对河口水库2011年梅雨洪水分析

宋建明

(德清县对河口水库管理局,浙江 德清 313200)

1 水库概况

对河口水库地处德清县城武康镇西8 km,位于东苕溪支流余英溪中游。水库坝址以上控制流域面积148.7 km2,占余英溪流域面积184.3 km2的80.7%,主河道全长21.15 km,坡度7.95‰。水库控制流域内山峦叠嶂,山峰高在300～700m,坡度陡峻,比降较大,植被良好。

对河口水库所在流域属亚热带季风气候区,冬夏季风交替显著;水库控制流域多年平均降雨量1 614mm,多年平均降雨日约150 d,汛期(4—10月)降雨主要受梅雨和台风控制,降雨量约占全年的70%,易造成余英溪流域的大洪水。

对河口水库于1958年7月动工兴建,1964年7月竣工蓄水。水库工程主要由主坝、副坝、开敞式溢洪道、泄洪洞、发电引水隧洞、电站、泄洪渠及下游河道工程等组成。主坝为黏土心墙砂壳坝,副坝为壤土的均质坝,除险加固之前,水库总库容1.16亿m3,设计洪水标准100 a一遇,校核洪水标准1 000 a一遇。

2003年9月对对河口水库实施除险加固,工程主要内容有:主、副坝采用低弹模混凝土防渗墙处理,并加高5.20m,坝基帷幕灌浆;溢洪道设堰建闸;泄洪洞除险加固;原发电引水隧洞增设竖直式事故闸门;新建输水隧洞;泄洪渠和下游河道整治,以及库区淹没处理和移民安置等。2005年10月除险加固主体工程施工完毕,同年12月进行了水库蓄水安全鉴定,2006年6月完成了单位工程验收。水库正常蓄水位从44.20m(1985国家高程基准,下同)抬高至50.20m,相应库容由0.465亿m3增加至0.805亿m3,总库容从原来的1.160亿m3增加至1.469亿m3,防洪库容从原来的0.332亿m3增加至0.455亿m3。设计洪水标准为100 a一遇,设计洪水位由50.92m提高到55.18m,校核洪水标准为5 000 a一遇,校核洪水位由 55.52 m提高到59.54m。城镇供水能力增加到24万m3/d,年增发电量51万kW◦h。

为掌握库区雨情水情动态变化,满足水库控制运行及防洪调度需要,水库集雨区内设有莫干山、和睦桥、上朗、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,供水计量房1处。隧洞测流断面设在电厂下游70m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,除险加固中,隧洞、泄洪洞测流断面分别进行了改建和测流设备更新。

2 降 雨

2.1 降雨成因

2011年6月3日起受暖湿气流影响,开始连续降雨,6月10日入梅至27日出梅。入梅后,受长江中下游梅雨带影响,降水过程增多,降水较为集中,6月3日以来,库区遭遇连续强降雨天气,雨期长。据流域各雨量站统计,至6月23日08:00水库面雨量达423.9mm。

2.2 降雨过程

2011年1—5月全市少雨,比同期多年平均偏少50%以上。但6月初受暖湿气流影响连续降雨,库区3—6日流域平均降雨102.4mm,9日降雨28.9mm,紧接梅雨形成典型的梅雨洪水。梅雨洪水降雨分3个阶段,第1阶段6月9—12日,历时4 d,面雨量108.8mm,占总量的34.5%;第2阶段6月13—16日,历时4 d,面雨量113.0mm,占总量的35.8%;第 3阶段 6月 17—19日,历时 3 d,面雨量93.9mm,占总量的29.7%;全过程面雨量315.7 mm(见表1)。

表1 对河口水库2011年梅雨分阶段雨量统计表mm

2.3 降雨强度

2011年梅雨流域面雨量315.7mm(9d降雨合计),5个雨量站降雨量全部超过250.0mm,最大降雨量站为上朗站354.0mm。降雨强度最大1h为对河口水库站31.0mm(12日01:00—02:00);最大3h时为上郎站 66.0mm(12日00:00—03:00),超历年最大3h平均值14.6%;最大1d雨量为上皋坞站达111.5mm(6月12日),超历年最大1d平均值10.8%;最大3d雨量为上朗站达135.5mm(6月9—11日),超历年最大3d平均值4.2%;最大7d雨量为对河口水库站达258.5mm(6月9—15日),超历年最大7d平均值35.6%(见表2、3)。

