(遼寧省大伙房水庫(kù)管理局有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113000)

2020年遼寧省氣候變化異常，進(jìn)入汛期以來(lái)持續(xù)高溫少雨，旱情嚴(yán)峻；進(jìn)入8月份后則受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，降雨頻繁，旱澇急轉(zhuǎn)明顯；特別是8月下旬至9月上旬，僅半個(gè)月的時(shí)間里，三個(gè)臺(tái)風(fēng)接連襲擊東北，受其影響，大伙房水庫(kù)流域共發(fā)生5場(chǎng)大范圍強(qiáng)降雨過(guò)程，連續(xù)發(fā)生洪峰超過(guò)1000m3/s的洪水3次。本文依據(jù)大伙房水庫(kù)斷面，分析總結(jié)大伙房水庫(kù)流域暴雨洪水特征，為以后水庫(kù)科學(xué)調(diào)度提供借鑒。

1 流域概況

大伙房水庫(kù)位于大遼河的支流渾河中上游，坐落在遼寧省撫順市境內(nèi)，是渾河上的大(Ⅰ)型水庫(kù)。大伙房水庫(kù)按1000年一遇洪水設(shè)計(jì)，可能最大洪水校核，庫(kù)容22.68億m3，控制流域面積5437km2。大伙房水庫(kù)作為遼寧省中部防洪與供水的重要水利樞紐工程，在遼寧省的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

圖1 大伙房水庫(kù)流域及水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)測(cè)站分布

大伙房水庫(kù)由渾河、蘇子河、社河三條河流匯集而成。壩址以上流域多年平均降水量792mm，降雨主要集中在7—8月，此間降雨約占全年降水的48%。壩址以上流域多年平均徑流量15.0億m3。大伙房水庫(kù)流域汛期為每年的6月1日—9月20日，汛期通過(guò)大伙房水庫(kù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)采集降雨數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在大伙房水庫(kù)上游流域內(nèi)共設(shè)有19個(gè)自動(dòng)遙測(cè)雨量站。大伙房水庫(kù)流域及測(cè)站分布見(jiàn)圖1。

2 降 雨

2.1 降雨過(guò)程

2020年汛期，大伙房水庫(kù)以上流域共降雨676.5mm，比歷史同期均值多24.4%，比去年同期值多15.0%。

6月25日—9月8日受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，大伙房水庫(kù)流域共出現(xiàn)大范圍的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程11場(chǎng)，其中暴雨過(guò)程6場(chǎng)，大雨過(guò)程5場(chǎng)。各場(chǎng)次降雨主要特征值見(jiàn)表1。

2.2 降雨特點(diǎn)

2.2.1 降雨范圍廣

降雨區(qū)域籠罩整個(gè)流域5437km2，遍及水庫(kù)上游清原、新賓、撫順3縣，渾河、蘇子河、社河均出現(xiàn)強(qiáng)降雨。

2.2.2 主汛期降雨偏少，后汛期暴雨頻繁

主汛期內(nèi)流域降雨相對(duì)偏少，后汛期東北地區(qū)遭遇臺(tái)風(fēng)“三連擊”，流域連續(xù)出現(xiàn)5次暴雨過(guò)程，強(qiáng)降雨過(guò)程頻次之多、頻率之高是近幾年少有的；后汛期降雨量占汛期總雨量的65.7%，汛期降雨量分布情況見(jiàn)圖2。

圖2 大伙房流域2020年汛期流域旬降雨分布情況

2.2.3 降雨歷時(shí)短，單點(diǎn)降水強(qiáng)度大

汛期多次強(qiáng)降雨具有歷時(shí)短、單點(diǎn)降水強(qiáng)度大的特點(diǎn)。2020年汛期的11次強(qiáng)降雨中，只有4場(chǎng)降雨歷時(shí)超過(guò)了24h，單點(diǎn)最大雨量均超過(guò)50mm，其中3場(chǎng)降雨的最大點(diǎn)雨量超過(guò)了100mm，見(jiàn)表1。

“20831”暴雨降雨歷時(shí)15h，流域平均降水量94.3mm，流域最大點(diǎn)雨量為渾河干流流域大蘇河站142mm，最大雨強(qiáng)61mm/3h。

2.3 降雨時(shí)空分布

2.3.1 汛期降雨時(shí)空分布不均

降雨時(shí)程分布態(tài)勢(shì)為6、7月較少，8、9月相對(duì)較多，其中6、7月天氣干旱、高溫、少雨，降雨量?jī)H占汛期總雨量的22.9%； 8月受東北冷渦及臺(tái)風(fēng)“巴威”的共同影響，頻繁出現(xiàn)大范圍的強(qiáng)降雨過(guò)程，降雨量占汛期總降雨的55.0%，是流域歷史同期均值的2倍；9月上、中旬受9號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”、10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海神”及東北冷渦的共同影響，暴雨連連，降雨量占汛期總雨量的22.1%，是流域歷史同期均值的3倍，為建庫(kù)以來(lái)同期首位。

