年后汛期滇池动态汛限水位分析

2007年后汛期滇池动态汛限水位分析

刘正伟　张丽花　邹嘉福

（云南省水文水资源局昆明分局）

摘要：2007年后汛期，为增蓄水量置换滇池水体，滇池水位抬高后，对防洪存在极大的影响。为有效解决滇池后汛期（9～10月）防洪与兴利的矛盾问题，本文通过滇池流域内多个水文雨量站点的历史系列资料，预测了滇池流域后汛期的降雨量、来水量，经调洪演算后，结合滇池周边淹没调查数据，分析了滇池后汛期汛限水位的动态控制，为滇池水位的调度及同类湖泊、水库后汛期动态汛限水位分析提供参考。

关键词：汛限水位　动态　滇池　后汛期

一、引　言

滇池位于昆明城西南，又叫昆明湖，古称滇南泽，是云南省面积最大的高原湖泊，也是全国第六大淡水湖，赋有“高原明珠”之称。近年来，滇池水体已受到严重污染，丧失了“高原明珠”的美誉，特别在2007年，由于滇池水体水质的恶化，滇池水域蓝藻暴发。为改善滇池水体水质，有效利用雨洪资源，增蓄水量置换水体，以扼制蓝藻的生长，致使滇池水位抬高，对后汛期的防洪提出了严峻的考验。如何科学合理地调度滇池后汛期的水位，达到防洪与兴利的最佳目的，是一个亟待解决的难题。本文针对这一问题，采用了滇池流域内共26个雨量站、9个水文（库）站的多年实测水文资料（站点分布见图1），对2007年后汛期（9～10月，下同）滇池流域的降雨量、来水量进行了预测，通过调洪演算，并结合滇池周边现状淹没调查资料，分析了2007年滇池后汛期运行水位的动态控制，为滇池防洪及运行管理提供参考。

图1　滇池流域水文雨量站点分布示意图

二、滇池流域后汛期降雨量预测

根据滇池流域雨量站点分布情况，结合代表站选择原则，选取昆明、海埂、中和、白邑等12个站作为本次分析的代表站（见表1），依据各代表站实测降水系列资料，分别采用历史演变法和周期叠加法进行预测。从预测结果看，两者存在差异，但从预测方法看，周期叠加法具有明确的数学物理意义，历史演变法属半经验方法，且结果因人而异，根据目前运用情况、效果以及数学物理方法等综合比较，选用周期叠加法预测结果；为便于分析，将前期8月份实测雨量一并列出，结果见表1。

表1　滇池流域2007年9～12月降水量预测

三、滇池后期来水量预测

滇池后期来水量由滇池湖面径流、周边水库群至滇池区间径流、水库群供水回归水及外流域引水回归水组成，各部分水量分析如下：

（一）滇池湖面径流

滇池湖面径流由降雨直接产生，采用海埂站后期预测降雨量和湖面面积（309km²）直接相乘求得，其量为9 631万m³。

（二）周边水库群至滇池区间径流

1.预测方法

滇池流域目前建有中和、松华坝、昆明、干海子、横冲、双龙湾等径流站，以及阿达龙、中和、白邑、松华坝、大板桥、大河、柴河等26个雨量站，且有一定实测资料系列，基于大气降雨补给特点，并结合该流域水文气候成因、下垫面条件和径流特性综合考虑，采用降雨径流模式法对滇池流域2007年9～12月来水量进行预测，然后减去水库群后期的可屯蓄水量，便得滇池区间径流量。

2.降雨径流模式的建立

因影响降雨径流关系的因素十分复杂，与流域内许多水文、气象因子有关，其中最主要的因子为年雨量和前期影响雨量，故基于降雨径流模式的双累积法的特点，选择三变数多元回归分析，即考虑9～12月降雨总量、径流深以及8月份前期影响雨量三个因子。根据滇池流域径流及雨量站点分布情况，将滇池海口站以上流域划分为北面盘龙江（1 138km²）、东面宝象河（309km²）、西及南面诸河流域（1 164km²）三个片区。其中北面盘龙江采用中和站以上流域内的6个雨量站和中和站实测雨量、径流资料系列建立回归方程，东面宝象河流域采用大板桥、宝象河和干海子站实测雨量、径流资料系列建立回归方程，西、南面诸河采用横冲水库以上流域雨量站和横冲水库站实测雨量、径流资料系列建立回归方程，各片区回归方程表达式如下：

式中：r—9～12月径流深，mm；

P_9～12—9～12月流域平均雨量，mm；

P₈—8月份流域平均雨量，mm。

从如上表达式可看出，各系数符合一般产流成因的概念，即常数项为负，其余项为正值。经对以上关系式进行检验，其误差不超过5%，表明由以上关系式预测结果具有一定精度。

3.水库群至滇池区间来水量预测

根据前述预测的9～12月降雨量和8月份实测降雨量，按（1）（2）（3）式求得各片区后期天然来水量，扣除上游水库群后期拦蓄量（据9月1日8：00统计，流域内8座大中型水库后期可拦蓄总量为3 220万m³）即为后期区间径流量，其量为24 320万m³。

（三）各水库供水后的回归水量

因各水库功能不同，根据其供水对象确定回归系数。松华坝、宝象河、柴河、大河水库为昆明城市居民生活供水，其回归水系数取0.75；双龙、横冲、松茂水库为农灌用水，其回归水系数取0.25。将各水库后期供水量分别乘以回归水系数，即可求得各水库供水后的回归水量，其总量为1 890万m³。

