江西省七一水库洪水特点和调度分析.pdf
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1、研究探讨STUDIES AND DISCUSSIONSCHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱Feb.2024 NO.2 VOL.342024年2月 第2期 第34卷江西省七一水库洪水特点和调度分析虞慧1,2顾小丽3吴英超4(1 江西省水利科学院,南昌330029;2 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心,南昌330029;3 江西省玉山县七一灌区水资源保护中心,玉山334700;4.苏交科集团股份有限公司,南京210019)摘要:七一水库承担了江西省玉山县及下游上饶市的防洪任务,为地方经济社会发展提供了重要的基础保障。七一水库暴雨洪水一般发生在6月中旬至7月中
2、旬,水库汇流时间短,近3年洪水呈峰高量大的特点。对20152022年的洪水调度进行分析,洪峰削减率基本在50%以上,最大错峰时间65 h,充分发挥了水库拦蓄洪水和错峰功能。在水库近3年洪峰及洪量较大的情况下,其最大控制下泄流量仍未超规定值,防洪效益显著。水库可进一步开展常遇洪水的泄量区间控制研究,提升300700 m3/s区间精细化调度能力。通过总结近年降雨、洪水特点和水库调度实践经验,可为优化水库调度提供数据支撑,为提升水库预警预报能力和优化运行管理提供借鉴。关键词:水库调度;洪峰流量;洪水特点;削峰率;七一水库;江西省中图分类号:TV697.1文献标识码:A文章编号:1673-9264(2
3、024)02-74-05收稿日期:2023-04-23第一作者信息:虞慧,女,工程师,E-mail:。基金项目:江西省重点研发计划项目(20203BBGL73224、20203BBGL73221);江西省水利厅重大科技项目(KT201705)。DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2023144虞慧,顾小丽,吴英超.江西省七一水库洪水特点和调度分析J.中国防汛抗旱,2024,34(2):74-78.YU Hui,GU Xiaoli,WU Yingchao.Characteristics of floods and reservoirregulation of the Qi
4、yi Reservoir in Jiangxi Province in recent yearsJ.China Flood&Drought Management,2024,34(2):74-78.(in Chinese)1 工程概况七一水库位于江西上饶市玉山县东北部,坐落于鄱阳湖水系信江支流金沙溪中游,距玉山县城16.0 km。坝址以上控制流域面积324.0 km2,总库容22 800万m3,是一座以灌溉为主,兼有防洪、供水、发电等综合效益的大(2)型水库。水库工程等级为等,主要永久性建筑物为2级,设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为2 000年一遇。金沙溪发源于怀玉山脉南麓的大坞坑,为
5、信江上游玉山水的主支。流域自源头由西北向南,经金沙、紫湖口、土城、张岭、大叶、贲口、徐村、十七都等地,在玉山县城附近与大桥溪、沧溪相汇入冰溪,又沿县城流至十里山,与西向东流的玉琊溪汇合后流入信江。七一水库地理位置十分重要,下游有玉山县、上饶市、铅山县等地及浙赣铁路、梨温高速、320国道等重要基础设施。2 七一水库洪水特点(1)对20152022年最大降雨出现时间进行分析,七一水库洪水出现时间主要集中在67月,短时强降雨主要集中在6月中旬至7月中旬,1 h、3 h和6 h所对应出现的降雨时间均一致,降雨出现时间和洪水出现时间亦一致,因此,洪水是由短时强降雨产生。一场超过20 mm的降雨可在23
