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
17、43173 35845649.906-17T2332.360.896.9158.22016年6月23日90.9893.2406-03T128742312 7991 69273.406-03T0949.590.0116.0144.02017年6月2126日87.6193.5406-22T061 1006202 9094 69843.606-22T0326.460.888.1143.92020年6月29日至7月10日90.2095.0607-09T011 5007335 6953 65751.307-08T2329.165.392.0192.42021年6月30日至7月1日91.8995.2707
18、-01T141 9461 0307 1822 39053.706-30T0529.768.3100.7180.92022年6月1822日91.5494.5806-20T121 8619007 4722 05751.606-20T1033.475.9102.7252.4表2 20152022年七一水库降雨洪水特征表76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卷面的安全泄量可能发生调整,应进一步对安全泄量进行分析,确保下游河道安全泄量的正常下泄
19、。在实际水库调度操作管理过程中,水库管理单位应及时和气象、水文部门开展合作,利用好水库上游和下游区间及点降雨量的洪水预报信息,提升水库的预警预报能力,减少洪水的双重叠加效应。(3)优化安全泄量控制。20152019年水库最大泄量均低于 江西玉山县七一水库调度规程 规定的最低一级安全泄量(700 m3/s)。2020 年、2021 年和 2022 年较大洪水中,仅 2021年和 2022年最大出库流量略大于最低一级安全泄量,但仍低于 江西玉山县七一水库调度规程 规定的“库水位为 94.6295.21 m 时,水库按流量 1 200 m3/s 控泄”的泄量。以2021年较大洪水为例,2021年7月
20、1日15时水位为94.94 m,水库可按规定以1 200 m3/s控泄,但是水库实际最大泄量为 1 030 m3/s,低于规定的下泄流量。再以 2017年6 月2125日洪水为例,起调水位为87.61 m,最大入库流量为 1 100 m3/s(6月 22日 6时),对应的最大出库流量为14.4 m3/s,因库水位较低,水库保持14.4 m3/s下泄,以达到蓄水错峰的目的。当叠加6月24日的强降雨,库水位不断上涨,水库逐步加大泄量至620 m3/s(6月24日24时),此次洪水过程错峰调度时间65 h,洪峰削减率达43.6%。(4)开展常态化科普宣传。水库在汛期调度中不可避免要宣泄洪水,泄洪直接
21、影响下游城市的防洪安全。为进一步让广大群众科学合理认识水库的功能,水库管理部门要常态化开展水库科普的宣传教育工作。首先在汛期,无论是在蓄水时还是不同阶段的泄水时,水库应加强与下游河道管理部门、下游村(镇)的沟通和交流工作。其次,应将传统媒体和新媒体媒介进行进一步有机结合,常态化地开展宣传、警示和教育,进一步加强水库泄洪量、区间来水和区域短时强降雨及不同来水叠加效益的科学原理普及,提升下游群众的风险防范意识。同时,应在下游风险防范薄弱环节,通过竖立警示牌或宣传图册等方式,科普水库下游防洪安全并强化水库功能的重要性。再次,水库往往是当地著名的风景区,应进一步加强水利风景区和科普宣传的联动效益,将旅
22、游效益和科普功能进行融合,让水利工程成为水文化的传播者。4 结语(1)对近年七一水库的暴雨洪水进行分析,七一水库的暴雨洪水一般发生在6月中旬至7月中旬,洪水传播时间一般为23 h,一场洪水一般为23 d。一场1 h降雨量超过20 mm的降雨过程,极易形成一场洪水,当降雨连续时间超过6 h时,将引发一场较大洪水,6 h降雨量在24 h降雨量中的占比较高。近3年入库流量处于历年洪峰流量中的高位,近年洪水呈峰高量大的特性。(2)对20152022年七一水库调度分析,近年洪峰削减率基本在50%以上,如按单场次洪水分析,最大洪峰削减率甚至达到98%,最大错峰时间达到了65 h。七一水库充分发挥了水库的削
23、峰、错峰功能,用强有力的调度手段保障了水库和水库下游的防洪安全。(3)水库在实际调度操作管理过程中,前期存蓄洪水,后期采用低泄量的调度方式宣泄洪水。但如果水库已存蓄一场洪水,水库应进一步结合后期降雨情况,在300700 m3/s的区间进行精细化调度,同时进一步对闸门开度、常泄量区间的下泄流量控制进行研究,提升水库精细化调度能力并增加科学合理的调度决策时间,为水库的安全运行奠定基础。参考文献1 上海勘测设计研究院.江西玉山县七一水库除险加固工程初步设计报告 R.2008.2 江西省水利厅.江西河湖大典M.武汉:长江出版社,2010.3 王东君,高金燕.河北省桃林口水库2021年防洪调度实践J.中
24、国防汛抗旱,2022,32(S1):176-178.4 宋伟华,刘红珍,崔鹏,等.黄河上游近年中小洪水特点及水库调度分析J.人民黄河,2020,42(5):34-39.5 江西省水利科学研究院.江西玉山县七一水库调度规程 R.2014.6 石宁.辽宁省棋盘山水库不同泄量下蒲河闸坝联合调度方案探析J.中国防汛抗旱,2022,32(8):35-38.7 刘克琳,王宗志,程亮.水库防洪错峰调度风险分析方法及应用J.华北水利水电大学学报(自然科学版),2016,37(6):43-48.8 徐建平,薛仓生.安徽省大型水库泄洪对下游城镇防洪影响分析J.水文,2012,32(1):84-87.77研究探讨S
