào)度工作，氣象與水文兩部門(mén)需進(jìn)行密切的合作。從漳河水庫(kù)防汛指揮系統(tǒng)決策流程圖（圖1）可以看出：水庫(kù)的防汛抗旱部門(mén)主要由水文、氣象和漳河工程管理局相關(guān)單位組成，其中氣象部門(mén)提供的氣象信息在準(zhǔn)確地計(jì)算水庫(kù)來(lái)水量、預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的洪災(zāi)等工作中是具有先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性的資料，是漳河水庫(kù)科學(xué)地調(diào)度水資源不可或缺的信息。在保證水庫(kù)安全度汛的前提下為最大化提高水資源利用效率，荊門(mén)市氣象局與漳河工程管理局緊密合作，為其量身定做了全方位、全時(shí)效的氣象信息服務(wù)產(chǎn)品，主要分為兩個(gè)類別。第一類是定期服務(wù)產(chǎn)品，包含逐日滾動(dòng)天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品、月季年氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)產(chǎn)品、梅雨期及盛夏期氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)產(chǎn)品等。第二類是非定期服務(wù)產(chǎn)品，主要是在汛期或者關(guān)鍵服務(wù)時(shí)期，包含短臨天氣預(yù)警、雨情快報(bào)、專題氣象服務(wù)、重要天氣報(bào)告等。此外雙方還實(shí)現(xiàn)了氣象與水文數(shù)據(jù)共享，共同開(kāi)展了《漳河流域雨洪關(guān)系及洪澇災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)》項(xiàng)目研究，該項(xiàng)目研究成果在漳河水庫(kù)水資源調(diào)度中得到應(yīng)用。

2 氣象服務(wù)典型案例分析

2.1 2007年梅雨期防洪調(diào)度案例分析

2007年1月1日—7月26日，漳河水庫(kù)流域累計(jì)降雨量919.5 mm，與多年同期平均降雨量575.3 mm相比偏多6成，水庫(kù)來(lái)水量9.15億 m3，是多年同期平均來(lái)水量3.63億 m3的2.5倍。從6月18日進(jìn)入梅雨期到7月26日梅雨期結(jié)束，漳河水庫(kù)流域共降4場(chǎng)大到暴雨（表2），水庫(kù)來(lái)水量7.55億 m3。2007年梅雨期間水雨汛情特點(diǎn)：一是降雨強(qiáng)度大、歷時(shí)長(zhǎng)、范圍廣；二是洪水峰高量大，且大流量洪水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；三是水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。受其影響，漳河水庫(kù)從118.23 m（6月17日20時(shí)，觀音寺水位）開(kāi)始起漲，水位一度達(dá)到122.93 m，最大洪峰流量達(dá)2582 m3/s（相當(dāng)于5年一遇洪水）。四次開(kāi)陳家沖泄洪閘1孔泄洪（表3），首次泄洪時(shí)水位122.30 m，與漳河水庫(kù)調(diào)度規(guī)程允許的主汛期最高水位122.50 m相比，提前預(yù)泄26 h，最大出庫(kù)流量為504 m3/s，削峰率達(dá)80%。至7月23日12時(shí)08分陳家沖泄洪閘關(guān)閉，泄洪歷時(shí)188 h 22 min，累計(jì)泄水量30535萬(wàn) m3，水庫(kù)攔蓄洪水44945萬(wàn) m3。在此期間，荊門(mén)市氣象局共制作漳河水庫(kù)專題氣象服務(wù)材料18期，降水過(guò)程期間每3 h制作1期雨情快報(bào)，每日兩次與漳河水庫(kù)方面進(jìn)行電話溝通，商討氣象和水文信息，在水庫(kù)泄洪前雙方要進(jìn)行充分溝通與會(huì)商。利用氣象、水文信息科學(xué)調(diào)度洪水，既保證了水庫(kù)安全，又充分發(fā)揮了水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。在雙方全力合作下取得了2007年梅雨期防汛工作重大勝利。

2.2 2014年抽死水抗旱案例分析

2014年干旱呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是梅雨期降水少。梅雨期幾乎為“空梅”，降雨量與多年同期平均相比偏少七成；漳河水庫(kù)來(lái)水量?jī)H1644萬(wàn) m3，與多年同期平均相比偏少九成。主汛期水庫(kù)水位不漲反落，為建庫(kù)以來(lái)少有。二是干旱時(shí)間長(zhǎng)。資料顯示，漳河水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)遭遇連年干旱的最長(zhǎng)時(shí)間為3年，即1976—1978年三年連續(xù)干旱；2014年則是連續(xù)第五年干旱，為建庫(kù)以來(lái)罕見(jiàn)。三是水庫(kù)水位低。8月3日水庫(kù)跌破死水位（113.00 m）；當(dāng)年灌溉結(jié)束時(shí)水庫(kù)水位（112.15 m）為1980年以來(lái)同期最低。四是供需矛盾突出。由于水源補(bǔ)充嚴(yán)重不足，水庫(kù)水位持續(xù)下落，蓄水日漸減少，而農(nóng)業(yè)灌溉需水集中、需求量大，各干渠流量分配矛盾突出。

表2 漳河水庫(kù)流域2007年梅雨期4場(chǎng)大到暴雨過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)

表3 漳河水庫(kù)流域2007年7月梅雨期4次泄洪過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)（汛限水位122.00 m）

