江西省七一水庫洪水特點和調度分析

虞 慧 顧小麗 吳英超

（1.江西省水利科學院，南昌 330029；2.江西省鄱陽湖流域生態水利技術創新中心，南昌 330029；3.江西省玉山縣七一灌區水資源保護中心，玉山 334700；4.蘇交科集團股份有限公司，南京 210019）

1 工程概況

七一水庫位于江西上饒市玉山縣東北部，坐落于鄱陽湖水系信江支流金沙溪中游，距玉山縣城16.0 km。壩址以上控制流域面積324.0 km2，總庫容22 800 萬m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、供水、發電等綜合效益的大（2）型水庫。水庫工程等級為Ⅱ等，主要永久性建筑物為2 級，設計洪水標準為100 年一遇，校核洪水標準為2 000 年一遇。金沙溪發源于懷玉山脈南麓的大塢坑，為信江上游玉山水的主支。流域自源頭由西北向南，經金沙、紫湖口、土城、張嶺、大葉、賁口、徐村、十七都等地，在玉山縣城附近與大橋溪、滄溪相匯入冰溪，又沿縣城流至十里山，與西向東流的玉琊溪匯合后流入信江。七一水庫地理位置十分重要，下游有玉山縣、上饒市、鉛山縣等地及浙贛鐵路、梨溫高速、320國道等重要基礎設施。

2 七一水庫洪水特點

（1）對2015—2022 年最大降雨出現時間進行分析，七一水庫洪水出現時間主要集中在6—7月，短時強降雨主要集中在6月中旬至7月中旬，1 h、3 h和6 h所對應出現的降雨時間均一致，降雨出現時間和洪水出現時間亦一致，因此，洪水是由短時強降雨產生。一場超過20 mm 的降雨可在2～3 h后在庫區形成一場洪水。對近3年洪水進行分析，當土壤含水量趨于飽和，持續強降雨超過3 h 且降雨量大于50 mm 時，極大可能形成一場入庫流量超過500 m3/s 的洪水。

如2017 年6 月22 日3 時降雨量為26.4 mm，僅相隔3 h就出現了一場洪水，6 時入庫流量為1 100 m3/s，連續3 h 降雨量為60.8 mm；再如2022 年6 月20 日10 時降雨量為33.4 mm，在12 時出現一場洪峰為1 861 m3/s 的洪水，連續3 h 降雨量為75.9 mm。這兩場洪水的共同特點為1 h 降雨量超過20 mm，3 h降雨量超過50 mm。因此，當前期土壤含水量趨于飽和時，若1 h 降雨量超過20 mm，且降雨仍在持續時，水庫管理調度單位應引起重視。

對典型年的降雨進一步分析，降雨主要集中在2015—2017 年洪水發生前6 h，強降雨則集中在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 降雨具有決定性作用。而如2020—2022年這種大洪水年份，24 h基本均有降雨，且2020—2022 年6 h 降雨特性與2015—2017 年6 h降雨特性一致。

（2）對1971—2017 年歷年洪峰出現時間進行分析，6 月下旬出現次數最多達15 次，其次為6 月中旬，然后為7 月上旬，近10 年的洪峰出現時間規律與此相同（表1）。

表1 1971—2022年洪峰出現時間統計表

（3）七一水庫的洪水呈現出驟漲驟落的特點，持續時間一般為2～3 d，一場降雨基本可以形成一場洪水。胖瘦系數可反映洪水的整體形態，為歷年瞬時洪峰流量與最大66 a（1957—2022 年）平均流量的比值，比值越大，洪水過程越高瘦，反之，則洪水過程越低胖。對2012—2022年的洪水胖瘦系數進行分析（圖1），2021年胖瘦系數最大為3.49，2018 年胖瘦系數最小為0.21，平均值為1.62。2012—2019 年的胖瘦系數相差不大，基本在1 上下浮動；通過比較2020—2022 年洪水胖瘦系數與1998 年（實測洪峰最大年）洪水胖瘦系數3.78、平均胖瘦系數1.62 可知，2020—2022年洪水胖瘦系數較大，近3年洪水較為高瘦。

圖1 2012—2022年洪水胖瘦系數圖

對1957—2022 年和1882 年、1929 年、1942 年、1948 年和1955 年洪水進行分析，2021 年和2022 年洪峰流量和6 h洪量為僅次于1998 年洪水的第一、第二大洪水，2020—2022 年24 h 洪量為實測資料中的最大3 年。2021 年、2022 年和2020 年分別在近10 年洪峰流量排名中位列第3 位、第4位和第6位，2021年的洪水重現期為50 a。

