刘亚珊
福建水口发电集团有限公司 福建 福州 350004
摘要：2019年主汛期，闽江流域洪水发生频繁，水口水库共发生入库洪水8场次，最大洪峰流量21900m3/s（频率约四年一遇），入库总洪量338亿m3，经科学调度运用，实现了所有洪水的安全过坝，平均削峰率13.2%，平均降低最高调洪水位约0.8m，有力支持了上下游沿江地区的防洪抗洪工作。该文主要对水口水库2019年主汛期的洪水预报及调度运用情况进行分析讨论，可供同类型水库调度参考。
关键词：水利水电；洪水预报；调度；水口水库
1 流域工程概况
水口水电站是以发电为主，兼有航运过木综合效益的大型水利枢纽。坝址位于闽江干流安仁溪河段，下游距省会福州市84Km，上游距闽北重镇南平市94Km，控制集水面积52438Km2，占闽江总流域的86%。
电站水库1993年4月蓄水投运，设计洪水位64.99m，校核洪水位67.68m，汛期正常蓄水位65.0m，主汛期限制水位61.0m，发电消落水位57.0m，总库容26.0亿m3，有效兴利库容7.0亿m3，库容系数1.4%，调节性能差。防洪任务特点是确保水利枢纽本身安全的前提下，保护下游库区内铁路、城市、村镇在一定防洪标准条件下不受淹没影响，同时必须不恶化上游的防洪条件。
2 雨水情简况
2.1 雨情
2019年主汛期4～7月，据水情自动测报系统实测流域降雨资料统计，水口水库上游流域累计面雨量达1108.3mm（未含池潭、安砂两水库流域，下同），与多年均值1101.0mm比偏多10.7%。
在时间分布上，4～7月流域逐月面雨量分别为161.4、234.8、375.9、336.2mm，2019年与多年同期均值相比，4月、5月偏少23.7%、24.9%，6月、7月偏多16.8%、116.6%。降雨主要集中在5月中旬、下旬，6月上旬、下旬和7月上旬，最大日面雨量54.7mm。
在空间分布上，以富屯溪支流面雨量1377.8mm为最大，建溪支流面雨量分别为1294.9mm次之，库区区间面雨量783.1 mm为最小，沙溪、尤溪支流面雨量分别为1058.6、874.7mm。
2.2 水情
2019年主汛期，水口水库入库径流量465.01亿m3，比多年平均水平300.69亿m3相比偏多54.6%。4～7月流域逐月面雨量为57.48、81.88、164.93、160.72mm，与多年同期均值相比，4月、5月偏少3.3%、2.4%，6月、7月偏多58.0%、203.4%。
2019年主汛期，水口水库共发生入库洪峰超5000m3/s的洪水8场次（14个峰），5月两场、6月和7月各三场，累计入库洪水总量约338.29亿m3，占入库径流总量的72.7%。最大入库洪水为“20190710”洪水，洪峰流量21900m3/s，峰现时间7月10日12:30，三天洪量为39.27亿m3，五天洪量为62.95亿m3，过程洪量约89.15亿m3。
3 洪水预报
水口水情测报系统现有92个遥测雨量站、32个遥测水位站，洪水预报选用河海大学朱华研制的大型水电系统实时洪水预报与调度模型（简称D模型），预报预见期由次洪主雨区决定，最长预见期可达24小时，基本预见期9-12小时。2019年4～7月，系统数据通讯畅通率99.3%，洪水作业预报率100%，运行稳定可靠。
3.1 预报成果分析
2019年水口水库8场入库洪水的洪量预报平均精度98.6%，14个洪峰预报平均精度94.0%，峰现时间预报平均误差1.9h；其中年度最大的“20190710”洪水，预报洪峰流量20000m3/s，预报精度91.3%；预报峰现时间10日14:00，预报误差1.5h；预报过程洪量89.71亿m3，预报精度99.4%。
3.2 过程滚动预报成果对比
2019年主汛期，水口水库暴雨洪水的雨峰较多，主雨区多变，同场次洪水各个洪峰的实际产汇流时间也各不相同。以“20190710”洪水为例，“20190706”、“20190708”洪峰的暴雨中心在武夷山一带，其实际预见期约15h左右；“20190710”洪峰，上游流域降雨较均匀，预见期可取9h。
为分析评定过程滚动作业预报精度，按系统整点滚动输出的不同预见期的2019年版作业预报成果，统计对比“20190710”洪水的“20190706”、“20190708”、“20190710”洪峰预报精度，详下表1：
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从上表1看出，现有水口水库洪水预报D模型，对“20190710”洪水的三个入库洪峰均有较好的作业预报成果，但并不是所有入库洪峰的预报精度都会随着预报预见期的缩短而提高，如“20190708”洪峰预报精度与预报预见期的关系就很反常，在实际调度应用时须高度重视，做好综合研判，留有安全余度。
