1、概況
珊溪水庫是目前浙江省在建的最大水庫工程，建成后總庫容18.24億m3，正常蓄水位142m（黃�；妫鄳�(yīng)庫容12.24億m3，防洪庫容2.12億m3，系多年調(diào)節(jié)水庫，裝機(jī)容量200MW，年發(fā)電量3.55億kw·h。
水庫壩址位于飛云江上游文成縣珊溪鎮(zhèn)附近（圖1），壩址以上河長92.4km，控制流域面積1529k m2，占飛云江流域面積的47%。
壩址以上流域地形以高山為主，河道蜿蜒曲折，水流湍急。流域內(nèi)植被良好。
壩址以上地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，屬暖溫帶多雨氣候。壩址以上流域多年平均降量量1876.9mm，年降水量在1280~2458mm之間。降水量年內(nèi)分配不均勻，主要集中在5~7月的梅雨期和8~9月的臺風(fēng)期，臺風(fēng)暴雨是造成本流域洪水災(zāi)害的主要天氣因素。
2、珊溪水庫施工期洪水預(yù)報模型
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珊溪水庫施工期洪水預(yù)報模型采用浙江省水文勘測局研制的姜灣徑流模型，該模型的徑流系四水源組成（地表徑流；壤中回歸水徑流；壤中徑流；基巖風(fēng)化層徑流），而各種水源認(rèn)為是產(chǎn)生在介質(zhì)特性發(fā)生急劇變化的交界面上，其模型結(jié)構(gòu)和流程如圖2所示。
圖2 姜灣徑流模型流程圖
R－產(chǎn)流量（mm）；α－產(chǎn)流面積系數(shù)，即α=R/（P-E）；F1－淋溶層穩(wěn)定下滲率（mm/△t），一般取2.5~10.0mm/h；F3－沉積層穩(wěn)定下滲率（mm/△t），一般取1.0~1.5mm/h；Rs－地表徑流；Rg－地下徑流，包括Ri和Rig(mm)；X1－淋深層垂向調(diào)蓄系數(shù)；X2－沉積層垂向調(diào)蓄系數(shù)；R1－壤中總徑流；Rig－基巖風(fēng)化層徑流；Rgg－母質(zhì)層總?cè)肓�；Ril－壤中回歸徑流；Ri2－壤中徑流；Ki2－淋溶層容積(mm)；Ks、Kil、K12－坡面淋溶層側(cè)向匯流系數(shù)；KKg－基巖風(fēng)化徑流消退系數(shù)；Qs、Qil、Qi2、Qg、Q分別為四種水流在出口斷面的流量和總出流量。
2.1 預(yù)報流域的劃分
根據(jù)飛云流域的特性和施工期的特殊性，把珊溪壩址以上流域劃分為二個單元，即百丈口水文站以上流域，其控制面積為866 km2，流域內(nèi)有三插溪、司前、仙居雨量站和百丈口水文站，其中三插溪水庫在1998年7月建成，其上267.5 km2的來水已受控制調(diào)節(jié)；百丈口至珊溪區(qū)間流域面積為663 k m2，內(nèi)設(shè)有外墻、黃坦、西坑雨量站和珊溪水位站。
2.2 珊溪水庫預(yù)報模型參數(shù)的率定
2.2.1 珊溪壩址以上流域面平均雨量計算
報汛站網(wǎng)的布設(shè)原則是充分利用原有的報汛站點，以最經(jīng)濟(jì)的站點數(shù)達(dá)到能夠掌握所需水情的變化，滿足水庫水文預(yù)報的精度和將來運行調(diào)度的需要為目標(biāo)。經(jīng)過對流域內(nèi)原有的雨量站優(yōu)化計算分析，最后擬定分布比較均勻的8個報汛站，其中二處報汛站為新增。按單元用算術(shù)平均法計算面雨量，單元流域的根據(jù)站（表1）。
表1 單元流域面雨量計算根據(jù)站表
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單 元 流 域 名
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面積(km2)
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雨 量 站 名
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備 注
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百丈口F1
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599
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三插溪、司前、仙居、百丈口
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150km2/站
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百丈口－珊溪F2
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663
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外墻、黃坦、西坑、
百丈口、珊溪
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133 km2/站
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2.2.2 產(chǎn)流量計算模型參數(shù)的率定
采用日模型進(jìn)行率定，應(yīng)用浙江省水文勘測局的“多層篩選網(wǎng)格計算法”軟件，對年徑流、次徑流進(jìn)行同步模擬計算——根據(jù)地區(qū)、流域的特性、設(shè)置各參數(shù)的合理取值范圍，然后進(jìn)行第一層面的網(wǎng)格計算，淘汰不合理的參數(shù)組；第二層面則對次徑流以《水文情報預(yù)報規(guī)范》的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)格計算，從中選出年徑流深誤差在許可誤差范圍內(nèi)，次徑流深合格率最高的參數(shù)組群。再從中選出次徑流深合格率最高，同時年徑流深誤差最小的參數(shù)作為最佳參數(shù)組。
2.2.3 匯流計算模型參數(shù)的率定
首先根據(jù)洪水退水過程線自下部至上部的擬合程度判斷其參數(shù)的合理性。由于退水末段陡與緩主要決定于X、F3和KKg這三個參數(shù)，而KKg可用退水過程線直接計算，如果各次洪水退水末段擬合好了，就可認(rèn)為X和F3求得的數(shù)值也是合理的。其次是向上綜合壤中流參數(shù)Kf2和Ki2，可從兩方面判斷壤中流參數(shù)的合理性：一方面判斷流量過程線腰段的擬合程度；另一方面判斷壤中流的峰現(xiàn)時間（壤中流的峰現(xiàn)時間應(yīng)在地表徑流峰值出現(xiàn)之后，在基巖風(fēng)化層徑流峰值之前）。最后，對于大暴雨造成的特大洪水，關(guān)鍵是擬合其上部的峰斷和峰現(xiàn)時間，即壤中回歸水徑流和地表徑流的匯流參數(shù)F1、Ks和Kil的率定。各徑流擬合、疊加過程線參見圖3；珊溪水庫施工期洪水預(yù)報模型參數(shù)見表2。
表2 珊溪水庫施工期洪水預(yù)報模型參數(shù)表
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單元流域名
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Ws
(mm)
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Wum
(mm)
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Wtm
(mm)
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Wdm