3 水庫調度分析

3.1 防洪調度規則

3.1.1 調度原則

根據七一水庫的工程特點及下游防洪要求，其調度原則主要有以下3條。

（1）七一水庫位于金沙溪中游，而玉山縣及下游上饒市受金沙溪、大橋溪、滄溪及玉琊溪等支流的共同影響。七一水庫作為流域內唯一一座大型水庫，在實際調度運行中，應結合上下游的情況進行綜合調度。

（2）應對不同標準洪水時，水庫應起到削峰或滯洪作用，使最大下泄流量小于天然洪峰流量，以減輕洪災損失。

（3）下游的防洪標準為20 年一遇，下游河道安全泄量為700 m3/s。

3.1.2 調度規則

根據《七一水庫度汛方案》，水庫主汛期為4 月1 日至6 月30日，主汛期汛限水位為93.00 m；后汛期為7月1日至9 月30 日，后汛期汛限水位為94.00 m（正常蓄水位）。根據《江西玉山縣七一水庫調度規程》確定七一水庫調度規則主要有以下4條。

（1）當水庫水位低于汛限水位時，水庫閉閘蓄水，按水庫興利要求進行調度。

（2）當水庫水位上漲至汛限水位時，若入庫流量小于或等于下游防洪安全泄量700 m3/s，水庫按入庫流量泄洪，水庫水位維持汛限水位；若入庫流量大于700 m3/s，水庫按700 m3/s泄洪。

（3）當水庫遭遇較大洪水時，在確保大壩防洪安全的前提下，盡量減小下游防護對象的洪澇災害損失，水庫水位為汛限水位至94.62 m 時，水庫按下游安全泄量700 m3/s控泄；水庫水位為94.62～95.21 m時，水庫按流量1 200 m3/s控泄；水庫水位為95.21～96.00 m時，水庫按流量2 000 m3/s控泄；水庫水位上漲至96.00 m 以上時，為確保大壩安全，閘門全開，按溢洪道泄流能力全力泄洪。

（4）洪水消退時，入庫流量顯著下降，水庫水位逐漸回落。當水庫水位在94.62 m 至汛限水位時，應視流域內近期天氣預報情況，按下游安全泄量700 m3/s控制下泄；當水庫水位降至汛限水位時，水庫按入庫流量控制泄洪，水庫水位維持汛限水位。

3.2 近年水庫調度情況

七一水庫于2013 年通過除險加固竣工驗收，本文對2014—2022 年的泄洪情況進行分析，水庫除2018 年外，均有泄洪，近年發生較大洪水的年份有2017 年、2020 年、2021年和2022年。

從七一水庫近年調度實踐來看，水庫前期存蓄洪水，當水庫水位逐步上漲達到汛限水位至防洪高水位時，水庫以300 m3/s 及以下的出庫流量進行宣泄洪水；當水庫水位逐步上漲至設計洪水位時，水庫結合后期降雨情況，逐步加大泄量以700～1 000 m3/s宣泄洪水。

對2015—2022 年七一水庫調度情況進行分析，近年洪峰削減率基本在50%以上，如按單場次洪水分析，最大洪峰削減率達到98%，最大錯峰時間達到65 h。2015—2022 年七一水庫降雨洪水特征見表2。

表2 2015—2022年七一水庫降雨洪水特征表

3.3 討論與分析

（1）水庫防洪效益顯著。七一水庫地理位置特殊，下游是玉山縣城，為減輕下游防洪壓力并保證縣城的防洪安全，水庫汛期調度主要以保證下游防洪安全和水庫自身安全為主要目的。水庫近年洪峰削減率基本在50%以上，如按單場次洪水分析，最大洪峰削減率達到98%，最大錯峰時間達到了65 h。水庫前期存蓄洪水，后期隨著水位不斷上漲，采用低泄量的調度方式宣泄洪水，水庫錯峰削峰作用顯著，充分發揮了水庫的防洪效益。七一水庫近3年入庫流量排名處于歷年洪峰流量中的高位，2021 年、2022 年和2020年分別排名第3位、4位和6位，因此，水庫管理單位應及時對水庫的暴雨洪水規律進行統計分析，梳理降雨特性規律并相應調整調度方案。

