2023年牡丹江暴雨洪水及蓮花水庫防洪作用

陳曦桐,崔 盈

(黑龍江省水旱災害防御保障中心,哈爾濱 150000)

0 引 言

隨著全球氣候變暖,極端天氣事件多發頻發。2023年黑龍江省水旱災害防御形勢嚴峻復雜,凌汛、春旱、夏汛接連發生,特別是夏汛期,暴雨洪水災害頻發重發,洪水區域性、極端性強,洪水量級高,歷史罕見。在我國,水庫工程長期以來發揮著重要作用,尤其在農業生產方面,幾十年來取得了巨大的效益。但是水庫工程一旦出現事故,不僅會帶來巨大的經濟損失,也會對下游人民的生命財產造成巨大的危害[1]。因此做好水庫汛期調度,充分發揮已建大型水庫洪水調蓄作用具有重要現實意義。

1 流域概況

牡丹江為松花江流域下游右岸一條較大支流,流域面積37191km2,牡丹江上游江段從源頭至鏡泊湖上游屬吉林省境內,其余都在黑龍江省境內,吉林省境內流域面積為10353km2,占總流域面積的26.61%,黑龍江境內流域面積為28556km2,占總流域面積的73.39%。牡丹江河流全長725km,發源于吉林省敦化市馬號鄉馬家店村西南長白山牡丹嶺,由南向北流經吉林省的吉林市和延邊州、黑龍江省的牡丹江市、七臺河市和哈爾濱市,于依蘭縣城西北5km處注入松花江。牡丹江河流蜿蜒曲折,河道比降為1.39‰。牡丹江水系網屬樹枝狀水系,支流多短而湍急,分別由左右兩岸匯入,>1000km2的支流有7條,>4000km2的支流有2條,為海浪河和烏斯渾河,左右兩側支流分布較均勻。

蓮花水庫位于牡丹江流域下游,是一座以發電為主,兼顧下游城市生活、灌溉和工業用水等綜合利用的大型水庫,也是牡丹江干流唯一一座具有調控能力的水庫,蓮花壩址控制流域面積30200km2,站牡丹江流域面積的80%[2]。蓮花水庫于1992年11月開工,1998年9月竣工,正常蓄水位218.00m,設計洪水位220.58m,校核洪水位225.41m,總庫容41.80億m3,水庫溢洪道堰頂高程205.60m,設7孔弧形閘門,閘門頂高程218.36m,最大泄流量18570m3/s。

2 2023年牡丹江暴雨洪水特點

2.1 臺風暴雨特點

2023年8月1～5日,受低空切變和5號臺風“杜蘇芮”殘留水汽影響,黑龍江省出現一次強降雨過程,其中牡丹江流域降水特點如下:

1)與前期降水高度重疊。6～7月,牡丹江降水較常年同期偏多近3成。本場暴雨區主要集中在拉林河、螞蟻河、牡丹江、雅魯河、綽爾河、洮兒河等流域,與前期降水偏多區域高度重疊。

2)降水強度大。牡丹江本場降水量占汛期多年平均降水量25%以上,單日最大降雨量為8月2日密江村站224mm。

3)降水時間長。降水過程持續5d,造成牡丹江全流域降水,累計面平均雨量為107.3mm。

2.2 洪水特點

受8月上旬強降雨影響,牡丹江干流發生編號洪水,支流海浪河發生特大洪水,珠爾多河發生有實測記錄以來第1位洪水。牡丹江流域洪水特點如下:

1)洪水戰線長、范圍廣。此次洪水覆蓋牡丹江全流域,共有20條河流發生超警洪水,其中5條發生超保洪水。

2)洪水漲勢快,洪峰出現早且集中,峰型尖瘦。受前期降雨影響,牡丹江流域土壤接近飽和,產流、匯流快,漲洪過程歷時短,漲率大。

3)洪水量級大,超警超保站次多、幅度大。牡丹江流域共有24個站點發生超警以上洪水,干支流測站最大超警幅度0.20～4.14m,最大超保幅度0.42～2.10m。

3 洪水分析

長江屯是牡丹江下游控制站,來水主要由牡丹江干流蓮花水庫出流、烏斯渾河大盤道站以及區間水水組成。根據實測情況,長江屯于8月6日11時出現洪峰,洪峰流量7080m3/s,蓮花水庫日均最大入庫流量為7050m3/s,最大出庫流量為5400m3/s,對洪水有一定調蓄作用,因此對長江屯站進行還原。