2014年入伏后灌區(qū)干旱等級(jí)達(dá)到特大干旱，近百萬(wàn)畝農(nóng)田受旱，20多萬(wàn)農(nóng)村人口飲水困難。7月31日荊門(mén)市氣象局發(fā)布的8月月氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)產(chǎn)品預(yù)測(cè)當(dāng)月前、中期無(wú)有效降水，本月降水較歷年同期偏少四到五成。8月1日荊門(mén)市防指啟動(dòng)抗旱三級(jí)響應(yīng)，漳河水庫(kù)開(kāi)始實(shí)施抽死水抗旱方案。8月4日首批機(jī)組開(kāi)機(jī)抽水。8月7日裝機(jī)6450 kW的106臺(tái)設(shè)備安裝完畢，抽水流量達(dá)50 m3/s。

2014年漳河水庫(kù)共向灌區(qū)提供農(nóng)業(yè)灌溉及人畜飲水13326萬(wàn) m3，其中抽水水量4591萬(wàn)m3，解決了近20萬(wàn)農(nóng)村人口的飲水困難，緩解了灌區(qū)人民生產(chǎn)、生活用水的燃眉之急。特別是在中稻“瓢水碗谷”關(guān)鍵時(shí)期和灌區(qū)自有水源基本用盡的情況下，為解決灌區(qū)卡脖子旱情，在庫(kù)水位接近死水位、渠首閘自流流量不能滿足灌區(qū)灌溉需水要求的形勢(shì)下，啟動(dòng)了架機(jī)抽死水抗旱方案，增加灌溉流量，全力服務(wù)抗旱，充分發(fā)揮了漳河水庫(kù)骨干水源工程的保障作用，取得了較好的社會(huì)效益。

3 氣象服務(wù)在水庫(kù)水資源調(diào)度中發(fā)揮的作用

3.1 精細(xì)化氣象數(shù)據(jù)信息為科學(xué)調(diào)度提供了可靠的依據(jù)

目前，荊門(mén)市氣象部門(mén)已建成區(qū)域自動(dòng)氣象站115個(gè)，國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象觀測(cè)站4個(gè)，降水量數(shù)據(jù)每10 min刷新一次，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢到全部氣象數(shù)據(jù)；荊門(mén)市氣象臺(tái)預(yù)報(bào)服務(wù)人員全天24 h業(yè)務(wù)值守班，提供最新最準(zhǔn)確的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)，在降雨前夕及降雨期間，還會(huì)加密制作發(fā)布?xì)庀蠓?wù)產(chǎn)品。精細(xì)化的氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品服務(wù)為漳河水庫(kù)的科學(xué)調(diào)度提供了可靠的依據(jù)。

3.2 多種信息化的應(yīng)用系統(tǒng)為科學(xué)調(diào)度提供技術(shù)保障

信息化在水庫(kù)科學(xué)調(diào)度中不可或缺，2004—2006年荊門(mén)市氣象部門(mén)在湖北省氣象局科研項(xiàng)目的支持下，投入大量的科研力量研究開(kāi)發(fā)了《漳河流域雨洪關(guān)系及洪澇災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)》，該系統(tǒng)以漳河水庫(kù)歷史水文、降雨量以及洪澇過(guò)程資料為基礎(chǔ)，結(jié)合漳河流域面雨量預(yù)報(bào)模型，可以提供實(shí)時(shí)的水雨情信息及洪水預(yù)報(bào)信息查詢，在漳河水庫(kù)水資源調(diào)度氣象服務(wù)中該系統(tǒng)使用頻率較高。該系統(tǒng)和其他水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)用，科學(xué)地保障了2007年梅雨期間的每一次防洪調(diào)度服務(wù)。

3.3 精心分析、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，為調(diào)度服務(wù)當(dāng)好了決策參謀

在2007年梅雨期的洪水調(diào)度中，預(yù)報(bào)人員制作短期洪水預(yù)報(bào)20多次，預(yù)報(bào)精度超過(guò)90%，特別是對(duì)7月11日發(fā)生的2007年最大一場(chǎng)洪水，預(yù)報(bào)場(chǎng)次洪水最高水位為122.94 m，實(shí)際最高水位為122.93 m，預(yù)測(cè)洪量為21550萬(wàn) m3，實(shí)際洪量為21991萬(wàn) m3，其預(yù)報(bào)精度超過(guò)了95%。在2014年抗旱氣象服務(wù)中，在得知?dú)庀蟛块T(mén)預(yù)測(cè)8月22日以后流域及灌區(qū)有持續(xù)性降雨后，8月20日漳河水庫(kù)根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)論，結(jié)合實(shí)際需水情況，決定停止抽死水抗旱服務(wù)，至此全面完成了1980年以來(lái)漳河水庫(kù)第一次抽死水抗旱任務(wù)。精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)服務(wù)為水庫(kù)調(diào)度當(dāng)好了決策參謀。

深入閱讀

郭生練, 2000. 水庫(kù)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng). 武漢: 武漢水利電力大學(xué)出版社.

雒文生, 宋星原, 2000. 洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度. 武漢: 湖北科學(xué)技術(shù)出版社.

吳蓉娟, 張紅梅, 2011. 水庫(kù)調(diào)度氣象服務(wù)的作用與實(shí)施對(duì)策的探討. 氣象研究與應(yīng)用, 32(s2): 136-137.

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