2.3.2 空間分布不均

暴雨中心在不同場(chǎng)次的降雨位置不同，蘇子河、社河、渾河流域均有。以本年度最大的三場(chǎng)降雨為例分析如下：

8月3日20時(shí)—8月5日6時(shí)，流域平均降雨量61.8mm，暴雨中心位于蘇子河流域占貝站，次降雨量為98mm，渾河干流流域平均降雨量68.9mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為56.7mm和43.7mm，整個(gè)雨區(qū)自西南向東北分布，空間分布不均。

8月31日17時(shí)—1日8時(shí)，流域平均降雨量94.3mm，暴雨中心位于渾河干流大蘇河站，次降雨量為142mm，渾河干流流域平均降雨量101mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為97.7mm和94mm，整個(gè)雨區(qū)自西北向東南分布。

9月7日13時(shí)—8日20時(shí)，流域平均降雨量66.5mm，降雨區(qū)暴雨中心位于社河流域傲牛站，次降雨量為139mm，渾河干流流域平均降雨量59.9mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為62.7mm和110mm，整個(gè)雨區(qū)自西北向東南分布，空間分布不均。

3 洪 水

3.1 洪水特征

3.1.1 洪水過(guò)程多

進(jìn)入8月后遼寧省降雨頻繁，旱澇急轉(zhuǎn)明顯；特別是8月下旬至9月上旬，大伙房水庫(kù)流域共發(fā)生5場(chǎng)大范圍強(qiáng)降雨過(guò)程，受其影響，發(fā)生5次較大的洪水過(guò)程。2020年汛期歷次入庫(kù)洪水特征值見(jiàn)表2。

表2 2020年汛期歷次入庫(kù)洪水特征值

3.1.2 洪水總量大

水庫(kù)汛期總來(lái)水量為16.4億m3，扣除渾江跨流域引水0.9億m3，渾河流域來(lái)水15.5億m3，比歷史同期均值多47.6%，比去年同期多73.2%，居建庫(kù)以來(lái)歷史同期值的第13位。

3.1.3 洪水集中在后汛期

主汛期內(nèi)流域發(fā)生降雨相對(duì)偏少，流域平均土壤含水量較低，平均土壤飽和率為30%，發(fā)生1次暴雨過(guò)程，并未形成較大的入庫(kù)徑流；后汛期由于受臺(tái)風(fēng)、東北冷渦、副熱帶高壓等影響，降雨集中，且土壤含水量相對(duì)較高，受此影響，由于強(qiáng)降雨產(chǎn)生的入庫(kù)徑流較大，入庫(kù)洪水量占整個(gè)汛期的88.1%，汛期入庫(kù)洪水在各時(shí)期所占比例見(jiàn)圖3。后汛期連續(xù)發(fā)生洪峰超過(guò)1000m3/s的洪水3次，入庫(kù)洪水總量達(dá)8.98億m3；其中“20831”洪水洪峰流量達(dá)3610m3/s，洪水重現(xiàn)期為10年，為2013年以來(lái)本流域最大的一次洪水。

圖3 汛期入庫(kù)洪水在各時(shí)期比例

3.2 洪水組成及頻率分析

“20831”洪水是本年度最大的洪水過(guò)程，9月1日16時(shí)水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量達(dá)3610m3/s，干流入庫(kù)站蒼石站1日10時(shí)30分流量為1870m3/s，蘇子河入庫(kù)站占貝站1日14時(shí)流量為1360m3/s，社河南章黨站1日8時(shí)洪峰流量為346m3/s，其余為庫(kù)周區(qū)匯流；次入庫(kù)洪水總量3.83億m3。

將“20831”洪水要素特征值加入水庫(kù)壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計(jì)算：“20831”洪水頻率等級(jí)為10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級(jí)劃分為中洪水。

“20903”洪水，9月4日5時(shí)水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量達(dá)1763m3/s，干流入庫(kù)站蒼石站3日22時(shí)42分流量為949m3/s，蘇子河入庫(kù)站占貝站4日6時(shí)流量為619m3/s，社河南章黨站3日20時(shí)36分洪峰流量為121m3/s，其余為庫(kù)周區(qū)匯流；次入庫(kù)洪水總量2.40億m3。

將“20903”洪水要素特征值加入水庫(kù)壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計(jì)算：“20903”洪水頻率等級(jí)為小于5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級(jí)劃分為小洪水。

