河库联合调度预报技术探析

滕培宋，刘文丽

（广西水文水资源局，南宁 530023）

河库联合调度预报技术探析

滕培宋，刘文丽

（广西水文水资源局，南宁 530023）

贺江流域“2013.8”暴雨洪水期间，通过准确入库洪水预报，以贺江下游重要城镇安全泄洪量为控制，科学合理利用合面狮水库成功进行调蓄错峰，取得良好的防洪效果，分析了开展河库联合调度预报的技术路线及方法，为广泛开展河库联合调度预报服务提供参考及借鉴。

水库预泄；汇流单位线；入库洪水；控制下泄；贺江；合面狮水库；龟石水库

1 流域水系及水库工程概况

贺江是西江左岸1级支流，发源于富川县麦岭镇大坝村茗山（又名湖园岭，海拔430 m）西南麓，上游称富川江，向西南流，至高坝村入岩洞，在周塘岩复出地表，继续西南流，经葛坡镇，至城北镇城北街转向南流，经富阳镇和龟石水库后，流入钟山县，至城厢镇升平街折向东南流，经羊头镇，至八步区西湾镇左纳西湾河后，经贺州市区、莲塘镇至贺街镇大鸭村大滩，贺江最大支流大宁河从左岸汇入，继续向东南流，经步头镇、合面狮水库、信都镇和铺门镇后，流入广东省封开市，折向西南流，至大洲寺有第二大支流东安江从右岸汇入后，于江口村汇入西江。贺江干流长357 km，平均坡降0.47‰，流域面积11 599 km2，流域平均宽度32.5 km，干、支流总长1 861 km，河网密度0.222 km/km2。干流上游于1966年建成龟石水库，控制流域面积1 254 km2，总库容5.95亿m3；1974年在八步区信都镇上游10 km处建成合面狮水电站，控制流域面积6 312 km2，总库容2.96亿m3，发电装机容量6.8万kW；另在支流上分别建有横塘、狮洞、沙冲3处中型水库，总控制面积222.35 km2，总库容5 438万m3。广西境内干流分别建有富阳、贺州、信都水文站。富阳水文站控制流域面积503 km3，占贺江流域面积的4.3%，实测最大流量966 m3/s，发生于1956年，调查最大流量1 700 m3/s，发生于1915年7月8日；信都水文站控制流域面积6 380 km2，占贺江流域面积的55.0%，实测最大流量5 840 m3/s，发生于1994年7月23日，调查最大流量6 430 m3/s，发生于1908年；贺州水文站控制流域面积2 444 km2（扣除龟石水库控制面积后区间集水面积为1 190 km2），占贺江流域面积的21.1%，实测最高水位105.85 m，发生于2002年7月。

图1 贺江流域河库群示意图

2 贺江流域“2013.8”暴雨特性

2.1 暴雨特征

受2013年第11号强台风“尤特”的影响，8月15～17日，贺江流域普降暴雨到大暴雨，局部降特大暴雨，贺州市2天累计面平均雨量达226 mm。此次降雨过程暴雨区主要集中在贺江流域中下游，降雨历时长，主雨期为8月15日20时～17日9时，24 h面平均降雨量162 mm；短历时降雨强度不是很大，据流域信都水文站控制断面以上大洞、黄洞、白沙、龙潭、大立头、贺州、麦岭等站20多个站点逐时降雨量统计，最大1 h降雨量26 mm（龙潭23日5～6时），最大3 h降雨量60 mm（龙潭23日5～8时）；降雨面上分布极不均匀，2天累积降雨量南蛇岭站为140 mm，仅是新铺站的1/2左右。

2.2 河库调度基本思路

贺江中下游河库联合调度的基本思路是，“上拖下泄”，以达到错峰削峰，减轻下游城镇防洪压力，即上游龟石水库前期按小流量控制下流，将前期洪量先拦蓄在水库中，当库水位接近汛限水位后按出入库基本平衡控制下泄；下游合面狮水库前期先按坝下主要防洪城镇广东省封开市南丰镇安全流量3 000 m3/s控制下泄，当库水位达到最高允许控制水位后，则以确保水库大坝安全为前提，按出入库平衡控制下泄，当最大入库流量出现后，维持按略大于入库流量控制下泄，逐渐将库水位降至汛限水位，然后再按出入库平衡控制下泄，使库水位控制在汛限水位运行。

