华光潭一级水电站台风“利奇马”暴雨洪水调度分析

浙江浙能华光潭水力发电有限公司 汪 涵

2019年9号台风“利奇马”期间，华光潭水库出现了24h 最大降雨量，洪峰流量最大，洪水位最高、泄洪流量最大、弃水量最多的历史之最。结合多年水文资料，分析由台风引起的暴雨、洪水特性以及本次洪水调度情况。华光潭水库通过科学合理调度，配备先进的应急设备，有效地保障了下游人民财产的安全，最大程度发挥了水库的防洪减灾效益。总结本次洪水调度过程的经验，对今后优化洪水调度规则有着重要的理论意义和应用价值。

1 概况

华光潭一级水电站位于浙江省临安区分水江干流昌化江上游的巨溪，为华光潭梯级水电站工程中的第一级电站，坝址距临安区约87km，距杭州市140km。工程以发电为主，兼顾防洪任务。电站总装机容量60MW（2×30MW），设计多年平均发电量1.2705亿kW·h，年利用小时2117h。工程等别为三等，大坝按2级建筑物设计[1]。

坝址以上集雨面积266.1km2，占总流域面积的74%，坝顶高程449.85m，多年平均径流量2.98亿m3。水库为年调节水库，总库容8260万m3。水库正常蓄水位444.00m，防洪限制水位442m，一级水库按50年一遇洪水设计、设计洪水位447.29m，大坝按500年一遇洪水校核、相应校核洪水位449.78 m，发电死水位414.00m[2]。华光潭二级水电站为日调节水库，暂不做讨论。

2019年第9号台风“利奇马”于8月4日14时在菲律宾东部海域上空生成，生成后向西偏北方向移动，逐渐逼近东南沿海，强度逐渐加强。10日1：45台风“利奇马”正面登陆浙江省温岭市沿海，登陆时级别为超强台风，中心附近最大风力16级（52m/s），并于当日22时离开浙江，降为9级热带风暴[3]。

9#台风“利奇马”是建国以来最大三次台风之一，其强度强、范围广、雨量大、影响时间久，主要有2个特点：一是登陆强度强，二是风雨强度大、持续时间久。按全域面雨量衡量，本次台风为2000年以来影响临安最强的台风，直接造成临安西部山区遭遇历史上最大短时局地强暴雨，过境杭州时持续保持10级强热带风暴强度[4]。

2 水雨情分析

2.1 降雨的时空分布

受台风外围云系影响，9日12时华光潭流域新桥站开始出现降雨。3小时后降雨量覆盖范围由东向西逐渐增大。10日受台风过境影响雨强逐渐增加，强降雨过程覆盖全流域，10日14时至16时中梅、岛石、新桥降水强度较大，10日17时至19时暴雨中心由流域西面移至东面，龙井、一级坝、一级尾水降水强度较大。10日19时伴随着台风移出杭州并强度缓慢减弱，降雨影响基本结束，全流域普降小雨。

2.2 暴雨的特点

华光潭水库位于昌化江支流昌北溪上，是本次台风临安区最大的降水区，也是杭州市最大的降水区。本次暴雨有如下特点：

降雨短历时暴雨大。此次降雨主要集中在8月9日15时至11日9时，总历时43h。所有站点最大12h降雨量占最大24h 降雨量的比重均达到70%以上；降雨总量大，超历史极值。华光潭库区5处雨量站3日累计降雨均超过300mm，其中中梅站雨量达到了441mm。过程累计面雨量高达361.4mm，最大24h（1d）面雨量308.3mm（8月9日20时～10日19时），各站最大24h（1d）降雨量均大于特大暴雨的等级（250mm），为华光潭水库历史最大短历时降雨。

降雨强度大。1小时最大降雨量71mm（岛石站），3小时最大降雨量142mm（中梅站），6小时最大降雨量216mm（中梅站），12小时最大降雨量298mm（中梅站），24小时最大降雨量386mm（中梅站）；降雨空间分布较均匀。库区面雨量361.4mm，岛石站雨量331mm，新桥站雨量316mm，中梅站雨量441mm，龙井站雨量342mm，一级大坝站雨量416mm，一级尾水298mm。华光潭水库降雨情况见图1、表1、表2。

