撫河、水庫、下游河道安全泄量分析

撫河、水庫、下游河道安全泄量分析

1流域的基本情況1.1撫河河流水系福河發(fā)源于江西省廣昌縣、石城區(qū)和寧都縣的交界處，距金縣三陽市。主河道長348km,流域面積16493km2。撫河自南向北,流經(jīng)廣昌、南豐、臨川、進(jìn)賢等15個縣(市)。南城縣城以上為上游,河長157km。南城縣城至臨川市區(qū)為中游,河長77km。臨川市區(qū)以下為下游,河長114km,在撫州市城區(qū)下游7km處有支流臨水匯入。臨水為撫河最大支流,由崇仁水和宜黃水匯合而成,流域面積約5151km2。1.2水利工程概況本流域內(nèi)控制性工程有洪門、廖坊2座大型水庫,見圖1。洪門水庫屬大(一)型水庫,總庫容12.14億m3。設(shè)計洪水位103.52m(500年一遇),校核洪水位107.20m(可能最大洪水),正常高水位100m。水庫位于撫河上游支流黎灘河的下游,壩址以上集雨面積2376km2,壩下2km處是南城縣洪門鎮(zhèn),水庫以發(fā)電為主,兼顧防洪、灌溉等。廖坊水庫屬大(二)型水庫,總庫容4.32億m3,設(shè)計洪水位67.94m(100年一遇),校核洪水位68.44m(1000年一遇),設(shè)計正常高水位65.00m,死水位61.00m。水庫位于撫河中游,水庫壩址地處撫州市臨川區(qū)鵬田鄉(xiāng)廖坊村,壩址以上集雨面積7060km2。水庫以防洪、灌溉為主,兼顧發(fā)電、供水、航運等。工程于2002年10月正式開工,2005年6通過蓄水安全鑒定,2005年12月下閘蓄水,尚未峻工驗收。近年來,最高運行水位為64.98m(2008年6月19日,蓄水進(jìn)行八堡堤滲漏試驗)。1.30年氣象場點水位(1)上游防護(hù)。壩上庫區(qū)防護(hù)工程有八堡堤、河西堤、新橋堤、萬年堤等堤防,均在撫河干流兩側(cè)南城縣境內(nèi)。其中八堡堤保護(hù)耕地733.33hm2,保護(hù)人口1.2萬人。2008年6月進(jìn)行八堡堤滲漏試驗時,庫水位最高為64.98m,此時八堡堤滲漏嚴(yán)重。2010年6月17~26日,庫水位在62.63~64.52m時,有6處出現(xiàn)大泡泉,2處較大面積的軟土有水逸出,1處脫坡,1處排水溝兩側(cè)的漿砌石倒塌,1處較大的牛皮包。(2)下游防護(hù)。下游主要堤防包括唱凱堤、中洲堤、城西堤、青泥堤、嵩湖堤、滸灣堤等。其中唱凱堤保護(hù)耕地8200hm2、人口14.4萬人,2010年確定的保證水位為42.78m。廖坊水庫下游河道安全泄量7130m3/s。1.4主要控制站洪水傳播時間撫河流域共有水文站、水位站、雨量站等各類水文監(jiān)測站280余個,見圖1。主要控制性水文站有:廖家灣水文站、婁家村水文站、李家渡水文站。廖家灣水文站位于撫河干流撫州市區(qū)臨水匯合之前,集水面積8723km2,實測最高水位42.78m(1982年6月18日),實測最大流量6460m3/s(1998年6月23日)。婁家村水文站位于撫河支流臨水,屬臨水控制站,集水面積4969km2,歷史最高水位41.41m(1998年6月23日),最大流量4380m3/s(1998年6月23日)。李家渡水文站位于撫河干流下游進(jìn)賢縣內(nèi),屬撫河控制站,集水面積15811km2,歷史最高水位33.08m(1998年6月23日),最大流量9950m3/s(2010年前統(tǒng)計資料)。主要控制站洪水傳播時間:廖坊水庫至廖家灣水文站約42km,洪水傳播時間約9h;廖家灣水文站至李家渡水文站44km,洪水傳播時間約9h;臨水婁家村水文站至李家渡水文站40km,洪水傳播時間約8h。2雨和河流2.16洪水、發(fā)酵流域降水2010年6月16~20日,廖坊水庫以上流域平均降雨量371mm,廖坊水庫至廖家灣區(qū)間流域平均降雨量420mm,婁家村以上流域平均降雨量341mm。各區(qū)間降雨時間分布如表1、表2、表3。2.2超警戒水位方面廖家灣水文站2010年6月21日4時洪峰水位42.61m,超警戒水位1.31m,低于歷史最高水位0.17m,洪峰流量7330m3/s,超歷史最高記錄1590m3/s。婁家村水文站21日11時洪峰水位41.52m,超警戒水位2.72m,超歷史最高水位0.11m,洪峰流量4640m3/s,為有記錄以來最大值。李家渡水文站21日17時洪峰水位32.70m,超警戒水位2.20m,低于歷史最高水位0.38m,洪峰流量11100m3/s,超歷史記錄1050m3/s。