3 上游入库洪水预测及库区来水量预测分析计算[1]

河库联合调度预报，各种来水量预报是关键。根据联合启动龟石、合面狮两座水库调度要求，需要分析3个河段的来水量预报，即龟石水库入库来水过程预报，贺州水文站洪水流量过程预报，合面狮水库区间来水量预报。由于这3个河道预报断面均缺乏预报方案，在此采用广西分区单位线法进行来水过程预报。据依3个需预报河段所在位置，按照《广西暴雨径流查算图表》的产流分区，汇流分区，地下潜流退水分区等要素分别计算得出各断面产汇流参数[2]。各分析断面处产汇流分区情况见表1。由此可计算得到各预报断面处瞬时汇流单位线，详见图2～3（暴雨时段长 Δt取1 h），根据各预报断面以上流域下垫面条件，取产流期稳定入渗率为3.5～4 mm/h，降雨前期取大些，中后期取小些。

表1 各河段出口断面以上流域产汇分区情况表

根据分析计算，站点所在地属于第3产流区，查降雨径流相关特征参数综合表得Wm=100 mm。由于本次预报计算时前期已经较长时间没有较大的降雨天气过程，土壤不是很湿润，故在计算时考虑土壤前期缺水量30 mm左右，后期认为土壤已经饱和，产流期下渗能力有所减少。

3.1 设计净雨的推求

根据龟石水库上游雨量站点信息情况，选取麦岭大坝、楼村、城北、杨家栎、富阳等6个雨站为时段面降雨统计代表站点，计算（以算术平均法）得时段面平均降雨量及净雨过程。

根据贺州水文站区间面上雨量站点信息情况，选取白沙、回龙、大立头、钟山、贺州等5个雨站为时段面降雨统计代表站点，计算（以算术平均法）得时段面平均降雨量及净雨过程。

根据合面狮水库区间面上雨量站点信息情况，选取大洞、黄洞、三歧、南蛇岭、新铺、坡头、南乡、新村等10个雨站为时段面降雨统计代表站点，计算（以算术平均法）得时段面平均降雨量及净雨过程。

3.2 汇流单位线分析计算

各分析计算断面所在地区为非岩溶地区，汇流单位线主要参数m、n采用非岩溶地区计算公式，即:

m1稳=3.5F0.15J-0.44；n=1.797F0.082J0.028；k=m1稳/n

F——流域面积，km2；

J——河道比降。

根据广西产汇流分析成果，由计算断面所在产汇流所处分区参数，计算得n、k，进而可计算得到所求的各河段汇流瞬时单位线，据此即可推求得到各河段汇流单位线，成果详见图2。

4 预测预报洪水过程计算[3]

由各河段汇流单位线和相应净雨过程，按式:Qi=∑pi×qi，逐时段计算，即可计算得到所需计算预测的各河段及入库洪水过程，详见表2～3及图3。

图2 合面狮入库区间汇流单位线过程图

图3 合面狮水库预测及调度洪水流量过程线图

表2 龟石水库预测入库洪水成果表 m3/s

贺州水文站监测来水量过程Q（t贺州）=Q（t区间）+Q（t-6龟石水库下泄），预测贺州水文站最大洪峰流量为1 100 m3/s，出现时间为19日4时前后，经龟石水库调度调节后，上游来水与区间来水不叠加，最大出库流量出现在区间洪水的消退段中后期。预测结果与实际情况基本相符，贺州水文站于19日10时出现最大洪峰流量为1 090 m3/s。

合面狮水闸实际入库来水量过程Q（t合面狮入）=Q（t区间）+Q（t贺州水文站），预测合面狮水库最大洪峰流量为4 290 m3/s，最大入库流量现出时间为17日16时前后。据水库观测于17日13时出现最大入库洪峰流量为4 310 m3/s，预测与实际基本相符[4]。

5 河库预报联合调度实施

为充分利用贺江干流上的大型水库拦蓄调节洪水作用，最大限度降低洪水对下游广西贺州信都，广东封开市南丰等沿江城镇的威胁，实施的河库联合预测调度，取得了良好的防洪成效。

