长潭水库防洪风险分析与决策_防洪风险分析

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长潭水库防洪风险分析与决策

黄志强林 跃

（长潭水库管理局，浙江 台州 318024）

摘要：本文从洪水资源化的角度出发，对长潭水库的次洪调度方案进行风险识别、评估、评价加以分析，然后根据防洪损益值及风险度进行洪水调度决策。关键词：水库调度；风险分析；风险决策

随着社会经济的发展，水资源短缺的矛盾日益突出，我国近几年的防洪减灾对策措施与数年前相比事实上已经发生了很多变化，正在朝着“洪水管理”和“人与洪水和谐相处”的方向前进。“洪水管理”的核心思想是“适度承受一定风险以合理利用洪水资源”，洪水的风险是永恒的，“适度的承受风险”需要我们对洪水风险有更加科学深入的认识，并加以分析，然后进行决策，从而使洪水资源化，并得到有效的利用。长潭水库基本情况简介

1.1 水库概况

长潭水库位于浙江东南部椒江支流永宁江上游台州市黄岩区境内，目前，水库设计洪水为百年一遇，校核洪水为万年一遇，台汛限制水位34.00m，总库容7.32亿m3。水库发电厂装机容量11875kW；有效灌溉面积104.27万亩；防洪受益农田28万亩。水库自 1995年10月开始承担了台州市区及温岭市部分乡镇的工业和生活用水，目前受益人口达200多万。水库建成之初是以灌溉为主，但随着台州经济社会的发展，下游的防洪和供水任务越来越重，2003年水库性质调整为以防洪、灌溉、供水为主，结合发电、养殖等综合利用的多年调节的大（Ⅱ）型水库。

长潭水库集雨面积441.3km2，流域呈扇形状，由于地处山区，经过对多年的降雨分析，发现水库流域处于台州地区的暴雨中心，主流河长34.2km，河流源短流急，极易形成全流域性的强暴雨洪水。

水库自1964年正式运行以来，充分发挥了防洪和灌溉功能，2002年水库进行除险加固工程，同时对各类泄洪设施进行更新改造，2004年工程结束后，水库大坝及整体工程的安全级别提高，防洪能力也大大增加，水库下游永宁江二期治理工程接近完成，目前水库基本改变了过去上不能蓄下不能泄的局面，水库已具备承受适度风险的能力。

水库泄洪设施有发电输水隧洞、城镇供水隧洞、泄洪洞、溢洪道泄洪闸，总泄洪能力见表一。

表一：水库泄洪能力表

1.2 洪水调度及存在问题

1.2.1 洪水调度： 2004年至2006年8月底，水库共拦蓄了超过下游河道安全行洪能力的洪水5次，其中2004年14号台风“云娜”的洪水，流域平均降雨量581.3ｍｍ，最大入库洪峰流量5730ｍ３／ｓ，洪量2.05亿ｍ３，在２４ｈ内库水位上涨约8.21ｍ；其次是2005年，出现了5次连续的台风影响，其中5号“海棠”和9号“麦莎”台风的降雨量分别为527.6mm、426.0mm。

2004年14号台风，由于水库除险加固工程刚刚结束，水库起调水位比较低，仅为23.46m，而当时台汛控制水位33.00m，根据预报，水库在全部拦蓄的情况下最高洪水位将达到31.83m，不会超汛限水位，因此水库停止发电下泄，全部拦蓄洪水，削峰率达到100%。

2005年的两次台风中，根据洪水预报，防汛部门经过会商后，在保证水库安全的情况下，采取了预泄、错锋调度。5号台风“海棠”，当下游乡镇遭受涝灾时，水库停止了发电下泄，待下游涝灾有所消退时，再发电下泄，适时开启溢洪闸，并根据下游的受涝情况和永宁江安全泄量不断调整溢洪闸下泄流量，水库最大下泄流量为300m3/s（含发电），为下游涝区错峰59小时，削锋率为87.3%。

9号台风“麦莎”，预泄水量1230万m3，把库水位降到33.33m，腾空库容为拦蓄台风暴雨洪水做好了充分准备。台风期间水库最大下泄流量为300m3/s（含发电），为下游涝区错峰77小时，削锋率为87.6%。

1.2.2 洪水调度中存在问题：①对洪水风险分析不够，决策过程也不够合理。往往是一个或者少数几个人便做出调度决策，主观臆断过强，不够科学合理，此问题在200513号台风的预泄决策过程中暴露出来，当时水库水位32.55m，低于汛限水位1.45m，在没有经过综合分析的情况下，提前48小时开闸预泄，结果次降雨量仅80mm，造成经济损失50多万。②全流域性防洪预案不够完善，可操作性不强。目前，水库流域上下游各相关部门所做的防洪预案大都是各自为政，缺少全流域性的统筹安排，从而造成混乱、效率低下等局面，并且有些预案的可操作性也不强。③调度过程中各部门、单位之间的协调不够。2005年长潭水库流域遭遇了5次台风影响，平了历史最高记录，防洪调度问题比较突出，各方利益不能顾全，便出现了各部门、单位的矛盾冲突，不能很好地进行协调。