4 调度运用
2019年主汛期，水口水库通过采取“峰前腾库、拦洪削峰、拦蓄洪尾”等调度措施，确保了所有洪水安全过坝，并尽力减轻了上下游防洪压力。
4.1 峰前腾库
各场次暴雨洪水来临前，调度人员密切关注上游流域的雨水情实况，积极结合水文气象预报资料，在每次洪峰起涨段采用“满发腾库”或“预泄腾库”等调度措施，尽力降低水库的调洪水位。据统计，2019年主汛期水口水库发生的7场次洪水（除福建省防指批准回蓄运用的“20190722”小洪水外），13个入库洪峰的涨洪段，预腾库最低水位平均为59.36m，累计增加临时防洪库容18.33亿m3，平均每次增加临时防洪库容约1.41亿m3，详见下表2为后续洪水实施“拦洪削峰”调度创造了有利条件。
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如“20190517”洪水来临前，水口、嵩滩埔电站持续满发稳发，库水位最低削落至59.02m，比汛限水位降低1.98m，通过发电预腾增加1.6亿m3临时防洪库容迎接洪水，为削减洪峰流量1000m3/s，为成功避免水口坝下工程施工围堰基坑进水奠定了良好基础。
4.2 拦洪削峰
各场次洪峰段实时调度中，综合兼顾电站工程及上下游的防洪要求，适时实施“拦洪削峰”调度，削减最大出库流量，尽力降低水库调洪高水位和下游河道的洪峰水位。据统计，14个入库洪峰，平均削减洪峰流量1640m3/s，平均削峰率13.2 %；平均最高调洪水位60.39m，比同频率洪水的设计最高洪水位降低了0.6m。详见上表2。
如“20190609”多峰型洪水，“20190608”洪峰在预腾消落库水位2.0m的前提下，适时实施“拦洪削峰”调度，削减洪峰流量2100m3/s，控制最大出库流量11600m3/s（“20190517”验证的坝下工程施工区河道最大安全过流能力），避免了坝下工程施工围堰破堰进水。洪峰过后，考虑富屯溪和建溪流域仍有强降雨，继续保持11600m3/s的出库流量消落库水位，最低库水位削落至58.61m，低于汛限水位2.4m，增加防洪库容2.0亿m3，为“20190608”洪峰起涨段实现坝下工程围堰内基坑平稳充水及成功实现削减洪峰流量1600m3/s、滞峰6 h创造了有利条件。
4.3 拦蓄洪尾
各场次洪水退水段，安全经济并举，在确保电站工程及上下游防洪安全的前提下，经福建省防指批准后，谨慎实施“拦蓄洪尾”调度，最大限度利用洪水资源争创发电等综合效益。
“20190517”洪水，退水段最高水位回蓄至61.71m，并通过满发运行消落水位至61.0m以下，利用两用库容有效拦蓄洪水水量0.64亿m3。
7月中下旬，“20190714”洪水退水段，库水位最高回蓄至63.63m，因出现后续洪水，拦蓄的洪尾水量未能得到有效利用；“20190722”洪峰过后，采取灵活的分期分级拦蓄洪尾调度措施，通过满发余水逐步回蓄库水位到63.72m，并通过发电逐渐削落库水位至61.0m，利用两用库容拦蓄洪水水量2.53亿m3。
5 提升流域整体防洪能力的对策建议
（1）加强流域预报体系建设[1-2]。从水口水库2019的几场典型洪水可得出，降雨集中流域不同，洪水预报精度最高的预见期也不同，当洪峰的暴雨中心在建溪、富屯溪北部一带，其实际预见期约15h左右；当上游流域降雨较均匀时，预报平均预见期取9h；当降雨在近坝区时，汇流时间短，洪水预见期短，尤其要引起调度人员重视。加强流域预报体系建设，提升洪水预报精度，更好地服务于水库调度工作。
（2）充分应用水库汛限水位动态控制。水库汛限水位动态控制域的确定是动态控制研究的关键内容，也是动态控制方案拟定的基础。水口汛限水位动态控制的区间汛限水位动态控制域确定方法的总体原则是根据不同洪水预报预见期，考虑合理的预泄运用，适当抬高水库的汛限水位。目前，汛限水位动态控制域常用预泄能力约束法来确定，即在现有洪水预见期、预泄流量下，选取不同典型洪水过程，计算可能的汛限水位上限，再结合实际情况综合确定动态控制运用水位上限[3]。
参考文献:
[1]贲 鹏，虞邦义，倪 晋，陆海田.淮河中游2003年型洪水调度探讨[J]．人民长江，
2020, 51(10).
[2] 李匡，马安国，赵明浩，等．清江流域洪水预报系统[J]．水电与新能源，2015(12)．
[3] 王本德，周惠成．水库汛限水位动态控制理论与方法及其应用［Ｍ］．北京： 中国水利水电出版社，2006：121-122．