◎ 文 | 黃南山 許詡儉 何榮才 編輯 | 田宗偉

棉花灘水庫的三次防洪調度

◎ 文 | 黃南山 許詡儉 何榮才 編輯 | 田宗偉

棉花灘水電站 攝影/潘臻

棉花灘水庫大壩位于福建省永定縣境內的汀江干流棉花灘峽谷河段中部，是以發(fā)電、防洪為主要功能的大型水庫，屬不完全年調節(jié)水庫。壩址坐落在永定縣西南端，距永定縣城21千米，距廈門市246千米，下游1千米即是廣東梅州地區(qū)，是國家“九五”計劃重點工程。樞紐建筑物包括碾壓混凝土重力壩、泄水建筑、輸水發(fā)電建筑及航運過壩建筑等。攔河主壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高113米，水庫總庫容20.35億立方米，電站裝機600兆瓦。壩址以上控制流域面積7907平方千米，流域內年降雨量1657毫米，多年平均徑流量73.2億立方米，壩址多年平均流量每秒232立方米。水庫正常蓄水位173.0米，死水位146.0米，調節(jié)庫容11.22億立方米，校核洪水位177.8米，相應的總庫容20.35億立方米。

工程于1998年開工，2002年12月全部完工。工程的建成不僅為福建電網提供了優(yōu)質調峰電源，而且提高了下游韓江的防洪能力。

2006年、2007年、2010年，是近年來汀江流域的豐水年份，棉花灘水庫大壩科學調度，發(fā)揮了較好的防洪效益。

2006年：遇建庫以來最大的洪水

2006年棉花灘水庫發(fā)生六場大洪水

2006年棉花灘流域全年降雨量1865.3毫米，年平均入庫流量每秒304立方米，累計入庫水量95.9億立方米。降雨量比2005年增加18.9%，比多年平均增加12.6%；入庫流量比2005年增加28.2%，比多年平均增加31.0%，屬豐水年份。2006年汛期呈現(xiàn)早汛、大汛、降雨時段集中等主要特點，從2月份開始流域月降雨量超過多年平均值，一直持續(xù)到7月份，2至7月份累計降雨量達1469.7毫米，比多年平均同期值（1171.9毫米）增加25.4%。由于降雨持續(xù)、集中，該時段產流率明顯提高，其中6月份的入庫流量比多年平均增加達81%。入冬以后，11月份還出現(xiàn)了128.9毫米的降雨，比多年平均增加221%。

2006年棉花灘水庫共發(fā)生洪水六場次，分別是：“0428”“0523”“0527”“0601”“0608” 和“0618”洪水，六場洪水均是鋒面雨影響所致，有五場發(fā)生在主汛期，并呈現(xiàn)峰高量大、時段集中的明顯特點，從5月23日到6月18日短短25天連續(xù)發(fā)生五場洪水，且其中0601、0608兩場洪水均超過十年一遇。

“0601”洪水的三天過程雨量170毫米，入庫洪峰流量每秒6060立方米，超過十年一遇，五天入庫洪量每秒10.14億立方米，是棉花灘水庫建庫以來洪量最大的洪水，洪水過程最大出庫每秒3500立方米，削峰率達42%。6月2日上午7時，水庫水位達本場洪水最高水位171.33米，超主汛限水位2.59米，超次汛限水位0.07米，并在下一場洪水到來前及時消落到主汛限水位以下?！?608”洪水的一天過程雨量達111毫米，洪峰流量達每秒6760立方米，接近二十年一遇，是棉花灘水庫建庫以來洪峰最大的洪水，五天入庫洪量8.26億立方米，洪水過程最大出庫每秒3300立方米，削峰率51%。6月9日10時，水庫水位達本次洪水最高水位171.04米，超主汛限水位2.3米。在洪水調度過程中，棉花灘水電公司認真執(zhí)行福建省防辦指令，積極配合調度，正確使用汛限水位動態(tài)控制的方法，較好地發(fā)揮了防洪庫容的調洪作用，達到“減災興利”的目的。各級防汛指揮單位無微不至地協(xié)調，充分體現(xiàn)了對下游廣東人民高度負責的態(tài)度，在首次開閘泄洪時還特別采取了慎重穩(wěn)妥的分級加大的泄洪方案，初始出庫流量僅每秒800立方米，相當于低水位時的四臺機組發(fā)電流量，使得下游地區(qū)的政府、人民有充足的適應時間和轉移財產財物時間，大大減少下游人民的損失。