（2）提升水庫精細化調度能力。根據七一水庫歷年調度結果來看，當庫水位逐步上漲到汛限水位至防洪高水位時，水庫以300 m3/s 及以下的出庫流量宣泄洪水；當庫水位逐步上漲到設計洪水位時，水庫結合后期降雨情況，以700～1 000 m3/s 宣泄洪水，但300～700 m3/s 的泄量跨度區間較大，應及時優化不同區間內的精細化調度方法和手段。隨著城市化建設水平的提高，下游河道控制斷面的安全泄量可能發生調整，應進一步對安全泄量進行分析，確保下游河道安全泄量的正常下泄。在實際水庫調度操作管理過程中，水庫管理單位應及時和氣象、水文部門開展合作，利用好水庫上游和下游區間及點降雨量的洪水預報信息，提升水庫的預警預報能力，減少洪水的雙重疊加效應。

（3）優化安全泄量控制。2015—2019年水庫最大泄量均低于《江西玉山縣七一水庫調度規程》規定的最低一級安全泄量（700 m3/s）。2020 年、2021 年和2022 年較大洪水中，僅2021 年和2022 年最大出庫流量略大于最低一級安全泄量，但仍低于《江西玉山縣七一水庫調度規程》規定的“庫水位為94.62～95.21 m 時，水庫按流量1 200 m3/s 控泄”的泄量。

以2021年較大洪水為例，2021年7月1日15時水位為94.94 m，水庫可按規定以1 200 m3/s控泄，但是水庫實際最大泄量為1 030 m3/s，低于規定的下泄流量。再以2017 年6 月21—25 日洪水為例，起調水位為87.61 m，最大入庫流量為1 100 m3/s（6 月22 日6 時），對應的最大出庫流量為14.4 m3/s，因庫水位較低，水庫保持14.4 m3/s 下泄，以達到蓄水錯峰的目的。當疊加6 月24 日的強降雨，庫水位不斷上漲，水庫逐步加大泄量至620 m3/s（6月24日24時），此次洪水過程錯峰調度時間65 h，洪峰削減率達43.6%。

（4）開展常態化科普宣傳。水庫在汛期調度中不可避免要宣泄洪水，泄洪直接影響下游城市的防洪安全。為進一步讓廣大群眾科學合理認識水庫的功能，水庫管理部門要常態化開展水庫科普的宣傳教育工作。首先在汛期，無論是在蓄水時還是不同階段的泄水時，水庫應加強與下游河道管理部門、下游村（鎮）的溝通和交流工作。其次，應將傳統媒體和新媒體媒介進行進一步有機結合，常態化地開展宣傳、警示和教育，進一步加強水庫泄洪量、區間來水和區域短時強降雨及不同來水疊加效益的科學原理普及，提升下游群眾的風險防范意識。同時，應在下游風險防范薄弱環節，通過豎立警示牌或宣傳圖冊等方式，科普水庫下游防洪安全并強化水庫功能的重要性。再次，水庫往往是當地著名的風景區，應進一步加強水利風景區和科普宣傳的聯動效益，將旅游效益和科普功能進行融合，讓水利工程成為水文化的傳播者。

4 結 語

（1）對近年七一水庫的暴雨洪水進行分析，七一水庫的暴雨洪水一般發生在6 月中旬至7 月中旬，洪水傳播時間一般為2～3 h，一場洪水一般為2～3 d。一場1 h 降雨量超過20 mm 的降雨過程，極易形成一場洪水，當降雨連續時間超過6 h 時，將引發一場較大洪水，6 h 降雨量在24 h降雨量中的占比較高。近3 年入庫流量處于歷年洪峰流量中的高位，近年洪水呈峰高量大的特性。

（2）對2015—2022 年七一水庫調度分析，近年洪峰削減率基本在50%以上，如按單場次洪水分析，最大洪峰削減率甚至達到98%，最大錯峰時間達到了65 h。七一水庫充分發揮了水庫的削峰、錯峰功能，用強有力的調度手段保障了水庫和水庫下游的防洪安全。

（3）水庫在實際調度操作管理過程中，前期存蓄洪水，后期采用低泄量的調度方式宣泄洪水。但如果水庫已存蓄一場洪水，水庫應進一步結合后期降雨情況，在300～700 m3/s的區間進行精細化調度，同時進一步對閘門開度、常泄量區間的下泄流量控制進行研究，提升水庫精細化調度能力并增加科學合理的調度決策時間，為水庫的安全運行奠定基礎。