20日18時30分,唱凱堤決口時,廖家灣水位42.00m,超警戒0.70m,低于歷史最高水位0.78m;婁家村站水位41.28m,超警戒2.48m,低于歷史最高水位0.13m;李家渡水文站水位32.69m,超警戒2.19m,低于歷史最高水位0.78m。3廖方水庫洪水處理3.12江西出臺的農(nóng)業(yè)保險工程度災(zāi)方案由于廖坊水庫為未竣工驗收的水庫,庫區(qū)上游八堡堤存在嚴(yán)重險情,依據(jù)撫州市防汛抗旱指揮部上報的2010年度汛方案,經(jīng)江西省防總2010年第一次成員會議審定,江西省防總批準(zhǔn)下達(dá)的《2010年江西省重點水工程度汛方案》規(guī)定,廖坊水庫2010年4月至9月汛限水位為61.00m。3.2年8堡堤滲漏試驗廖坊水庫調(diào)度考慮的幾個因素:該水庫為未竣工驗收的水庫;庫區(qū)防護(hù)工程八堡堤加固建設(shè)未完工;2010年度汛方案中確定的汛限水位按死水位運行,即61m;2008年6月進(jìn)行八堡堤滲漏試驗,最高庫水位為64.98m,水位超過62.00m時,八堡堤堤內(nèi)開始出現(xiàn)滲漏險情,隨著庫水位抬高險情愈加嚴(yán)重。調(diào)度方式:在保證水庫安全的前提下,根據(jù)流域降雨及各主、支流洪水傳播時間,進(jìn)行削峰、錯峰調(diào)度,盡力減輕下游的防洪壓力。強降雨過程結(jié)束后,為保證唱凱堤堵口順利進(jìn)行,提前騰出庫容,封堵合龍期間盡量減小下泄流量,降低撫河水位,為堵口合龍創(chuàng)造條件。3.3水庫水位分析廖坊庫區(qū)自2010年6月16日降雨開始,至20日,降雨量達(dá)371mm。通過提前滿負(fù)荷發(fā)電,17日0時,廖坊水庫庫水位已降至60.22m,低于汛限水位0.78m,騰出庫容1400萬m3。(1)至18日14時,降雨量已達(dá)105mm,庫水位快速上漲,18日15時庫水位達(dá)61.11m,超汛限0.11m,15時30分,江西省防總下達(dá)了第64號調(diào)度命令,按1200m3/s泄洪。根據(jù)實時降雨量,廖坊水庫入庫流量變化和洪水演算成果,逐漸加大下泄流量。(2)根據(jù)18日16時預(yù)報,最大入庫流量達(dá)2190m3/s,如繼續(xù)按照1200m3/s下泄,最高庫水位將達(dá)65.54m。18日17時,庫水位61.22m,入庫流量1590m3/s,江西省防總下達(dá)第66號調(diào)度命令,按2000m3/s下泄。(3)根據(jù)18日23時預(yù)報,最大入庫流量達(dá)2860m3/s,如繼續(xù)按照2000m3/s下泄,最高庫水位達(dá)64.01m。19日0時,庫水位62.07m,入庫流量3530m3/s,0時20分,江西省防總下達(dá)第67號調(diào)令,按2500m3/s下泄。(4)截止到19日3時,庫區(qū)降雨量達(dá)127mm,根據(jù)19日3時30分預(yù)報,如下泄流量增加到3000m3/s控制,最高庫水位為63.75m。3時30分,庫水位62.76m,入庫流量3880m3/s,江西省防總下達(dá)第68號調(diào)度命令,按3000m3/s下泄。(5)截止到19日7時,庫區(qū)降雨量達(dá)158mm,庫水位以0.15m/h左右的速度上漲。根據(jù)19日7時30分預(yù)報,最大入庫流量達(dá)4487m3/s,如下泄流量在8時增加到4000m3/s控制,最高庫水位為64.12m。19日7時30分,庫水位63.38m,7時40分,江西省防總下達(dá)第69號調(diào)度命令,按4000m3/s下泄。(6)截止到19日12時,庫區(qū)降雨量達(dá)169mm,在12時按5000m3/s出流分析,最高庫水位可降至63.44m?？紤]后續(xù)可能繼續(xù)降雨,12時,江西省防總下達(dá)第71號調(diào)度命令,按5000m3/s下泄。20日20時,過程降雨量超過347mm,庫水位已達(dá)64.67m,水庫入庫流量達(dá)最高7020m3/s,下泄流量維持在5000m3/s。(7)20日23時,庫水位繼續(xù)上漲到64.88m,水庫入庫流量仍達(dá)6220m3/s,超過出庫流量1220m3/s。根據(jù)預(yù)報,如果繼續(xù)按5000m3/s下泄,庫水位將繼續(xù)上漲到66.28m以上,大大超過上游八堡堤2008年滲漏實驗時最高水位。