“莫拉克”台风期间对河口水库洪水分析

陆小仙

(德清县对河口水库管理局,浙江 德清 313200)

1 工程概况

对河口水库地处浙北德清县境内,位于东苕溪支流余英溪中游。主坝坐落于武康镇以西8 km处的对河口村,坝址以上控制流域面积为148.7km2,占余英溪流域面积184.3 km2的80.7%,总库容1.16亿m3。1960年3月建成蓄水,是一座以防洪为主,结合灌溉、发电等综合利用的大 (2)型水库,现在是德清县城乡居民的主要供水水源。水库集雨区内设有莫干山、和睦桥 (含蒸发)、上郎、上皋坞、对河口水库 (含蒸发)雨量站5处,坝上、隧洞、泄洪洞水位站3处,隧洞、泄洪洞流量站2处。隧洞测流断面设在电厂下游70 m的电站尾水渠上,泄洪洞测流断面设在泄洪洞下游约620 m的泄洪渠上,水文监测自20世纪60年代初开始至今。除险加固后,均对2个测流断面进行了平整重修。

2001年11月26日,水利部大坝安全管理中心确定该水库大坝属三类坝,须进行除险加固。2003年2月27日,国家发展计划委员会、水利部明确工程投资额度,水库开始实施除险加固工程。2006年3月,水库除险加固主体工程基本完工。水库总库容由原1.16亿m3增加到1.47亿m3,扩容3100万m3,防洪库容由3200万m3增加到4552万m3,兴利库容由4000万m3增加到7200万m3,校核洪水标准由不足1000 a一遇提高到5000 a一遇,城镇供水能力增加至24万t/d,年增发电量51万kW◦h。

2 “莫拉克”台风与降雨

2.1 “莫拉克”台风

2009年第8号台风 “莫拉克”于8月7日23时45分在台湾花莲登陆,9日16时20分在福建霞浦再次登陆。浙江省受其外围影响,水库流域从8月6日19时开始降雨,随着台风逼近,降雨强度逐渐增大,整个流域普降大暴雨,过程雨量分布不均。降雨特点主要表现为降雨强度大,过程时间长。根据自计雨量资料统计,暴雨时段集中在9日22时到11日7时,占该次总降雨的68%,降雨在8月11日19时结束,历时120 h。

2.2 降雨量

台风影响过程流域面雨量226.8 mm,5个雨量站降雨量全部超过150 mm,其中4个站点(上皋坞、上郎、和睦桥、莫干山)超过200 mm,最大降雨量上郎站285.6 mm。降雨强度最大1 h(10日19时至20时)为上皋坞站33.5 mm;最大3 h(10日19时至22时)为上郎站55.4 mm;最大1日(10月10日)雨量为上郎站达150.9 mm;最大3日面雨量189.2 mm,超台汛期5 a一遇雨量标准 (P=20%,187 mm);最大24 h雨量均超过大暴雨标准 (见表1)。

表1 水库各站雨量分布表 mm

3 水 情

3.1 洪水过程

7月下旬以来,受北方冷空气持续补充南下与暖湿气流共同作用,持续的阴雨天气,使得水库水位明显上涨,由于该次台风降雨强度大、历时长,加之前期降雨造成山体土壤含水率接近饱和,因而形成了该年的最大一场洪水,库水位上涨迅猛,水位从43.84 m(8日4时,相应库容4485万m3) (以85国家高程计,下同)涨至最高水位47.83m(11日19时,相应库容6640万m3),超台汛期限制水位3.83 m,为 “19990630”特大梅雨洪水以来的次高库水位(历史第4),涨幅高达3.99 m。其中,涨幅最大1日(8月10日)为2.63 m,涨幅最大1 h为0.19 m,洪峰流量327 m3/s(11日0时至1时),此时出库流量为9 m3/s,8月6日8时至10日10时,水库共预泄 (包括电站发电)水量652万m3(见图1)。

图1 2009年8号“莫拉克”台风期间对河口水库水位、泄洪流量过程线图

3.2 入库流量分析计算

水库库区上游各支流成扇形分布,由于源短和汇流面积较小,故未设入库流量站,其入库流量按出库流量和库容变量等推求。出库流量则由隧洞发电流量和泄洪洞流量合成计算,二者均以实测流量与水位建立相应关系,Z～Q关系线按部颁SL 247—1999《水文资料整编规范》的规定,通过符号检验、适线检验、偏离值检验和测点标准差计算,经严格审定后而推流。该次洪水最大入库流量为327 m3/s(8月11日),最大泄洪流量为50.1m3/s(8月12日),最大出库流量为60.8 m3/s(8月12日)。降雨、入库流量过程见图2。

图2 2009年8号“莫拉克”台风期间对河口水库雨量、入库流量过程线图

W入=W出+△W+W供+W蒸+W渗

式中:W入为入库水量 (万m3);

W出为出库水量 (万m3),即隧洞发电水量+泄洪水量;

W为洪水始末库容增减量 (万m3);

W供为下游武康镇的供水量(万m3);

W蒸为库面蒸发水量 (万m3),据逐日蒸发观测值和库面积求算;

W渗为库区和大坝渗漏量 (万m3)(未计)。

经计算,台风过程自8月6日至17日,入库总水量为3385万m3,其中隧洞发电水量951万m3,泄洪水量2288万m3,武康镇供水106万m3,库面蒸发水量10万m3,库容增量30万m3。水库有效拦蓄洪水2155万m3,占入库水量的63.7%,洪水过程基流水量415万m3,由于前期连续降雨,该次台风洪水径流系数达0.88。

4 结 论

(1)“莫拉克”台风云系范围大,受其影响范围广;路径复杂,移动速度特别慢,影响浙江省达7 d,长时间的暴雨和强风,破坏性极大;暴雨范围广,降雨强度大,水库水位迅速上涨,且涨幅大,是 “19990630”洪水后次大洪水。

(2)在该次洪水中,水文测验、资料整理、整编满足部颁规范要求,水文资料合理、可靠,经该次洪水洪量分析计算,径流系数较大,与径流条件相匹配,符合产汇流规律。

(3)该次洪水总量大,接近台汛期10 a一遇7 d洪量标准 (3047万m3)。由于分段性降雨,出现了较为典型的双峰洪水,洪峰流量接近 2007年16号 “罗莎”台风 (333 m3/s)。

(4)水库电站在8月5日开始24 h满负荷运行,预泄腾出库容,对控制水位起到了积极作用。在此次洪水过程中,通过科学调度,水库充分发挥了它的防洪功能,有效拦蓄洪水2155万m3,占入库水量的63.7%,减轻了下游河道的防洪压力,确保了水库下游重要堤防和县城武康镇的安全,充分体现了它的防洪减灾效益。