對河口水庫2011年梅雨洪水分析

宋建明

(德清縣對河口水庫管理局,浙江 德清 313200)

1 水庫概況

對河口水庫地處德清縣城武康鎮西8 km,位于東苕溪支流余英溪中游。水庫壩址以上控制流域面積148.7 km2,占余英溪流域面積184.3 km2的80.7%,主河道全長21.15 km,坡度7.95‰。水庫控制流域內山巒疊嶂,山峰高在300～700m,坡度陡峻,比降較大,植被良好。

對河口水庫所在流域屬亞熱帶季風氣候區,冬夏季風交替顯著;水庫控制流域多年平均降雨量1 614mm,多年平均降雨日約150 d,汛期(4—10月)降雨主要受梅雨和臺風控制,降雨量約占全年的70%,易造成余英溪流域的大洪水。

對河口水庫于1958年7月動工興建,1964年7月竣工蓄水。水庫工程主要由主壩、副壩、開敞式溢洪道、泄洪洞、發電引水隧洞、電站、泄洪渠及下游河道工程等組成。主壩為黏土心墻砂殼壩,副壩為壤土的均質壩,除險加固之前,水庫總庫容1.16億m3,設計洪水標準100 a一遇,校核洪水標準1 000 a一遇。

2003年9月對對河口水庫實施除險加固,工程主要內容有:主、副壩采用低彈?；炷练罎B墻處理,并加高5.20m,壩基帷幕灌漿;溢洪道設堰建閘;泄洪洞除險加固;原發電引水隧洞增設豎直式事故閘門;新建輸水隧洞;泄洪渠和下游河道整治,以及庫區淹沒處理和移民安置等。2005年10月除險加固主體工程施工完畢,同年12月進行了水庫蓄水安全鑒定,2006年6月完成了單位工程驗收。水庫正常蓄水位從44.20m(1985國家高程基準,下同)抬高至50.20m,相應庫容由0.465億m3增加至0.805億m3,總庫容從原來的1.160億m3增加至1.469億m3,防洪庫容從原來的0.332億m3增加至0.455億m3。設計洪水標準為100 a一遇,設計洪水位由50.92m提高到55.18m,校核洪水標準為5 000 a一遇,校核洪水位由 55.52 m提高到59.54m。城鎮供水能力增加到24萬m3/d,年增發電量51萬kW?h。

為掌握庫區雨情水情動態變化,滿足水庫控制運行及防洪調度需要,水庫集雨區內設有莫干山、和睦橋、上朗、上皋塢、對河口水庫(含蒸發)雨量站5處,壩上、隧洞、泄洪洞水位站3處,隧洞、泄洪洞流量站2處,供水計量房1處。隧洞測流斷面設在電廠下游70m的電站尾水渠上,泄洪洞測流斷面設在泄洪洞下游約620 m的泄洪渠上,除險加固中,隧洞、泄洪洞測流斷面分別進行了改建和測流設備更新。

2 降 雨

2.1 降雨成因

2011年6月3日起受暖濕氣流影響,開始連續降雨,6月10日入梅至27日出梅。入梅后,受長江中下游梅雨帶影響,降水過程增多,降水較為集中,6月3日以來,庫區遭遇連續強降雨天氣,雨期長。據流域各雨量站統計,至6月23日08:00水庫面雨量達423.9mm。

2.2 降雨過程

2011年1—5月全市少雨,比同期多年平均偏少50%以上。但6月初受暖濕氣流影響連續降雨,庫區3—6日流域平均降雨102.4mm,9日降雨28.9mm,緊接梅雨形成典型的梅雨洪水。梅雨洪水降雨分3個階段,第1階段6月9—12日,歷時4 d,面雨量108.8mm,占總量的34.5%;第2階段6月13—16日,歷時4 d,面雨量113.0mm,占總量的35.8%;第 3階段 6月 17—19日,歷時 3 d,面雨量93.9mm,占總量的29.7%;全過程面雨量315.7 mm(見表1)。

表1 對河口水庫2011年梅雨分階段雨量統計表mm

2.3 降雨強度

2011年梅雨流域面雨量315.7mm(9d降雨合計),5個雨量站降雨量全部超過250.0mm,最大降雨量站為上朗站354.0mm。降雨強度最大1h為對河口水庫站31.0mm(12日01:00—02:00);最大3h時為上郎站 66.0mm(12日00:00—03:00),超歷年最大3h平均值14.6%;最大1d雨量為上皋塢站達111.5mm(6月12日),超歷年最大1d平均值10.8%;最大3d雨量為上朗站達135.5mm(6月9—11日),超歷年最大3d平均值4.2%;最大7d雨量為對河口水庫站達258.5mm(6月9—15日),超歷年最大7d平均值35.6%(見表2、3)。

