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1、1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
2、而使洪水资源化，并得到有效的利用。1 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
3、的多年调节的大（）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
4、洪能力见表一。表一：水库泄洪能力表水位（m） 发电流量 （m 3/s） 城镇供水 （m 3/s） 泄洪洞流量 （m 3/s） 溢洪闸流量 （m 3/s） 合 计 （m 3/s）25.0 0.00 53.030.0 110 16333.0 155 0.00 20835.0 174 263 49038.0 197 1040 129040.0 211 1722 198642.050.0 3.00225 2511 2789243.0 230 2941 32241.2 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，
5、其中 2004 年 14 号台风“云娜”的洪水，流域平均降雨量581.3，最大入库洪峰流量 5730 ，洪量 2.05 亿 ，在内库水位上涨约 8.21；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
6、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：
7、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。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。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
8、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。2 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 1
9、18 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 38.00m43.01m 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、
10、有学校等，但有部分商店。2.2 下游情况分析3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 34 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
11、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。3 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
12、、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。风险识别 ：是否存在风险 ？主要因素 ？定性后果风险估计 ：概率大小 ？后果大小 ？风险决策 ：风险 效益 成本分析效果是否最佳风险处理 ：如何控制 ？如何选择管理技术 ？风险评价 ：期望值 ？风险度 ？风险等级 ？实施放弃水库没有副坝，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
13、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。表二：水库洪水预测统计表台风号预报洪水位（m）实际洪水位（m）水库上涨水位（m）误差（%）2004 年 14 号 31.83 31.67 8.21 1.92005 年 5 号 37.21 37.10 5.33 2.142005 年 9 号 37.20 37.26 3.93 -1.53.2 风险估计在对气象预报的风险估计中，采
14、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 i，系数值越高，对其信赖度越高，并且要求 1+ 2+ n=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 7248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X 1,X2,X
15、5，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。表三：各种状态评价次序状态名次排列次序专家1 2 3 4 5 A X3 X4 X5 X2 X1 0.25B X5 X4 X3 X2 X1 0.28C X3 X4 X5 X2 X1 0.22D X5 X4 X3 X2 X1 0.25则每种状态的平均名次为：X1=50.25+50.28+50.22+50.28=5.00X2=40.25+40.28+40.22+40.28=4.00X3=10.25+30.28+10.22+30.25=2.06X4=10.25+20.28+30.22+20.25=2.00X5=20.25+10.28+50.22+10.25=1.94总次数为：5+4+2.06+2+1.94=15。则各状态出现的概率为：12345515()0.34.267.()0.13.1.9()0.129iiPxxXPxX5从上面的分析可知：出现小于 100mm 的降雨量可能性最大；出现 100mm200mm 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
