柘溪水库“20160704”暴雨洪水分析

李艳

（湖南省水文水资源勘测局长沙市410007）

柘溪水库“20160704”暴雨洪水分析

李艳

（湖南省水文水资源勘测局长沙市410007）

2016年7月2～4日，资水流域普降暴雨到大暴雨，局部特大暴雨，暴雨中心贯穿资水中下游，造成资水柘溪水库出现超历史最大入库流量，下游控制站桃江发生水位排位第六的洪水。文章就水库以上流域暴雨分布、成因、特点、入库洪水过程、水库调度等方面进行分析，旨在为防汛、水库调度、水资源管理利用提供参考。

柘溪水库暴雨洪水调度方式

2016年7月2～4日，湖南省资水流域柘溪水库于7月4日14时出现最大入库流量20 400 m3/s，为建库以来的最大入库洪水，采用了预报预泄优化调度方式，大大消减下游河道水位，免受漫堤的风险。

1 暴雨分析

1.1 降雨成因及分布

由于副高东退，高原低槽东移，促使低层西南涡发展加强，且低涡东部西南急流强盛，湖南中北部上空水汽充沛，7月2日开始湖南省出现了一次较为罕见的大范围暴雨天气过程。资水流域降雨过程是从7月2日8时开始，直至7月4日14时基本结束。全流域大部分地区降暴雨到大暴雨，部分地区特大暴雨。流域平均降雨155 mm，柘溪库区平均降雨218.6 mm，柘桃区间平均降雨187.1 mm。降雨中心主要在资水流域中下游，其中益阳市赫山区的长历时的超强暴雨尤为显著，多站降雨量在400 mm以上，造成了益阳市泉交河一带损失严重。柘溪库区累积最大降雨量为新化县西河站371.5 mm（最大3日），达到300年一遇，超过了“19960716”洪水最大3日降雨327 mm（邹家滩站）；最大24 h降雨为安化县烟溪镇243 mm，接近“19960716”洪水最大24 h降雨253 mm（邹家滩站）。

1.2 暴雨特点

（1）强度大，历时短。整个降雨过程为54 h，柘溪库区平均降雨218.6 mm，主雨时段持续为24 h，降雨量148mm；同样，“96·7”洪水最大入库流量17 900 m3/s，其降雨过程为5天，柘溪库区平均降雨324 mm（由两次降雨过程组成：前期降雨中心在库区，形成本次最大入库洪峰流量；后期降雨中心在资水上游，入库洪峰低于前者，但大流量维持时间长），峰前有效降雨时段为39 h，降雨量170 mm。相较于1996年，本次过程在有效降雨量相差不大的情况下历时大大缩短。

（2）造峰核心雨既分散又集中。从图1可以看出，降雨总过程是由两个相对独立的降雨过程组成。这种雨型分布分散了洪水主峰的量值，尽管最大时段降雨出现在第一个过程，由于只出现了一个时段，这种雨量只会抬高河流底水，为形成第二个更大洪水过程提供推波助澜作用。而第二个洪水过程，高强度降雨维持10 h以上，由于暴雨中心在库区，汇流时间短，使得在降雨结束时立即出现峰高尖瘦的最大入库洪水。

图1 柘溪库区降雨过程

（3）暴雨笼罩面积广。本次降雨笼罩在资水流域全流域，其中资水中下游暴雨尤为突出，大于200 mm以上的笼罩面积超过全流域面积的一半。

2 洪水

2.1 径流组成及洪水发生、发展过程

由于前期降雨频繁，土壤含水量较大，柘溪以上流域下垫面接近饱和状态，为后期持续汇流创造了条件。与降雨过程相对应，第一阶段库区主雨结束10 h以后形成一个小的洪峰，第二个阶段的降雨使本次洪水继续上涨，起涨时间为7月3日20时，起涨流量3 420 m3/s，起涨水位为158.26 m，至4日14时出现最大入库流量20 400 m3/s，为建库以来历史第一位，刷新”19960716”洪水17 900 m3/s的最大入库流量记录。