在“0618”洪水調度過程中，棉花灘水庫主要起到了滯洪錯峰作用。6月18日，汀江流域和永定河流域突降暴雨，下游支流永定河發(fā)生了二十年一遇的大洪水，12時出現(xiàn)洪峰流量將超過每秒1600立方米。棉花灘水庫此時也產生了“0618”洪水，12時入庫流量超過每秒2400立方米，17時出現(xiàn)洪峰流量每秒2670立方米。前一場洪水的庫水位才剛剛削落到主汛限水位以下0.03米，按規(guī)定理應按批復的洪水調度方案加大出庫控制水位，但如果棉花灘水庫按方案下泄，通過茶陽的洪峰流量將超過每秒4270立方米，會造成嚴重的洪水淹沒損失。通過準確計算、科學調度，保證棉花灘水庫8月18日15時前的總出庫流量在每秒800立方米內，在永定河洪峰過后，最大出庫流量也保持在每秒1200立方米以內，削峰率達55%，較圓滿地實現(xiàn)了滯洪錯鋒保下游的目標。19日3時，水庫水位達本次洪水最高水位169.66米，超主汛限水位0.92米。

棉花灘水電站 攝影/潘臻

在“0601”“0608”“0618”洪水期間，水庫連續(xù)泄洪25天，從5月31日10時起至25日0時結束，棄水量13.3億立方米，棄水損失電量1905萬千瓦時。

棉花灘水庫“減災興利”效益可觀

水庫下游的廣東省大埔縣茶陽鎮(zhèn)的防洪標準極低，每秒2000立方米的洪水就會淹到街上，兩年一遇標準都達不到。通過棉花灘水庫調節(jié)，大大減少了該鎮(zhèn)的淹沒損失。以“0608”洪水為例，在洪水過程中茶陽鎮(zhèn)的洪水淹沒最高水位為4.9米，老街道居民房屋被洪水淹到第二層。當時棉花灘水庫的入庫洪峰流量達每秒6760立方米，最大出庫流量僅為每秒3300立方米，削減洪峰每秒3460立方米。按批復的《2006年棉花灘水電廠洪水調度方案》，出庫可以控制在每秒5210立方米，若按調度方案泄洪，則通過茶陽鎮(zhèn)的最大流量將增加每秒1910立方米，根據茶陽鎮(zhèn)街道水位流量關系推算，淹沒水位將再上升2米左右，完全淹沒的房屋將會增加，損失將會加大。假如棉花灘大壩未建設，按天然流量通過茶陽，則受災將更嚴重。

位于廣東省梅州市大埔縣三河壩的匯城村地勢較低，基本與河道平齊，靠匯城河堤防護。護城堤頂高程49米，防洪標準較低，容易被淹沒。以“0601”洪水為例，在洪水過程中三河壩處的最高水位達47.87米，僅差1.13米匯城村護城堤就要漫頂，情況十分危急。根據該處水位流量關系推算，流量每增加每秒1000立方米水位就將上約1米，若棉花灘水庫按方案規(guī)定的每秒5210立方米下泄，則流量將增加每秒1710立方米，三河壩處的水位將上升1.5米以上，洪水就會漫過護城堤頂，匯城村將被洪水淹沒，人民生命財產將會遭受重大損失。

大埔縣境內共有19座堤防，大部分堤防都是上世紀七十年代修建的，標準較低，且都為土石壩，漫頂就會造成跨壩。在2006年的洪水過程中，大部分堤防水位都超過警戒水位，離堤頂每秒高程僅1米左右。如果棉花灘水庫按方案規(guī)定的每秒5210立方米下泄、流量再增加每秒1710立方米，很多堤防都會被洪水漫頂而跨塌，將會造成巨大損失。通過棉花灘水庫的調節(jié)，也保證了這些堤防基本安全渡汛。