(mm)
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B
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C
|
K
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KKg
|
X
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F1
(mm/h)
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Kf2
(mm)
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F3
(mm/h)
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Ns/Ks
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Nil/Ki
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Ni2/Ki2
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|
百丈口
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90
|
20
|
50
|
20
|
0.30
|
0.167
|
0.94
|
0.72
|
0.49
|
14
|
5.5
|
1.5
|
1/4.1
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3/2.0
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4/7.9
|
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百丈口－珊溪
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90
|
20
|
50
|
20
|
0.30
|
0.167
|
0.98
|
0.88
|
0.49
|
12
|
5.0
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1.7
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1/9.0
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1/3.2
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3/2.7
|
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3、珊溪水庫施工期洪水預(yù)報的作業(yè)流程
百丈口站斷面的流量預(yù)報由控制流域內(nèi)的面平均雨量，經(jīng)過產(chǎn)流計算得到徑流深，然后劃分水源，再由各層面水源匯流至出口斷面疊加得到百丈口站出流過程。
珊溪入庫流量預(yù)報由兩部分組成，百丈口站斷面預(yù)報流量經(jīng)匯流演算至珊溪水庫斷面，與由百丈口——珊溪區(qū)間流域內(nèi)面平均雨量計算得到的區(qū)間出流疊加，得到壩址斷面的出流過程。
各斷面的計算過程皆經(jīng)過實時校正計算。百丈口站斷面水位過程由流量過程經(jīng)水位~流量關(guān)系轉(zhuǎn)換得到。珊溪水庫壩址水位過程需根據(jù)預(yù)報入庫流量過程再通過求解水位庫容、水位導(dǎo)流洞泄流和水位圍堰堰頂過流方程組得到。
4、模型的運行
4.1 作業(yè)預(yù)報
水庫施工期由于導(dǎo)流方式在變化，水位壅高，天然河道水流條件不斷改變。因此，洪水預(yù)報模型各項參數(shù)要根據(jù)施工進(jìn)度及時進(jìn)行調(diào)整，建模以來正式發(fā)布作業(yè)洪水預(yù)報10余次，預(yù)報精度較好，特別是5次過堰頂洪水的預(yù)報及時準(zhǔn)確，為施工區(qū)人員轉(zhuǎn)移、設(shè)備搶救作出了重要貢獻(xiàn)。
例如：1998年5月14日的洪水，根據(jù)作業(yè)預(yù)報17時堰前洪峰水位63.50m，將超過當(dāng)時堰頂高度，建議做好漫堰準(zhǔn)備，采取一切必要減災(zāi)措施，結(jié)果18時出現(xiàn)超過堰頂?shù)暮樗捎诠こ讨笓]部根據(jù)洪水預(yù)報作了嚴(yán)密部署，采取了各種防洪有效措施，工程不僅沒有人員傷亡，物質(zhì)損失也極小。
4.2 成果評定
表3是5次過堰頂洪水的洪峰水位作業(yè)預(yù)報統(tǒng)計，從表中可知最大水位誤差0.18mm，最小水位誤差0；時間誤差最大1.33h，最小0，皆達(dá)到部頒規(guī)范的甲級標(biāo)準(zhǔn)。
表3 過堰洪水作業(yè)預(yù)報一覽表（水位單位為m，時間單位為年：月：日：時）
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序號
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降水開始時 間
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終止時間
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預(yù)報洪峰水位
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預(yù)報出現(xiàn)時間
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實測洪峰水位
|
實際出現(xiàn)時間
|
水位誤差
|
時間差
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|
1
|
98.05.14.02
|
05:14:13
|
63.50
|
05:14:17
|
63.32
|
05:14:18
|
+0.18
|
1
|
|
2
|
98.06.19.12
|
06:19:23
|
63.31
|
06:20:5
|
63.46
|
06:20:5
|
-0.15
|
0
|
|
3
|
98.06.21.7
|
06:21:18
|
64.75
|
06:21:21
|
64.75
|
06:21:21
|
0
|
0
|
|
4
|
98.08.28.13
|
08:29:0
|
59.25
|
08:29:5
|
59.13
|
08:29:3:40
|
+0.12
|
1:20
|
|
5
|
99.10.10.7
|
10:10:14
|
56.71
|
10:10:17
|
56.54
|
10:10:18
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+0.17
|
1
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5、結(jié) 語
水庫施工期洪水預(yù)報的正確性對保證工程建設(shè)的順利進(jìn)行和人員、物資的安全非常重要，而施工期天然河道水力條件受工程進(jìn)度影響不斷發(fā)生變化，因此預(yù)報難度較大。經(jīng)過兩年作業(yè)預(yù)報運行，證明珊溪水庫施工期洪水預(yù)報所采用的姜灣徑流模型物理概念明確，成熟可靠，而且對施工期的諸多變化因子皆能得到考慮，精度能滿足水庫施工期洪水預(yù)報的要求。