2.2 洪水特点

（1）洪水涨率大，来势迅猛。由于降雨中心在库区，汇流速度快，集中的高强度降雨形成峰高量大的洪水。该过程涨水段非常陡，从起涨开始至洪峰出现，经历18 h，单位时间流量涨幅为943 m3/s/h。“19960716”洪水在35 h之内由4 060 m3/s上涨至17 900 m3/s，单位时间流量涨幅为395 m3/s·h，涨率也远远低于”20160704”洪水。

（2）高洪水位陡涨陡落，洪量较大。最大24 h（4日5时至5日5时）洪量为12.75亿m3；“96.7”洪水最大24 h洪量为10.22亿m3，最大三日洪量与本次洪水相当。

（3）洪水总过程历时短，洪峰持续时间短。这次洪水总水量27亿m3，3日洪量21.82亿m3，占总水量的80.8%，属于峰量集中，来势汹汹。“19960716”洪水总过程历时7天，3日洪量占总水量的57%。

3 调度方式的选择及分析

3.1 柘溪水库调度方式

根据资水流域防洪实际情况，柘溪水库有以下调度方式：

在库水位170 m以下，按满足资水尾闾防洪要求调度，即柘溪水库为下游拦洪，控制尾闾河道桃江流量不超过安全泄量（7 890～12 020 m3/s，沙头水位34 m～37.5 m），防洪标准相当于30年一遇，当库水位达170 m后，按大坝防洪要求调度，即超过30年一遇的防洪标准后，柘溪水库不再为下游专门拦蓄洪水，水库按来量下泄，即入库流量小于或等于170 m水位相应的泄洪能力时，来多少泄多少，而当入库流量大于该水位的泄洪能力时，泄洪建筑物敞开泄洪。

由于区间雨停至洪峰出现时间（桃江站）与柘溪洪水传播至桃江的时间均为16 h，将不能达到对区间洪水进行补偿的要求。为了增长区间洪水预报的预见期，要求气象部门能提前6 h预报区间降雨量，据此提前作出区间洪水预报，柘溪水库再根据区间洪水大小，按控制桃江流量不超过泄量（7 890～12 020 m3/s，沙头水位34 m～37.5 m），直至水库水位蓄至170 m后再转入保坝调度。

目前，柘溪水库调度方式采用汛期限制水位动态控制的优化调度模式，各分期控制水位方案如下：4月1日至5月10日汛限水位控制为165 m；5月11日至7月15日汛限水位控制为162 m；7月16日至31日汛限水位控制为（162～165）m；8～9月份汛限水位控制为（167.5～169）m。

3.2 本次洪水调度方式及调度过程

在本次暴雨洪水的柘溪水库调度过程中，从防洪与兴利出发，采取了预报预泄的调度方式。在洪水开始起涨时，尽管库水位很低，但水库在暴雨来临之前仍以满发流量发电的方式进行了为期1～2天的提前预泄，使水库水位降低至156.78 m，腾空了部分库容，以至于在柘溪入库流量迅速增加、下游柘桃区间洪水洪峰流量也达到近7 000 m3/s的情况下，水库出库都保持不超过2 000 m3/s进行下泄，争取了后期水库调度的主动。直至4日13时，入库流量基本达到最大（已超历史），库水位直线攀升，达到了164.65 m，考虑下游区间洪水处于回落阶段，水库将下泄流量增加到5 000 m3/s，随着时间的推移，下游区间流量进一步减退，水库在4日16时又将下泄流量增加到6 000 m3/s。考虑到下游益阳泉交河特大暴雨所致的堤垸内溃险情，本次最大下泄流量为6 000 m3/s，且维持时间很短，迫使水库库水位一直上涨，直至6日12时出现最高为169.01 m，水库下泄已降至3 000 m3/s（图2）。事实证明，当气象预报确定没有后续降雨时，考虑到水库自身安全，避免与下游区间洪水遭遇叠加，根据下游洪水的过程预报，采取缓慢增加

李艳（1973-），女，大学本科，工程师，目前从事资水流域洪水预报工作，手机：18684886787，E-mail：hnliy@126.com。