由于有棉花灘水庫的科學調度，汕頭、潮州等下游沿河各城市，未發(fā)生洪水淹沒事件。

科學調度，增發(fā)電量，為社會、為企業(yè)增加經濟效益

通過科學調度，汛前及時將庫水位消落到149.72 米，保證“0428”“0523”“0527”三場洪水洪量均蓄入庫中；“0618”洪水末期成功安全攔蓄洪尾，實現(xiàn)了汛限水位動態(tài)控制目標，及時將水位回蓄到169.86米，增發(fā)電量約1570萬千瓦時。為福建省的經濟建設、電網迎峰度夏工作做出了較大的貢獻。

支持地方建設，促進地方經濟發(fā)展

2006年水庫上游上杭縣政府請求降低水庫水位配合其建設永杭公路大橋的工作，以便創(chuàng)造更好的施工條件，縮短建設工期、節(jié)約工程投資，棉花灘水電公司給予了大力支持。2006年9月至12月，將水位控制在168米以下，比汛后正常水位降低了5米，由此造成的發(fā)電水耗上升、損失電量近300萬千瓦時，使大橋建設又好又快進展，為地方經濟建設作出了貢獻。

服務下游，取得顯著的社會效益

通過水庫調節(jié)，9-12月枯水期的平均出庫流量由天然來水的每秒124立方米提高到每秒141立方米，有力地緩解了韓江下游地區(qū)缺水的局面，為下游的經濟發(fā)展和人民群眾的生活生產作出了應有的貢獻。

通過棉花灘水電公司的科學調度，大大提高了下游水電廠的經濟效益，為廣東省的經濟建設作出更大貢獻。棉花灘水庫僅攔蓄“0618”洪尾就為下游青溪電廠增加發(fā)電水量33612萬立方米，折合增發(fā)電量約1681萬千瓦時。按多年平均來水計算，棉花灘水電廠建成后使青溪電廠增加電量約1.04億千瓦時/年。沿河的其他電廠、水廠、灌溉從中得到的利益也是很多的。

2007年：洪水規(guī)模近五年一遇

2007年，棉花灘流域年降雨量1586.3毫米，年平均入庫流量每秒242立方米，累計入庫水量76.4億立方米。降雨量同比2006年減少了15%，同比多年平均減少4.3%。入庫流量同比2006年減少20.7%，同比多年平均增加4.3%，年累計降雨雖然略少于多年平均，但由于強降雨過程發(fā)生時段大多較集中，蒸發(fā)損失小和產流條件相對充分，來水反而略多于多年平均水平，棄水量37047萬立方米。

2007年汛期棉花灘水庫共發(fā)生4場洪水，分別是“0424”“0603”“0610”和“0615”洪水。4場洪水均是鋒面雨影響所致，有3場發(fā)生在主汛期，其中“0610”和“0615”洪水都接近五年一遇。

科學調度，大幅削峰，防洪減災效益顯著

棉花灘水庫下游的廣東省大埔縣沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)的防洪標準較低，加上縣內19座堤防大部分堤防都是土石壩，洪水漫頂就會造成跨壩，這些因素給防汛帶來極大的壓力。在洪水調度過程中，棉花灘水電公司科學調度，較好地發(fā)揮了防洪庫容的調洪作用。

“0610”洪水入庫洪峰流量每秒2790立方米，最大出庫流量每秒1600立方米，削峰率43%。從6月9日11時開始，長達50小時的入庫流量大于每秒2000立方米的時間里，出庫流量控制在每秒1300立方米以下的時間長達33小時，使大埔縣茶陽鎮(zhèn)的最高洪水水位降低了近2米，三河壩的最高洪水水位降低了1米，有力減輕了下游的洪水災害，發(fā)揮了顯著的減災效益，基本滿足了廣東省提出的入境流量控制在每秒2000立方米之內的要求。