3.1 洪水還原分析

牡丹江長江屯站受上游蓮花水路控制,因此,在分析洪水還原時,將蓮花水庫調蓄洪水采用洪水演進法進行還原分析。經計算,還原后長江屯站峰現時間提前15h,洪峰流量7670m3/s。長江屯站還原流量對比過程線見圖1。

圖1 長江屯站還原流量對比過程線

3.2 洪水組成

長江屯站洪水主要來源于干流上游蓮花水庫,蓮花電站洪峰流量、1日、3日、7日、15日分別占92.2%、92%、91.8%、92.4%、91.8%。見圖2、表1。

表1 長江屯站洪水洪峰流量及洪量地區組成(還原后)

圖2 長江屯站洪水組成過程線圖

4 蓮花水庫防洪調度

4.1 水庫調度情況

針對8月上旬強降雨過程,黑龍江省水利廳增加水庫防洪調度工作專班力量,發布調度命令5份,調度蓮花水庫攔洪錯峰,為洪水防御減輕壓力。

1)8月4日9時,蓮花水庫水位215.18m,日均入庫流量4804m3/s。自8月4日14時起,調度蓮花水庫總出庫流量由1300m3/s增加至2320m3/s。

2)8月4日16時,蓮花水庫水位216.06m,日均入庫流量5000m3/s。自8月4日18時起,調度蓮花水庫總出庫流量由2320m3/s增加至2800m3/s。

3)8月4日22時,蓮花水庫水位216.76m,日均入庫流量5341m3/s。自8月4日23時起,調度蓮花水庫總出庫流量由2800m3/s增加至3500m3/s。

4)8月5日3時,蓮花水庫水位217.25m,日均入庫流量6920m3/s。自8月5日4時起,調度蓮花水庫總出庫流量由3500m3/s增加至5200m3/s。

4)8月5日13時,蓮花水庫水位217.93m,日均入庫流量7510m3/s。自8月5日13時起,調度蓮花水庫加大溢洪道開啟,控制庫水位不超過218.00m,且最大泄量不超過最大入庫流量。

4.2 水庫防洪作用

通過精細調度,蓮花水庫共攔蓄洪水約6.21億m3,為下游起到了明顯的削峰錯峰作用。通過對長江屯站天然流量進行還原計算,并與實測流量對比分析,顯示蓮花水庫為長江屯斷面削減洪峰590m3/s,且洪峰時間推遲15h,為牡丹江洪水防御工作贏得了時間,為下游沿江兩岸的防洪安全作出了貢獻。

4.3 經驗與啟示

通過調度蓮花水庫,針對水庫安全度汛工作總結了如下經驗:

1)充分做好水庫防備汛各項工作。汛前,及時開展專項檢查,對發現的安全隱患及時整改到位。同時,通過健全組織機構、落實責任、修訂預案、組織演練、維護設備、備足物資等措施,充分做好水庫防汛備汛工作[3]。

2)加強汛限水位監管?！熬€下”派出工作組實地檢查“三個責任人”“三個重點環節”落實和汛限水位執行情況?！熬€上”安排水庫防洪調度專班24h緊盯汛限水位執行情況,實時核實超汛限原因及應對措施,針對連續3d超汛限運行水庫,及時下發提醒通知單,持續跟蹤調度,直至水位降至汛限水位以下。

3)做到科學調度、聯合調度。強降雨前,組織預報降雨區內水庫騰庫預泄,留足防洪庫容,督促加強巡查值守、落實隊伍、預置挖掘機等設備,做好搶險救援準備。強降雨過程中,科學研判,實時調度,及時下發水庫防洪工作提示單和水庫調度命令,充分發揮水庫攔洪、削峰、錯峰作用,最大程度保障人民群眾生命財產安全。

5 結 語

從上述分析可以看出,8月上旬的強降雨過程導致了牡丹江流域發生了洪水過程。蓮花水庫通過合理、科學調度,經受住了洪水考驗,并起到了洪水調蓄作用,發揮了水庫防洪減災功能。目前,蓮花水庫主要依據落地雨開展入庫洪水預報,洪水預報預見期較短,建議耦合氣象預報降雨,進一步完善蓮花水庫入庫洪水預報方案,延長預見期,并再此基礎上進一步優化水庫調度方案,以達到既不影響日常發電效益,又能減輕下游防洪壓力的目的[2]。