此間,廖坊庫區(qū)、廖坊與廖家灣區(qū)間出現(xiàn)同步集中強降雨,撫河支流臨水流域也出現(xiàn)集中強降雨,預(yù)報婁家村水文站21日4時洪峰水位將達(dá)41.50m,超警戒水位2.7m,廖家灣水文站21日6時洪峰水位42.60m。根據(jù)廖坊水庫調(diào)洪演算結(jié)果,考慮到廖坊水庫至廖家灣站洪水傳播時間約9h,江西省防總推遲加大泄量時間,直至22時45分,下達(dá)第80號調(diào)度命令,按5500m3/s泄洪,與婁家村預(yù)報洪峰水位進(jìn)行錯峰調(diào)度,使下游干流洪峰與支流洪峰不遭遇。21日0時,撫州市防指啟動Ⅰ級應(yīng)急響應(yīng),加強了防汛值守,據(jù)此,江西省防總于1時30分下達(dá)第82號調(diào)度命令,將下泄流量減至5000m3/s,21日14時,減至4500m3/s下泄,此后,逐步減少出庫流量,直至22日16時,按3000m3/s下泄。在本次調(diào)度過程中,21日4時40分,廖坊水庫最高水位達(dá)65.03m,超過歷史最高水位(2008年6月19日64.98m)。(8)由于22~24日再次出現(xiàn)明顯降雨過程,下泄流量再次逐漸加大。根據(jù)唱凱堤“25日晚開始堵口,6天時間封堵完成”的計劃,24日10時30分,下泄流量加大到5000m3/s,降低庫水位,騰出庫容。26日9時減小到2500m3/s下泄,此時庫水位已降低到60.11m,為27日18時15分唱凱堤封堵成功合龍創(chuàng)造了有利條件。3.4績效評估的優(yōu)勢3.4.1洪水過程概況(1)本次洪水過程廖坊水庫對壩下河段削峰作用。本次過程,廖坊水庫最大入庫流量7020m3/s(20日20時),最大出庫流量5500m3/s(20日22時45分),削減洪峰流量1520m3/s,對壩下河段削峰率達(dá)21%。(2)本次洪水過程廖坊水庫對下游廖家灣水文站的削峰作用。20日22時45分,廖坊水庫最大出庫流量5500m3/s,根據(jù)廖坊水庫到廖家灣水文站的洪水傳播時間(9h)分析,其影響時間為21日8時左右,6月21日8時廖家灣水文站水位42.57m,滯后于廖家灣水文站洪峰出現(xiàn)時間4h,9時水位42.51m,10時水位42.46m,水位在逐漸下降。據(jù)此,對應(yīng)廖坊水庫出庫流量,廖家灣水文站造峰流量為此前的5110m3/s,廖坊水庫最大入庫流量7020m3/s(20日20時),此時出庫流量5110m3/s,對于廖家灣水文站,實際削減洪峰流量1910m3/s,削峰率達(dá)27%。3.4.2影響洪峰的水位本次洪水過程廖坊水庫對下游廖家灣水文站有錯峰作用。根據(jù)廖坊水庫到廖家灣水文站的洪水傳播時間9h分析,在廖坊水庫最大出庫流量5500m3/s影響廖家灣水文站水位時,廖家灣水文站洪峰已過4h,說明區(qū)間來水形成的最大洪峰已在4h前通過廖家灣水文站。廖坊水庫最大出庫流量5500m3/s是處在退水階段,對于廖家灣水文站,實際實現(xiàn)成功錯峰。4唱凱瑟霍夫洪水形成與洪水過程的分析4.1集雨面積及組成撫河唱凱段洪水由廖坊水庫下泄和廖坊水庫至唱凱堤區(qū)間(包括臨水)來水組成,總集雨面積約14000km2。其中,廖坊水庫集雨面積7060km2,區(qū)間約6900km2。區(qū)間主要包括臨水、蘆河、夢港水、瑯琚水等,集雨面積分別為5151、540、432、268km2。4.2廖家灣水文站至勝凱堤的洪水傳播時間廖家灣水文站至唱凱堤決口處約21.4km,洪水傳播時間約4h。4.3洪峰流量、陣風(fēng)廖家灣水文站洪峰流量由廖坊水庫出庫及廖坊~廖家灣區(qū)間(區(qū)間面積1663km2)來水組成,廖家灣水文站6月21日4時洪峰水位42.61m(實測最高水位42.78m,1982年6月18日),流量7330m3/s(歷年最大流量為6460m3/s,1998年6月23日)。根據(jù)廖坊水庫至廖家灣水文站傳播時間為9h,因此廖家灣水文站洪峰流量是由廖坊水庫6月20日19時的出庫流量和區(qū)間來水組成。20日19時廖坊水庫出庫流量為5000m3/s。21日4時前,廖坊~廖家灣區(qū)間42h累計降雨量368mm,最大6h降雨量109mm(19日14~20時),根據(jù)廖家灣洪峰流量和廖坊出庫流量反推,區(qū)間來水形成洪峰2330m3/s(見表4)。用區(qū)間單位線推算,廖家灣出現(xiàn)洪峰流量時,區(qū)間流量約2170m3/s,基本一致。4.4唱凱堤的流量21日4時,廖家灣水文站洪峰水位42.61m,21日11時,婁家村水文站洪峰水位41.5