“0615”洪水洪峰流量每秒3400立方米，最大出庫每秒1500立方米，削減洪峰每秒1900立方米，削峰率56%，相當于降低茶陽鎮(zhèn)洪水位3米多，降低三河壩水位近2米，有效減輕了下游的洪災損失。

棉花灘水電公司2007年汛期的攔洪削峰成果得到了廣東、福建有關防汛部門的肯定。據了解，2007年棉花灘水庫為下游地區(qū)減免農田受災面積1220公頃，減免受災人口6.6萬人，使梅坎鐵路30公里長的路段避免受淹，減免直接經濟損失1500萬元，體現(xiàn)華電旗下大型企業(yè)勇于承擔社會責任的精神。

抓住時機攔蓄洪尾，增發(fā)電量可觀

“6.15”洪水是2007年汛期最后一場洪水，棉花灘水電公司調度人員根據準確的洪水預報結果，多次向省防辦提交調度建議，在確保安全的前提下，攔蓄洪尾，通過發(fā)電消落水庫水位。經省防辦同意，棉花灘電廠水位控制在170.09米附近運行，多蓄水量增發(fā)電量1878萬千瓦時。

2010年：洪水規(guī)模近二十年一遇

2010年，棉花灘流域的洪水主要集中在6月15日和25日兩天。

“6.15”洪水：規(guī)模近二十年一遇

棉花灘流域從6月13日5時開始強降雨，到6月17日，流域累計降雨達202.4毫米，洪水入庫之前，棉花灘電廠已通過加大發(fā)電騰庫將水庫水位消落到153.08米，離汛限水位168.74米還有6.55億立方米庫容。在強降雨作用下，16日0時入庫達洪峰流量每秒6730立方米，超十年一遇，接近二十年一遇洪水（每秒6950立方米）。為了加大發(fā)電流量控制水位，經過對機組運行狀態(tài)的縝密分析，決定機組超出力運行，同時加密機組運行狀態(tài)的監(jiān)視，確保安全。從16日18時起，全廠出力按64.3萬千瓦運行，超額定出力4.3萬千瓦，直至洪峰過后42小時，棉花灘電廠出庫流量也僅為發(fā)電流量每秒770立方米，水庫未開閘泄洪。由于氣象預報棉花灘流域后續(xù)還有暴雨過程，自17日18時起，水庫才開閘泄洪，最大出庫流量每秒1400立方米，預騰庫容為迎接下一場洪水做好準備。本場洪水入庫洪峰流量每秒6730立方米，最大出庫流量僅為每秒1400立方米，削峰率79%，避免了下游茶陽鎮(zhèn)遭受洪水災害。

“6.25”洪水：錯峰調度，降低茶陽鎮(zhèn)淹沒水深1米

“6.15”洪水尚未完全消退，氣象預報棉花灘流域24日至25日又有暴雨過程，水庫從24日1時即加大出庫流量預騰庫，出庫流量從每秒1400立方米加大到每秒2500立方米，水庫水位迅速消落，為下一場洪水預騰庫容。24日晚至25日流域集中降雨52毫米，由于前期降雨導致土壤含水量充分飽和，水庫入流迅速增大，25日21時入庫洪峰流量達3930立方米，最大出庫流量每秒3000立方米，削峰率24%，有效減輕了茶陽鎮(zhèn)的洪水災害，降低淹沒水深近2米。6月25日14時，棉花灘水庫入庫流量還在迅速上漲，此時水庫下游的永定河洪峰近800立方米，若與棉花灘水庫每秒3000立方米的出庫流量疊加后到達茶陽，茶陽鎮(zhèn)淹沒深度將達到4米。在氣象預報流域還有暴雨，防汛形勢異常緊急的情況下，為了減輕下游洪水災害，棉花灘水庫與永定河洪水進行錯峰調度，25日14時30分至19時30分減少出庫流量每秒500立方米，總出庫流量控制在每秒2500立方米以內，待永定河洪峰過后再加大出庫流量。錯峰調度降低茶陽鎮(zhèn)淹沒水深1米，實現(xiàn)了茶陽鎮(zhèn)淹沒深度不超過3米的目標。