根据近几年的气候情况来看，水库流域在台汛期频遭台风或热带风暴影响，带来强降雨，形成较大的洪水，即便除险加固工程结束，水库所面临的防洪压力也非常大，并且矛盾主要集中在次洪调度决策过程中，本文主要针对次洪调度决策中存在的问题，对次洪的调度方案进行风险分析，然后根据适当承担风险以合理利用洪水资源的原则，采用防洪损益值及风险度进行洪水调度决策。洪水淹没风险分析

2.1 上游情况分析

通过调查，建库以来，最高库水位为38.09m。水库移民线38.00m；应移民8281户，实际移民8163户，有118户未移民；应移民30902人，实际移民30524人，有378人未移民；应移民房屋25169间，实际移民24967间，有202间房屋未移民；征地线36.50m；36.50m-38.00m之间有耕地1478亩。即库区38.00m高程以下有耕地1478亩、房屋202间、人口378人，没有工业企业。另外38.00m以下，有部分乡村道路、电力和电信线路，若遭到洪水淹没，库区内部分地方交通、电力、通讯将中断。

在38.00m——43.01m之间有5个乡镇共40个行政村19298人口中的部分人居住；土地10000多亩；基本无规模的工业企业、有学校等，但有部分商店。

2.2下游情况分析

下游永宁江在二期治理工程完成后的防洪标准为20年一遇，但黄岩城区的防洪标

准却达不到这个标准，永宁江治理工程实施，使上游排涝行洪能力加强，原本在洪水期间上游形成的滞洪区减小，洪水快速涌向黄岩城区，并由于永宁江闸受潮水影响，致使黄岩城区在近年的几次台风中严重积涝，长达3～4天。

下游防护农田28万亩，人口200万（含外来人口），而且头陀镇、北洋镇、澄江镇、新前镇、黄岩城关、江口、院桥、椒江区、路桥区都是工业发达并且集中的地方，2004年这些区域内国民生产总值为380亿，区域内并且有交通密布，104国道和涌台温高速公路及铁路、机场等重要基础设施也是水库防洪保护对象。

2.3 水库自身安全分析

长潭水库主要枢纽建筑物为粘土斜墙土石坝，大坝高程44.00米（不包括防浪墙的高度1.2米），绝对不允许发生洪水漫顶是工程设计和度汛的最重要原则。一旦洪水漫顶，既使水量不大，对坝体冲刷破坏难以预测，对大坝及电厂厂房将造成严重灾害。次洪风险风险与决策

根据上面的情况分析，水库防洪主要从大坝安全、尽量减少下游淹没损失考虑，因上游工业、人口等都不如下游密集，所以在次洪调度中，首先考虑水库自身安全，其次是充分考虑下游的淹没风险和洪灾损失情况，然后适当考虑上游的淹没风险。一般情况下，采取水库尽量拦蓄上游洪水，进行错锋、补偿调节，更合理地、科学地进行优化调度，使下游的防洪效益最大，上游的洪灾损失最小，水库自身效益（供水、发电）最大。

水库没有副坝，不存在分洪区或滞洪区，调度相对简单，一般采用预泄、错峰补偿调度方式，调度决策主要集中在台风来临前的预泄和补偿调节流量决策。

3.1 风险识别

风险识别就是要找出风险之所在和引起风险的主要因素，并对其后果作出定性的估计。在目前的情况下，水库的水情自动测报、洪水预报调度系统经过多年的运行和修正，已经达到水文规范的甲等要求，从表二中可看出水库洪水预报的精度控制在3％以内。而近根据年来的气象预报与实际降雨的差别仍旧较大，预报精度不够，在决策过程中引起洪水风险的不确定因素主要是天气预报带来的误差，因此本文主要将气象预报的误差作为作为主要的风险因素。

3.2 风险估计

在对气象预报的风险估计中，采用“专家调查法（即特尔菲法）”。在制定调度方案前，请几名对本区域洪水调度有丰富经验的专家，对气象预报值的可能出现的概率作出估计，然后加以综合。由于每个人的专业知识、经验、水平不同，我们可以对每个人的评价意见的信赖程度加以区别，即给每位专家加上一个信赖系数αi，系数值越高，对其信赖度越高，并且要求α1+α2+„+αn=1（假定有n个人参与评估），然后算出平均结果，便可以求出概率。