表2 對河口水庫各雨量站日降雨強度統計表mm

表3 對河口水庫各雨量站降雨強度特征值表 mm

3 水 情

3.1 洪水過程

對河口水庫屬年調節水庫,庫區河流源短流急,匯流快,3次降雨過程,形成3次復式洪峰。第1次,6月9—12日庫區面雨量108.8mm,庫水位從10日00:00的41.96m起漲,至13日11:00達到最高水位44.20m,漲幅2.24m,由于2011年1—5月份降水量少,故此次洪峰水位遠未達到梅汛控制水位的46.00m。6月12日起水庫電站24h滿負荷運行發電。此次最大洪峰流量252m3/s(12日03:00—04:00),徑流量1188萬m3。

6月13—16日庫區面雨量113.0mm,庫水位從14日00:00的 44.19m起漲,至 16日09:00達到最高水位46.51m,漲幅2.32m,此期間,電站24h滿負荷運行發電,16日09:00開啟泄洪洞調洪下泄水量,泄洪流量30.0 m3/s,故此次洪峰水位僅超梅汛控制水位0.51m。此次最大洪峰流量210m3/s(15日07:00—08:00),徑流量1793萬m3。

6月17—19日庫區面雨量93.9mm,庫水位從18日08:00的45.52m起漲,至20日09:00達到最高水位47.25 m,漲幅1.73m,期間,電站24h滿負荷運行發電,為減輕下游抗洪壓力,采取錯峰調度,18日18:00關閉泄洪洞停止泄洪放水,20日11:00再次開啟泄洪洞調洪下泄水量,泄洪流量30.0m3/s,故此次洪峰水位超梅汛控制水位1.73 m。此次最大洪峰流量222m3/s(19日05:00—06:00),徑流量1552萬m3。

3.2 入庫流量計算

水庫庫區上游各支流成扇形分布,由于源短和流域面積小,故未設入庫流量站,其入庫流量按出庫流量和庫容變量推求。出庫流量則由隧洞發電流量、泄洪洞泄洪流量和生活用水流量合成計算。前二者據實測流量建立水位流量關系推流,Z～Q關系線按部頒SL247—1999《水文資料整編規范》 的規定,通過符號檢驗、適線檢驗、偏離值檢驗和測點標準差計算,符合整編規范精度要求,后者按管道供水計量表計算。此次洪水最大入庫流量為252m3/s(12日03:00—04:00),最大泄洪流量為54.5m3/s(6月16日),最大出庫流量為66.6m3/s(6月16日)。

據降雨、入庫流量過程,產流分析時間確定為6月9—24日。

式中:W入為入庫水量;W出為出庫水量,即隧洞發電水量+泄洪水量;ΔW為洪水始末庫容增減量;W供為下游武康鎮的供水量;W蒸為庫面蒸發水量;據逐日蒸發觀測值和庫面積求算,W滲為庫區和大壩滲漏量(未計入)。各參數單位均為萬m3。

經計算,梅雨過程自6月 9—24日,入庫總水量為4626.0萬m3,其中隧洞發電水量1012.8萬m3,泄洪水量1464.0萬m3,武康鎮供水204.4萬m3,庫面蒸發水量8.8萬m3,庫容增量1 936萬m3。2011年1—5月少雨,但6月初連續降雨土壤基本飽和,此次洪水期間基流量691萬m3,徑流系數為0.82,符合庫區地形地貌和降雨特征。2011年對河口水庫梅雨洪水雨量、水位、流量過程線見圖1。

圖1 對河口水庫梅雨洪水雨量、水位、流量過程線圖

4 結 語

(1)2011年1—5月庫區降水量為258.4mm,與歷年同期相比偏少54.1%,屬歷史罕見。但6月初受暖濕氣流影響連續降雨且緊接梅雨,水情形勢旱澇急轉,形成典型的梅雨洪水,梅雨雨期基本正常,但梅雨量大,比常年平均梅雨量偏大12%,分階段降雨明顯,形成復式洪水,雨洪配套,庫內水位漲幅大。

(2)在梅雨洪水中,水文測驗、資料整理、整編符合部頒規范要求,水文資料合理、可靠,經此次洪水洪量分析計算,徑流系數合理,與徑流條件相匹配,符合產匯流規律。

(3)該次洪水總量大,7 d洪量3 117萬m3,超過梅汛期20 a一遇的洪量標準 (2 930萬m3)。

(4)1月1日至6月11日電廠停止發電,以確保德清縣城40多萬人口的生活用水。梅雨洪水中,6月12日開始24 h滿負荷運行,預泄騰出庫容,對控制水位起到了積極作用。在此次洪水過程中,通過科學調度,水庫充分發揮了它的防洪功能,3次洪峰有效攔蓄洪水3 162萬m3,占入庫水量的68.4%,減輕了下游河道的防洪壓力,確保了水庫下游重要堤防和縣城武康鎮的安全,充分體現了水庫的防洪減災效益。