龙背湾电站施工期水文预报方案编制探讨

【摘要】龙背湾水电站工程位于湖北省竹山县境内的官渡河流域，属于鄂西北山溪性河流，洪水涨陡落快，且上游支流无水文控制站，加上围堰截流后形成了壅水型水库，使工程施工期水文预报难度增大。本文通过龙背湾水电站施工期水文预报的编制过程，对山区性河流水利工程施工期预报的特点及难点进行分析探讨，为类似工程的施工期水文预报提供参考。

【关键词】水电站；施工期预报；难点解决方案

引言

龙背湾水电站工程坝址位于汉江南岸竹山县柳林乡龙背湾，最大支流堵河南源官渡河中上游处，官渡河全长126.9km，流域面积2961km2，平均坡降4.73‰。大坝为钢板混凝土面板堆石坝，坝高158.3m，总库容8.30亿m3，为多年调节水库，电站装机容量180MW。工程以发电为主，兼有防洪、航运、灌溉等综合利用。

工程施工期导流采用全段围堰挡水，隧洞导流，于2012年汛前实施截流。导流隧洞布置在坝址左岸山体内，隧洞为8×10m拱形断面，全长606.00m。为确保龙背湾水电站施工期间的度汛安全，避免或尽量减少因暴雨洪水对工程施工造成人员和财产损失，编制有较长预见期和较高精度的水文预报至关重要。

1、流域概况

官渡河流域为扇形水系，形状上宽下窄，地势由南向北倾斜，有大小支流52条，其中汇入龙背湾坝址处的较大支流有5条，即：阴峪河、洪坪河、公祖河、渣渔河、平渡河。

官渡河流域径流有明显的季节性，汛期为5-10月。洪水由暴雨形成，时空分布特性与暴雨相应，陡涨陡落，过程比较尖瘦，暴雨中心九湖坪站实测最大24h暴雨167.1mm，最大72h暴雨224.5mm。年最大洪水一般发生在7-9月，但以7月份居多，占31.3%。洪水涨洪历时一般为8-17h，总历时3d左右。

2、施工期洪水预报方案编制

2.1 水文资料情况。老码头水文站是官渡河干流的控制站。该站控制流域面积1854km2，资料年限为1987-2010年，共计24年。老码头水文站与坝址位于同一条河流的上、下游，相距仅1.5km，站址控制面积占坝址以上流域面积的86%，采用老码头站资料来分析坝址处产、汇流过程。

2.2 方案编制。官渡河流域属于中、小流域，洪水过程陡涨陡落，产流采用API模型，汇流采用集总式流域汇流方案。

坝址处产流采用老码头站1987-2010年76次洪水资料，经过降雨径流关系分析，确定每一场洪水的P、Pa、R，建立龙背湾坝址以上流域降雨径流三变数关系图。

汇流采用经验单位线法推求坝址以上流域的入流过程。根据老码头水文站实测资料系列，分别分析了6h单位线与3h单位线，然后根据老码头站与龙背湾坝址以上面积比，经倍比放大（按洪峰控制），得到坝址以上流域单位线。

由于实测洪水过程受降雨强度及降雨中心不同影响较大，本次按雨强大小及降雨中心位置分析了3条单位线，即单时段大于30mm单位线、2个时段大于30mm单位线及多时段平缓过程单位线。

2.3 方案检验与评定。产流方案成果评定：用1987-2010年24年实测降水量成果，选取场次降水76次进行预报检验，降雨径流关系合格率为84.2%。

汇流方案成果评定：6h单位线，选取老码头水文站1996-2008年实测大、中、小共44场洪水进行预报误差精度评定；3h单位线，对2010-2011年共10场洪水进行预报误差精度评定。6h单位线洪峰流量合格率90.9%，峰现时间合格率90.0%；3h单位线洪峰流量合格率97.7%，峰现时间合格率80.0%。

方案的检验：6h单位线采用1994-1995年共4场洪水，对预报方案进行检验；3h单位线选取2008-2009年共4场洪水，对预报方案进行检验，6h单位线洪峰流量合格率100%，峰现时间合格率100%；3h单位线洪峰流量合格率75.0%，峰现时间合格率100%。

《水文情报预报规范》GB/T 22482-2008规定，预报方案的合格率达到甲、乙两个等级者，可用于作业预报，可对用户提供预报成果。

3、调洪演算

龙背湾水电站施工期采用导流洞泄洪，2012年导流隧洞设计工况为全年20年一遇设计洪水。坝址处20年一遇设计洪水为3660m3/s（导流洞的泄洪能力为1860m3/s），大量洪水滞留库内，坝址处的洪水过程已不是天然河道下的洪水过程，为了确保施工及围堰安全，需要预知水库坝前最高水位、最大出流量及其过程，这要通过调洪演算解决。

调洪演算是根据水量平衡原理进行的，在忽略水库渗漏和蒸发的情况下，水库的水量平衡方程为：

将坝址处不同频率设计洪水进行了调洪演算，经调洪演算后得到水库坝前最高水位、水位变幅以及与围堰顶的高差，库水位及出库流量变化过程。

4、方案检验中的存在问题及应对措施

在作业检验预报过程中，根据不断得到的预报误差信息，及时地校正、改善预报值或水文预报模型中的参数，使后续阶段的预报误差尽可能减小。

4.1 降雨强度及暴雨中心位置不同，暴雨的移动路线和速度对单位线有影响，可导致预报值跟实测值有较大出入。在预报实践中要分析暴雨中心点位置，对洪水预报系统预报出来数据，合理实施人工校正。

4.2 在作业预报中，预报根据时间以前的降雨量是实测的，之后的降雨量是预报的。预报雨量与预报方案的误差，两者都影响预报的精度。因此，在作业预报时，应根据实测时段降雨量或实测流量对预报的径流进行逐时段修正。

5、结论

龙背湾水电站施工期水文预报应用老码头水文站产、汇流方案，先预报出坝址处入库流量，再根据导流洞泄流量经调洪演算反推库水位及水位变幅。由于施工进度不断变化，围堰挡水转变为坝体挡水，随着坝体增高，对来水产生的调蓄作用越来越明显，从而影响预报精度。作业预报时要根据施工进度，对预报方案及时进行修正，使预报接结果更接近实际情况，切实的为龙背湾施工期防洪提供决策依据。

参考文献：

[1]王守强.水文预报方法[M].第二版.北京：水利电力出版社，1983.