图1 华光潭库区面雨量过程图

表1 华光潭各雨量站短历时暴雨量统计表

3 相关分析

3.1 洪水过程分析

此次降雨入库径流量为6845万m3，华光潭一级水库8月9日23时开始起涨，起涨水位431.63m，至10日19:18一级水位涨至最高为445.88m，水位涨幅14.25m，涨率为0.7m/h。一级水库入库洪水过程由8月9日20时的44.7m3/s 起涨，至10日16时27分达到2312.92m3/s 洪峰流量。入库流量超过1000m3/s 的一共有5个小时（8月10日15时～19时）。

一级水库最大下泄流量为1200m3/s，比入库洪峰晚3个小时，削峰率48.1%。总入库水量6845万m3，总出库水量3591万m3（包含泄洪量2736万m3），最大24小时入库水量为5529万m3（10日6时至11日6时）。

3.2 降雨及洪水频率分析

华光潭水库最大24h 面雨量308.3mm，超过2012年234.6mm，为历史最大24h 面雨量，略低于100a一遇。一级水库此次洪峰流量为2312.92m3/s，超过2012年洪峰流量1082.72m3/s，为建库以来历史最大洪峰流量，略高于50a 一遇设计洪峰流量。最高洪水位445.88m（10日19:18），超过2011年的445.74m（6月30日0:03），为建库以来历史最高水位，较防洪高水位（446.92m）低1.04m，比50a 一遇设计洪水位（447.29m）低1.41m。根据重现期综合考虑，确定为特大洪水。

表3 “利奇马期间”华光潭洪水情况与不同频率洪水比较表

3.3 洪水调度

8月10日15:20华光潭库区降雨累计136.6mm（10日8:00至15:20）， 一级水库入库流量达1500m3/s，出库流量（发电）为36m3/s，水位上涨至438.9m，且库区降雨强度不断加大，水位上涨迅猛，根据预报结果显示，如不泄洪，预计19时左右一级库水位会超过防洪高水位446.92m，且气象预报库区未来3小时仍有强降雨，15:27向防办申请一级水库17时开闸泄洪；15:50一级水位达439.69m且上涨快，入库流量高达2000m3/s 并持续增大，库区降雨持续，形式十分严峻，遂再次向防办申请一级水库16:30提前开闸泄洪。16:40收到防办调度令，允许一级水库17时开闸泄洪，下泄流量不大于500m3/s。8月10日17时一级水库1、2、3号闸门开启3m，开闸水位443.36m、超汛限1.36m、下泄流量480m3/s。

17:12水位涨至443.84m，一级水库入库流量16:27已达2312.92m3/s 洪峰流量，超50年一遇设计洪峰流量，出库流量为480m3/s（包含发电流量），预计17:30一级库水位将达到水库征地水位445m，18:15达到防洪高水位446.92m，申请17:30加大一级水库下泄流量。17:59收到防办调度令，18:15下泄流量加大至994m3/s（不大于1000m3/s）。

18:51一级库水位445.78m，超正常蓄水位1.78m，超征地水位0.78m，入库流量1700m3/s，库区面雨量220mm，预计19:40达到防洪高水位446.92m，申请19:30加大下泄流量，出库不大于1500m3/s。19:19收到防办调令，要求19:20起一级出库流量不大于1300m3/s。19:30加大到最大下泄流量1200m3/s 后，为减轻水库下游防汛压力，在临安防汛办的指挥下逐步关小闸门，因分水江防汛形势严峻，华光潭电站一级水库于11日16:46关闭闸门。关闸时水位444.86m，超汛限2.86m。