8月16日中午，根据当时的降雨量情况分析，预测龟石水库入库洪水需按照正常发电和供水（向贺州市人饮供水）排放，剩余来水量全部蓄在水库内。合面狮水库最大入库流量预测为3 000 m3/s（上述分析成果），16日14时库水位86.78 m，距汛限水位87.0 m仅差0.22 m，可调洪库容为436万m3，广东省封开市南丰镇安全泄量为3 000 m3/s，计算得合面狮水库至南丰区间来水流量约为500 m3/s，如此，合面狮水库下泄流量应控制不超过2 500 m3/s，据预报入库过程计算，约需调节库容2 300万m3。分析确定合面狮水库自16日14时起按不超2 500 m3/s泄洪，至17日8时前后最高库水位将达到88.1 m左右。

由于降雨云系继续滞留，16日15时～17日14时流域内再降暴雨。17日8时，据新的水雨情分析，上游龟石水库仍先按正常发电用水量控制，至18日11时库水位将达到181.66 m，接近汛限水位182 m，据预测入流过程，在允许适当超汛限（经报同意），但最高水位控制在182.2 m的调度要求。对入库水量进一步分析，确定从18日12时起逐步加大下泄流量，按最大下泄600 m3/s控泄，最高水位将达到182.10 m左右，能符合调度要求。

合面狮水库17日8时库水位88.1 m，已经超汛限1.10 m，为了做到防洪与确保水库大坝安全两不误，经请示部防总，合面狮按最高不超过88.50 m控泄，为此，确定该水库自17日9时起，按出入库水量基本平衡控制下泄，但最大下泄流量不大于预测最大流量4 300 m3/s，这样将有600万m3左右洪水量滞蓄水库内，水库将于15时前后出现最高库水位88.50 m左右。实际合面狮水库17日14时出现最高库水位88.48 m，通过河库联合调度削峰及错峰作用约削减广东封开市南丰河段洪峰水位0.6 m。

6 河库联合调度预报启示

通过开展贺江流域“2013.8”暴雨洪水的河库联合调度预报，有如下启示:

（1）水库报汛信息比较欠缺，这次部分时段有逐时信息，是在发现情况后，再通过防办临时下指令人工观测加报，这对及时分析十分不利。因此必须加快水库报汛升级，做到自动报汛，才能真正解决信息比较欠缺的问题；

（2）如能融合气象降雨量数值预报成果，并能对后期水量较准确预测，则效果更为显著；如16日中午会商时，如能预测到后期还有这么大的降雨，能及时将合面狮水库调度规则调整为16日14时～20时按不超2 500 m3/s泄洪，并通知群众做好迁移工作；16日21时～17日8时按3 200 m3/s控泄；17日9时按3 700 m3/s控泄，则最高库水位可与现调度方式相当，达到88.40 m左右，但最大下泄流量只为3 700 m3/s，比现4 280 m3/s少600 m3/s左右，对下流的防洪减灾更为有利，将使目前的最高洪水位降低0.5 m左右。

[1] 陈桂亚.三峡水库运行调度技术研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2] 覃光权.广西暴雨径流查算图表[Z].南宁：广西水文总站，1984.

[3] 刘志雨.水文情报预报技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

[4]GB/T22482-2008，水文情报预报规范[S].

（责任编辑：刘征湛）

Study of forecasting technique for river and reservoir joint regulation

TENG Pei-song,LIU Wen-li
（Guangxi Hydrology and Water Resources Bureau,Nanning 530023,China）

During the storm flood period of Hejiang River in October of 2013,accurate inflow flood forecasting and proper operation of Hemianshi Reservoir had successfully protected the important downstream townships by flood storage and discharge control.The author discussed the technical routes and methods of forecasting for river and res⁃ervoir joint regulation,aiming to provide reference for extensive development of this kind of forecasting service in Guangxi.

Flood pre-discharge of reservoir;confluence unit hydrograph;inflow flood;control discharge;Hejiang River;Hemianshi Reservoir；Guishi Reservoir

P333

B

1003-1510（2016）02-0001-04

2016-01-09

滕培宋（1965-），男，广西邕宁人，广西水文水资源局高级工程师，主要从事水文水资源分析计算，洪水分析预报研究。