6、h后在库区形成一场洪水。对近3年洪水进行分析,当土壤含水量趋于饱和,持续强降雨超过3 h且降雨量大于50 mm时,极大可能形成一场入库流量超过500 m3/s的洪水。如2017年6月22日3时降雨量为26.4 mm,仅相隔3 h就出现了一场洪水,6时入库流量为1 100 m3/s,连续3 h降74研究探讨STUDIES AND DISCUSSIONS中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENTFeb.2024 NO.2 VOL.342024年2月 第2期 第34卷雨量为 60.8 mm;再如 2022 年 6 月 20 日 10 时降雨量为33.4 mm,在12时出
7、现一场洪峰为1 861 m3/s的洪水,连续3 h降雨量为75.9 mm。这两场洪水的共同特点为1 h降雨量超过20 mm,3 h降雨量超过50 mm。因此,当前期土壤含水量趋于饱和时,若1 h降雨量超过20 mm,且降雨仍在持续时,水库管理调度单位应引起重视。对典型年的降雨进一步分析,降雨主要集中在20152017年洪水发生前6 h,强降雨则集中在3 h。最大6 h降雨量占最大24 h降雨量的50%以上,可以看出,6 h降雨具有决定性作用。而如20202022年这种大洪水年份,24 h基本均有降雨,且20202022年6 h降雨特性与20152017年6 h降雨特性一致。(2)对 19712
8、017 年 历 年 洪 峰 出 现 时 间 进 行 分析,6 月下旬出现次数最多达 15 次,其次为 6 月中旬,然后为 7 月上旬,近 10 年的洪峰出现时间规律与此相同(表1)。图1 20122022年洪水胖瘦系数图2012201420162018202020222024年份胖瘦系数00.51.01.52.02.53.03.54.0表1 19712022年洪峰出现时间统计表出现时间次数/次3月下旬14月上旬14月中旬34月下旬15月上旬05月中旬35月下旬36月上旬46月中旬116月下旬157月上旬77月中旬17月下旬1(3)七一水库的洪水呈现出骤涨骤落的特点,持续时间一般为23 d,一场
9、降雨基本可以形成一场洪水。胖瘦系数可反映洪水的整体形态,为历年瞬时洪峰流量与最大66 a(19572022年)平均流量的比值,比值越大,洪水过程越高瘦,反之,则洪水过程越低胖。对20122022年的洪水胖瘦系数进行分析(图1),2021年胖瘦系数最大为3.49,2018 年 胖 瘦 系 数 最 小 为 0.21,平 均 值 为 1.62。20122019 年的胖瘦系数相差不大,基本在1上下浮动;通过比较20202022年洪水胖瘦系数与1998年(实测洪峰最大年)洪水胖瘦系数 3.78、平均胖瘦系数 1.62 可知,20202022年洪水胖瘦系数较大,近3年洪水较为高瘦。对19572022年和1
10、882年、1929年、1942年、1948年和1955年洪水进行分析,2021年和2022年洪峰流量和6 h洪量为仅次于 1998 年洪水的第一、第二大洪水,20202022 年 24 h 洪量为实测资料中的最大 3 年。2021 年、2022 年和 2020年分别在近 10年洪峰流量排名中位列第3位、第4位和第6位,2021年的洪水重现期为50 a。3 水库调度分析3.1 防洪调度规则3.1.1 调度原则根据七一水库的工程特点及下游防洪要求,其调度原则主要有以下3条。(1)七一水库位于金沙溪中游,而玉山县及下游上饶市受金沙溪、大桥溪、沧溪及玉琊溪等支流的共同影响。七一水库作为流域内唯一一座大
11、型水库,在实际调度运行中,应结合上下游的情况进行综合调度。(2)应对不同标准洪水时,水库应起到削峰或滞洪作用,使最大下泄流量小于天然洪峰流量,以减轻洪灾损失。(3)下游的防洪标准为20年一遇,下游河道安全泄量为700 m3/s。3.1.2 调度规则根据 七一水库度汛方案,水库主汛期为4月1日至6月30日,主汛期汛限水位为93.00 m;后汛期为7月1日至9月30日,后汛期汛限水位为94.00 m(正常蓄水位)。根据江西玉山县七一水库调度规程 确定七一水库调度规则主要有以下4条。(1)当水库水位低于汛限水位时,水库闭闸蓄水,按水库兴利要求进行调度。(2)当水库水位上涨至汛限水位时,若入库流量小于