“20907”洪水，9月9日14時(shí)水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量達(dá)1029m3/s，干流入庫(kù)站蒼石站9日8時(shí)流量為676m3/s，蘇子河入庫(kù)站占貝站9日8時(shí)流量為386m3/s，社河南章黨站9日8時(shí)洪峰流量為113m3/s；次入庫(kù)洪水總量2.75億m3。

將“20907”洪水要素特征值加入水庫(kù)壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計(jì)算：“20907”洪水頻率等級(jí)為小于5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級(jí)劃分為小洪水。

3.3 洪水調(diào)度

由于汛前期流域干旱少雨，主汛期來(lái)水量較少，水庫(kù)一直在低水位下運(yùn)行；后汛期，受臺(tái)風(fēng)和冷渦等天氣系統(tǒng)影響，暴雨頻繁，水庫(kù)來(lái)水量較多，“20831”洪水發(fā)生前，水庫(kù)水位低于汛限水位4.18m；9月1日17時(shí)出現(xiàn)洪峰3610m3/s，水庫(kù)全部攔蓄。為迎戰(zhàn)10號(hào)臺(tái)風(fēng)所帶來(lái)的新一輪強(qiáng)降水適當(dāng)預(yù)留防洪庫(kù)容，9月4日10時(shí)大伙房水庫(kù)開(kāi)始泄洪，水庫(kù)下泄河道流量217m3/s，4日13時(shí)，下泄河道流量增至430m3/s；由于水庫(kù)水位一直居高不下，超過(guò)汛限水位，9月8日17時(shí)，水庫(kù)開(kāi)始增加泄流設(shè)備泄洪，河道下泄流量565m3/s。9月10日17時(shí)下泄流量減至346m3/s；至9月12日5時(shí)，出現(xiàn)最高庫(kù)水位131.94m，持續(xù)兩個(gè)時(shí)段(共6h)；其后隨著庫(kù)水位降低，入庫(kù)量逐漸減少，9月16日9時(shí)水庫(kù)關(guān)閘停止泄洪，相應(yīng)水位131.44m，水庫(kù)累計(jì)泄洪水量4.28億m3。水庫(kù)分期蓄水情況見(jiàn)表3。

由于后汛期來(lái)水量較大，為建庫(kù)以來(lái)的首位，為了更好地利用雨洪資源，在確保水庫(kù)和下游防洪安全的前提下，水庫(kù)調(diào)度優(yōu)化制定調(diào)度方案，通過(guò)調(diào)節(jié)下泄流量，控制水庫(kù)水位；水庫(kù)在9月上旬及中旬雖然出現(xiàn)超汛限水位，但由于大伙房水庫(kù)作為遼寧省7座城市的供水水源地，供水任務(wù)大，水庫(kù)通過(guò)優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了洪水資源化，保證了城市生活及工業(yè)供水，將水庫(kù)效益發(fā)揮到最大，為遼寧的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。汛期水庫(kù)調(diào)度情況見(jiàn)圖4。

表3 2020年汛期水庫(kù)分期蓄水情況

圖4 大伙房水庫(kù)汛期調(diào)度

4 結(jié)論與建議

2020年汛期受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，大伙房水庫(kù)流域共出現(xiàn)大范圍的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程11場(chǎng)，其中暴雨過(guò)程6場(chǎng)、大雨過(guò)程5場(chǎng)，主汛期降雨偏少，后汛期暴雨頻繁，降雨時(shí)空分布不均，降雨歷時(shí)短，單點(diǎn)降水強(qiáng)度大。

大伙房水庫(kù)流域8月旱澇急轉(zhuǎn)明顯；受其影響，洪水集中在后汛期，洪水總量大，8月下旬至9月中旬連續(xù)發(fā)生洪峰超過(guò)1000m3/s的洪水3次，后汛期來(lái)水量創(chuàng)下歷史極值。

近年來(lái)，極端天氣事件頻繁發(fā)生，要高度重視防汛工作，做好水情預(yù)報(bào)、防汛預(yù)案等防汛準(zhǔn)備，提高應(yīng)對(duì)極端天氣情況下暴雨洪水的決策時(shí)效，加強(qiáng)河道水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究，充分發(fā)揮大中型水庫(kù)的防洪調(diào)蓄作用。

針對(duì)流域后汛期來(lái)水較大的特征，在水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，可以考慮在保證工程安全的前提下適當(dāng)提高后汛期的汛限水位及正常高水位，充分利用流域雨洪資源，使水庫(kù)的調(diào)蓄作用發(fā)揮到最大，確保人民生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，創(chuàng)造出更大的防洪和興利效益。