表2 对河口水库各雨量站日降雨强度统计表mm

表3 对河口水库各雨量站降雨强度特征值表 mm

3 水 情

3.1 洪水过程

对河口水库属年调节水库,库区河流源短流急,汇流快,3次降雨过程,形成3次复式洪峰。第1次,6月9—12日库区面雨量108.8mm,库水位从10日00:00的41.96m起涨,至13日11:00达到最高水位44.20m,涨幅2.24m,由于2011年1—5月份降水量少,故此次洪峰水位远未达到梅汛控制水位的46.00m。6月12日起水库电站24h满负荷运行发电。此次最大洪峰流量252m3/s(12日03:00—04:00),径流量1188万m3。

6月13—16日库区面雨量113.0mm,库水位从14日00:00的 44.19m起涨,至 16日09:00达到最高水位46.51m,涨幅2.32m,此期间,电站24h满负荷运行发电,16日09:00开启泄洪洞调洪下泄水量,泄洪流量30.0 m3/s,故此次洪峰水位仅超梅汛控制水位0.51m。此次最大洪峰流量210m3/s(15日07:00—08:00),径流量1793万m3。

6月17—19日库区面雨量93.9mm,库水位从18日08:00的45.52m起涨,至20日09:00达到最高水位47.25 m,涨幅1.73m,期间,电站24h满负荷运行发电,为减轻下游抗洪压力,采取错峰调度,18日18:00关闭泄洪洞停止泄洪放水,20日11:00再次开启泄洪洞调洪下泄水量,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),径流量1552万m3。

3.2 入库流量计算

水库库区上游各支流成扇形分布,由于源短和流域面积小,故未设入库流量站,其入库流量按出库流量和库容变量推求。出库流量则由隧洞发电流量、泄洪洞泄洪流量和生活用水流量合成计算。前二者据实测流量建立水位流量关系推流,Z～Q关系线按部颁SL247—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,符合整编规范精度要求,后者按管道供水计量表计算。此次洪水最大入库流量为252m3/s(12日03:00—04:00),最大泄洪流量为54.5m3/s(6月16日),最大出库流量为66.6m3/s(6月16日)。

据降雨、入库流量过程,产流分析时间确定为6月9—24日。

式中:W入为入库水量;W出为出库水量,即隧洞发电水量+泄洪水量;ΔW为洪水始末库容增减量;W供为下游武康镇的供水量;W蒸为库面蒸发水量;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(未计入)。各参数单位均为万m3。

经计算,梅雨过程自6月 9—24日,入库总水量为4626.0万m3,其中隧洞发电水量1012.8万m3,泄洪水量1464.0万m3,武康镇供水204.4万m3,库面蒸发水量8.8万m3,库容增量1 936万m3。2011年1—5月少雨,但6月初连续降雨土壤基本饱和,此次洪水期间基流量691万m3,径流系数为0.82,符合库区地形地貌和降雨特征。2011年对河口水库梅雨洪水雨量、水位、流量过程线见图1。

图1 对河口水库梅雨洪水雨量、水位、流量过程线图

4 结 语

(1)2011年1—5月库区降水量为258.4mm,与历年同期相比偏少54.1%,属历史罕见。但6月初受暖湿气流影响连续降雨且紧接梅雨,水情形势旱涝急转,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%,分阶段降雨明显,形成复式洪水,雨洪配套,库内水位涨幅大。

(2)在梅雨洪水中,水文测验、资料整理、整编符合部颁规范要求,水文资料合理、可靠,经此次洪水洪量分析计算,径流系数合理,与径流条件相匹配,符合产汇流规律。

(3)该次洪水总量大,7 d洪量3 117万m3,超过梅汛期20 a一遇的洪量标准 (2 930万m3)。

(4)1月1日至6月11日电厂停止发电,以确保德清县城40多万人口的生活用水。梅雨洪水中,6月12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,3次洪峰有效拦蓄洪水3 162万m3,占入库水量的68.4%,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,充分体现了水库的防洪减灾效益。