12、或等于下游防洪安全泄量700 m3/s,水库按入库流量泄洪,水库水位维持汛限水位;若入库流量大于700 m3/s,水库按700 m3/s泄洪。75研究探讨STUDIES AND DISCUSSIONSCHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱Feb.2024 NO.2 VOL.342024年2月 第2期 第34卷(3)当水库遭遇较大洪水时,在确保大坝防洪安全的前提下,尽量减小下游防护对象的洪涝灾害损失,水库水位为汛限水位至94.62 m时,水库按下游安全泄量700 m3/s控泄;水库水位为94.6295.21 m时,水库按流量1 200 m3/s控泄;水库水位为9
13、5.2196.00 m时,水库按流量2 000 m3/s控泄;水库水位上涨至96.00 m以上时,为确保大坝安全,闸门全开,按溢洪道泄流能力全力泄洪。(4)洪水消退时,入库流量显著下降,水库水位逐渐回落。当水库水位在94.62 m至汛限水位时,应视流域内近期天气预报情况,按下游安全泄量700 m3/s控制下泄;当水库水位降至汛限水位时,水库按入库流量控制泄洪,水库水位维持汛限水位。3.2 近年水库调度情况七一水库于2013年通过除险加固竣工验收,本文对20142022年的泄洪情况进行分析,水库除2018年外,均有泄洪,近年发生较大洪水的年份有 2017 年、2020 年、2021年和2022年
14、。从七一水库近年调度实践来看,水库前期存蓄洪水,当水库水位逐步上涨达到汛限水位至防洪高水位时,水库以300 m3/s及以下的出库流量进行宣泄洪水;当水库水位逐步上涨至设计洪水位时,水库结合后期降雨情况,逐步加大泄量以7001 000 m3/s宣泄洪水。对 20152022年七一水库调度情况进行分析,近年洪峰削减率基本在50%以上,如按单场次洪水分析,最大洪峰削减率达到 98%,最大错峰时间达到 65 h。20152022年七一水库降雨洪水特征见表2。3.3 讨论与分析(1)水库防洪效益显著。七一水库地理位置特殊,下游是玉山县城,为减轻下游防洪压力并保证县城的防洪安全,水库汛期调度主要以保证下游
15、防洪安全和水库自身安全为主要目的。水库近年洪峰削减率基本在50%以上,如按单场次洪水分析,最大洪峰削减率达到98%,最大错峰时间达到了65 h。水库前期存蓄洪水,后期随着水位不断上涨,采用低泄量的调度方式宣泄洪水,水库错峰削峰作用显著,充分发挥了水库的防洪效益。七一水库近3年入库流量排名处于历年洪峰流量中的高位,2021年、2022年和2020年分别排名第3位、4位和6位,因此,水库管理单位应及时对水库的暴雨洪水规律进行统计分析,梳理降雨特性规律并相应调整调度方案。(2)提升水库精细化调度能力。根据七一水库历年调度结果来看,当库水位逐步上涨到汛限水位至防洪高水位时,水库以300 m3/s及以下
16、的出库流量宣泄洪水;当库水位逐步上涨到设计洪水位时,水库结合后期降雨情况,以7001 000 m3/s宣泄洪水,但300700 m3/s的泄量跨度区间较大,应及时优化不同区间内的精细化调度方法和手段。随着城市化建设水平的提高,下游河道控制断项目最大洪水过程时间起调水位/m最高库水位/m洪峰出现时间(月-日T时)最大入库流量/(m3s-1)最大出库流量/(m3s-1)24 h洪量/万m3拦蓄洪水/万m3削峰率(%)最大降雨出现时间(月-日T时)1 h最大降雨量/mm3 h最大降雨量/mm6 h最大降雨量/mm24 h最大降雨量/mm2015年6月1719日92.9193.7506-18T0363
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