本文以200513号台风为例（下同）进行估计，此次气象部门在台风影响前72—48小时之间作出预报，预报过程雨量200mm-300mm，局部400mm以上。将降雨量划分为5种状态，形成状态集{X1,X2,„„X5}，其中X1100mm； 100mm 400mm。请4位专家来评估那种状态更容易发生，并排出先后名次（从1至5，数字越大越容易发生），结果如表三所示。

X1=5╳0.25+5╳0.28+5╳0.22+5╳0.28=5.00 X2=4╳0.25+4╳0.28+4╳0.22+4╳0.28=4.00 X3=1╳0.25+3╳0.28+1╳0.22+3╳0.25=2.06 X4=1╳0.25+2╳0.28+3╳0.22+2╳0.25=2.00 X5=2╳0.25+1╳0.28+5╳0.22+1╳0.25=1.9

4总次数为：5+4+2.06+2+1.94=15。则各状态出现的概率为：

P(xX1)P(xP(xP(xP(x

0.333154

X2)0.267

152.06

X3)0.137

5X4)0.13

3151.94

X5)0.129

Xi)

1P(x

i1

从上面的分析可知：出现小于100mm的降雨量可能性最大；出现100mm~200mm次之，这两种情况出现的概率和为0.6；出现大于400mm的降雨量可能性最小，仅为0.129。

3.3 风险评价

200513号台风影响前48小时，2005年8月30日8时，长潭水库水位32.55m。由

于下游工业发达，若在洪水期间下泄，则损失远远超过淹没上游的损失，因此在洪水期间，不考虑下泄水量，水库全部拦蓄洪水，水库正常蓄水位36.00m，调洪演算结果及上游淹没损失情况如表四：

而定，淹没区人员在台风影响前转移，转移人员补贴50元/天．人。）

若开泄洪洞进行预泄，48小时内预泄水量2000万m3，长潭水库损失发电量110万度，按0.48元/度计算，损失发电收入53万元，而所损失掉的发电量所创造的工业产值无法估算，此处不作计算。

3.4 风险处理

处理本次洪水带来的洪水风险，根据水库控制运用计划，应在台风影响前采取补偿调节的方式，尽量降低库水位。此时有两种处理方案：

1、电厂继续以满负发电下泄，直到下游受涝时停止发电，不开泄洪洞加大流量；

2、增开泄洪洞进行预泄（电厂仍满负发电），到下游受涝时停止。

3.5 风险决策

采用期望值进行评价与决策，同时参考风险度。算出各调度方案在各种降雨状态下的损益平均值，即数学期望值Ex，按期望值大小进行决策，同时应考虑该方案风险度的大小，因为风险度越大，表示对将来越没有把握，风险也就越大，这应当是决策者所需要考虑的。



风险度定义为标准方差Dx与平均值Mx之比，即：风险度FD =。损益值

Mx

及评价表如表五：

威胁。在表五中可以看出，在200513号台风中，采取不提前预泄的调度方案，可以获

得平均38.7万元的效益，其风险度为0.66；而采取提前预泄的调度方案，则会平均损失43.9万元，并且其损失的风险度为0.61。若从风险度分析，两种调度方式的风险度都超过0.5，在风险等级上一致的。但第一种是效益，第二种是损失，两者比较分析，选择不开闸预泄较为合理，而继续以电厂满负发电下泄的调度方式。此种调度方式只有12.9%的概率是有损失的，而开闸预泄却只有12.9%的概率可以获得7万元的防洪效益。结束语

长潭水库进行除险加固工程以后，大坝的安全级别提高，在不发生漫坝的情况，水库枢纽工程的自身安全是不会受到太大的威胁。在防洪过程中，水库具有承担适度风险的能力，因此在制定实时调度方案时，应该在水库可承受风险范围内，对防洪调度方案的优劣进行分析，选取能够使洪水资源化程度最高的调度方案，从而是洪水资源得到充分利用，使除险加固工程的功效等到体现，以缓减台州南片水资源短缺的状况。

参考文献：

[1]黄振平．风险分析与决策[M]．南京：河海大学出版社，2006.2．

[2]陶晓程．现代水利与洪水管理[M]．宁波：宁波市水利学会编印，2005.5． [3]浙江省水利工程管理学会．水库安全管理资料汇编．杭州： 2006.3．

作者简介：

黄志强，男，工程师，大学本科，主要从事洪水预报分析与调度及管理工作，联系电话：0576-4982350；

林跃，男，工程师，从事水库调度工作26年，主要从事水库控制运用计划编制和水库兴利、防洪调度与管理工作，联系电话：***