25、TUDIES 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Characteristics of floods and reservoir regulation of the Qiyi Reservoir in JiangxiProvince in recent yearsYU Hui1,2,GU Xiaoli3,WU Yingchao4(1.Jiangxi Academy of Water Sciences and Engineering,Nanchang 3300
26、29;2.Jiangxi Provincial Technology Innovation Center for Ecological Water Engineering in Poyang Lake Basin,Nanchang 330029;3.Water Resources Protection Center of Qiyi Irrigation District,Yushan County,Jiangxi Province,Yushan 334700;4.JSTI Group Co.,Ltd.,Nanjing 210019)Abstract:The Qiyi Reservoir und
27、ertakes the flood protection tasks of Yushan County and downstream Shangrao City in JiangxiProvince,providing an important basic security for the economic and social development of Yushan County。The rainstorm andflood of Qiyi Reservoir generally occur from mid June to mid July,the time of convergenc
28、e is short,and the characteristics of theflood is high peak and large volume in recent three years。By analyzing flood scheduling from 2015 to 2022,the peak flood hasbeen reduced by over 50%,and the maximum peak delaying time has reached 65 h,the Qiyi Reservoir has fully utilized its peakdetention an
29、d delaying function。The case of the high peak flow and total flood volume of the reservoir in the past three years,themaximum controlled discharge flow has not exceeded the specified design value,which is significant benefit to flood prevention.The reservoir may further carry out research on the dis
30、charge interval control of normal floods,improving the refined schedulingability of the 300700 m3/s interval。By summarizing the characteristics of rainfall and floods and the practice of reservoirscheduling in recent years,provide data support for optimizing reservoir operation,it can provide a refe
31、rence for improving theearly warning and forecasting capabilities and optimizing operational management for the reservoirs。Keywords:reservoir regulation;peak discharge;flood characteristics;reduce peak flood rate;Qiyi Reservoir;Jiangxi Province编辑 姚力玮摘要写作要求摘要写作要求:摘要应包括以下要素:(1)目的研究、研制、调查等的前提、目的和任务,所涉及
32、的主题范围。(2)方法所用的原理、理论、条件、对象、材料、工艺、结构、手段、装备、程序等。(3)结果实验的、研究的结果,数据,被确定的关系,观察结果,得到的效果,性能等。(4)结论结果的分析、研究、比较、评价、应用,提出的问题,今后的研究课题,假设,启发,建议,预测等。(5)其他不属于研究、研制、调查的主要目的,但就其见识和情报价值而言也是重要的信息。摘要书写规则摘要书写规则:(1)排除在本学科领域方面已经成为常识的内容。(2)不能简单地重复文章题目中已经表述过的信息。(3)要求结构严谨,语义确切,表述简明,一气呵成,一般不分或力求少分段落;忌发空洞的评语,不做模棱两可的结论,没有得出结论的文章,可在摘要中作扼要地讨论。(4)通常采用第三人称,不建议使用“本文”、“作者”、“我们”等。(5)采用规范化的名词术语。尚未规范化的,以采用一次文献所采用的为原则,如新术语尚无合适的中文术语译名,可使用原文或译名后加括号注明原文。(6)不使用图、表或化学结构式,以及相邻专业的读者尚难以清楚理解的缩略语、简称、代号,如果确有必要,在摘要首次出现时必须加以说明。(7)不得使用一次文献中列出的章节号、图号、表号、公式号以及参考文献号等。中国防汛抗旱 论文摘要写作要求78