3.4 调度分析

3.4.1 前期预泄情况

根据气象预报，临安将受台风影响，公司根据上级要求提早开展预泄工作。华光潭水库提前通过24小时满负荷发电形式及时降低库水位（8月9日22时库水位降至431.63m，低于汛限水位12.37m，共腾出库容3789万m3，起涨水位比汛限水位低12.37m，比移民水位低15.29m），有效降低了后期的防洪压力。

3.4.2 一级水库提前加大下泄的原因

15:20水库库区面雨量136.6mm（10日8:00至15:20），一级库水位438.9m，入库流量1500m3/s，出库流量（发电）为36m3/s，洪水预报结果显示：如不泄洪，预计19时左右一级库水位将超防洪高水位446.92m，且气象预报库区未来3小时仍有强降雨，故华光潭水库17时开闸泄洪，下泄流量不大于500m3/s。同时，水库利用洪水预报系统分三种情况进行了分析：

方案一：按照控运计划（在水位达到446.92明天之前，保持500m3/s 下泄，其后按照保坝调度下泄），若不考虑未来降雨，预计18:15分水位将上涨至446.92m，此时保坝下泄流量将达1700m3/s。

方案二：若不考虑未来降雨，18时下泄流量加大至1000m3/s，19:20加大到1300m3/s，最高水位到445.90m 左右，低于移民高程。

方案三：按照控运计划（在水位达到446.92m之前，保持500m3/s 下泄，其后按照保坝调度下泄。）考虑气象预报未来3小时降雨仍有100～150mm，预计22时水库最高水位会达到451.35m，有漫坝可能（水库坝顶高程449.85m，加防浪墙451.05m）。

经过对三个方案的综合比对，并考虑上游因暴雨引发的山洪、山体滑坡和泥石流导致交通、移动通讯和电力都已中断，灾情十分严重，汛情危急。我们会商后决定采用方案二，这样最大下泄最小，对下游危害最小，又不影响水库工程安全。

4 结语

本次抗击台风洪水期间，华光潭水电站及时预报预测、提前预泄，在临安水利水电局和上级主管单位的领导下，公司防汛领导小组正确决策下，各部门通力合作、同心同德，在拦蓄洪水、削峰和错峰方面效果显著，取得了良好的防洪效果。

公司领导及各部门在思想上高度重视，举措上周密部署，责任上严格落实，迅速进入临战状态，坚决摒弃“麻痹、侥幸、懈怠”心理，全力以赴迎接“利奇马”。抗台期间各部门通力合作，各司其责，上下一条心，也是本次抗台顺利的重要条件。

雨前创造条件提前预泄；初期根据预测精准预泄，中期以下游安全为目标，尽可能发挥调蓄作用；后期坚持调度原则，保证大坝安全为主进行泄洪。华光潭一级电站前期通过预泄，水库水位比正常蓄水位低12.38m，增加了约3000万m3的调蓄库容。

公司每年组织的防汛防台应急演练为本次抗台风发挥了积极的作用，公司各部门在本次防台风工作异常紧急的情况下，仍临危不乱、有条不紊地开展各项工作，如：洪水骤涨、闸门异常、机组异动，道路阻塞，应急抢险等。

配备先进的应急设施，确保水库在极端的气候条件下能够正常运行，本次台风暴雨引发的山洪、山体滑坡和泥石流导致华光潭一级电站上坝道路冲毁，交通、通讯和电力中断，上游洪水来势汹汹，情况危急。所幸的是，公司在2015年配备了两台卫星电话，才能把指挥部的信号传到坝上，保证了洪水期间泄洪闸门的正常启闭。水情自动测报系统GPRS 数据传输也因移动信号中断，同时失去数据，超短波数据采集工作正常，及时传输水雨情数据，为防洪调度提供决策依据，同时也为临安、杭州防汛指挥机构提供实时水雨情变化，得到了上级单位的高度评价。

华光潭电站以发电为主、兼顾防洪，始终坚持把人民群众的防洪安全放在第一位，体现了国有企业的重要社会责任。本次台风期间拦蓄上游洪水3465万m3，大大减轻了下游的防洪压力，最大限度的发挥了水库拦蓄洪水的作用。