（四）外流域供水回归水量

目前，外流域调水工程有红坡水库及天生桥抽水站、掌鸠河引水工程。其中，红坡水库及天生桥抽水站年供水量为1 200万m³，掌鸠河引水工程年供水量21 900万m³。其调水均是解决昆明主城区生活用水问题，用水均匀，其回归水系数均按0.75考虑，则9～12月外流域供水的回归水总量为5 791万m³。

（五）后期来水量预测结果

将上述各片区预测的9～12月水量、滇池湖面和外流域引水的回归水及本区各水库城镇供水的回归水量叠加，即为入滇池2007年9～12月总水量，并按典型年的选择原则，在1953～2006年滇池入湖径流还原系列中，选择1974年9～12月来水过程为典型，按同倍比法分配到月，结果见表2。

表2　滇池流域2007年后汛期来水量预测

四、滇池水位预测

（一）预测方法

由滇池现状出流能力、运行水位和后期可能最大入湖洪水过程，根据水量平衡原理，采用洪水调节试算。

（二）入湖洪水

经对滇池流域1953～2006年后汛期入湖洪水过程进行统计，后汛期可能最大入湖洪水出现时间多在9月份发生，其过程则根据1953～2006年后汛期入湖洪水过程进行概化求得，其中的特征量：1、3、5、7、15、30日最大洪量分别为2 411、5 094、7 115、8 336、13 155、19 950万m³。

（三）调洪演算

1.湖容曲线

滇池湖容曲线采用1983年由昆明市测绘院所测绘的水位—湖容曲线，见表3。

表3　滇池湖容曲线表

2.下泄曲线

自西园隧洞1996年竣工后，滇池的排洪通道已变为两个，即西园隧洞和海口河出流断面。因此，下泄曲线有西园隧洞和海口河两条。

海口河下泄曲线：根据2007年7～8月实测的水位、流量及滇池水位综合确定。

西园隧洞：采用经率定的草海水位与出流量关系确定。

将同级水位对应的海口河与西园隧道流量叠加组成现状滇池综合下泄流量关系曲线，结果见表4。

表4　滇池综合下泄曲线

3.调洪原则

起调水位：为了找出既满足兴利也满足防洪要求的临界水位，起调水位采用试算法确定。

调洪方式：当遇后期可能最大洪水，在湖水位超过起调水位时，洪水由西园隧洞和海口河同时自由下泄，相应标准洪水位即为滇池防洪高水位。

4.调洪结果

根据水量平衡原理，按前述的调洪边界条件，采用试算法进行洪水调节计算，结果见表5。

表5　调洪演算成果表

五、淹没调查

（一）调查范围

滇池水位分别在1 887.40m、1 887.50m、1 887.60m运行下，滇池周边田地、房屋的淹（浸）没情况以及对防浪堤可能产生的影响及危害。

（二）调查方法

本次对滇池周边防护堤进行了现状调查，并以1∶2 000地形图为依据，结合调查的防护堤工程现状情况（是否倒塌、稳固等），分别对滇池水位为1 887.40m、1 887.50m、1 887.60m时的淹没区进行了勾绘，并对各水位级淹没区内的土地、房屋面积进行了量算核实统计。

（三）调查结果

根据以上确定的调查原则和方法，经调查统计，结果见表6。

表6　淹没调查结果表

六、2007年后汛期滇池动态汛限水位分析

根据滇池后期可能最高水位预测结果、滇池现状运行水位、海口、西园隧道出流量，并结合《滇池保护条例》、《环滇池生态保护规划》等综合分析。

当滇池现状水位控制在1 887.40m时，若后期入湖洪水到来，则滇池后期可能的最高水位（1 887.47m）将接近《滇池保护条例》规定的二十年一遇最高洪水位（1 887.50m），淹没损失较大。因此，现状运行水位不能超过1 887.40m。当现状水位控制在1 887.35m时，后期可能达到的最高湖水位为1 887.42m，超出正常蓄水位0.02m，有一定的淹没损失。而当现状水位控制在1 887.30m时，其可能出现的洪水位为1 887.37m，未超过正常蓄水位，同时，根据后期预测，9、10月入湖水量相对较多（分别为19 950万m³、9 550万m³，含城镇回归污水量），10月底可基本保证将水位蓄至正常高水位。为此，经综合考虑，在对一周一次的短期水雨情进行预测预报的前提下，可采取分级水位控制运行的方式，即9月份以1 887.30m控制，10月内逐步提高到1 887.40m，并保持到汛期结束。

七、结　语

（1）本次调查分析是在1～8月的雨水现状条件下进行的，分析的动态汛限水位仅适用于2007年后汛期。

（2）滇池流域受人类活动影响显著，影响产、汇流特性的因素复杂多样，本次分析来水量时仅考虑了8月份的前期雨量和后期9～12月的降雨量、径流深三个因子，且对后期降雨量的预测本身存在偏差，导致预测成果有一定误差。

（3）本次所采用的分析方法，为以后年份滇池汛期水位的动态控制提供了思路，对其他湖泊、水库的动态汛限水位分析也有一定的参考价值。因影响汛期雨水情势变化的因素很多，如何更加科学合理地动态控制湖泊、水库的运行水位，有待于进一步探讨。

参考文献：

［1］李人士，王品珩，李瑞祥.昆明市水利志.昆明：云南人民出版社，1997.

［2］昆明市水利局，云南省水利学会，等.关于滇池水资源量及控制运行水位复核论证的咨询报告.云南省水利厅，2000.

［3］方绍东，柏绍光，陈志伟.滇池年度控制运用调度方案论证报告.云南省水文水资源局昆明分局，2007.

［4］方绍东，戴源清，等.西园隧道闸门出流率定报告.云南省水文水资源局昆明分局，2005.