門樓水庫分期汛限水位動態(tài)控制運用

湯壽江，權(quán)春芝，蓋啟新

（煙臺市門樓水庫管理局，山東 煙臺 264000）

1 概 述

門樓水庫位于煙臺市福山區(qū)大沽夾河西支流內(nèi)夾河下游，距福山城區(qū)11km，控制流域面積 1077km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼有供水、養(yǎng)殖等綜合效益的大（2）型水庫。

汛限水位動態(tài)控制是實現(xiàn)洪水資源化的重要措施之一，在不降低水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、保障工程防洪安全的前提下，可以提高水庫蓄水能力、雨洪利用率和區(qū)域水資源承載能力，有效地降低洪水調(diào)度的風(fēng)險，實現(xiàn)防洪效益、經(jīng)濟效益及社會效益的最大化。2002年以來，為了給優(yōu)化正常洪水、非常洪水、超標(biāo)準(zhǔn)洪水防洪調(diào)度方式提供依據(jù)，降低洪水調(diào)度的風(fēng)險，門樓水庫管理局聯(lián)合有著單位成立了“門樓水庫汛限水位設(shè)計”領(lǐng)導(dǎo)小組，開展了門樓水庫汛限水位動態(tài)控制運用研究。

2 汛限水位動態(tài)控制研究成果

在對1961～2005年45場洪水實測水文資料進行分析的基礎(chǔ)上，運用汛限水位動態(tài)控制理論，對分期設(shè)計暴雨及分期汛限水位進行了分析計算。

2.1 分期降水量序列的展延

以汛期6～9月按月為單位劃分為4個時段，在1964～2001年期間，每個時段每年選一個三日面雨量最大值組成4個序列，即分期降水量實測序列（見表1）。對表1的分期降水量實測序列進行展延，可得分期降水量展延序列（見表2）（本次序列展延長度為10000a）。

表1 分期降水量實測序列mm

表2 分期降水量展延序列mm

2.2 分析設(shè)計暴雨的確定

由表2可直接求得不同頻率對應(yīng)的分期設(shè)計暴雨（見表3）。

表3 不同頻率對應(yīng)的分期設(shè)計暴雨mm

2.3 分期汛限水位的分析計算

假定設(shè)計暴雨和設(shè)計洪水同頻率，最大分期設(shè)計暴雨（門樓水位為8月）與水庫現(xiàn)防洪限制水位所對應(yīng)的年設(shè)計洪水一致，由表3的分期設(shè)計暴雨可求得分期設(shè)計洪水，然后根據(jù)下游防洪等限制條件經(jīng)水庫調(diào)洪計算，求出各月相應(yīng)的汛限水位，即分期汛限水位。門樓水庫目前防洪限制水位為28.50m，相應(yīng)庫容9.4×107m3；允許最高蓄水位為32.07m（1000a一遇的洪水，相應(yīng)庫容1.6×108m3）。分期汛限水位計算結(jié)果（見表4）。

表4 分期汛限水位

在1964～2001年期間，每年選一個三日面雨量最大值組成年降水量實測序列。展延年降水量實測序列，可直接求得不同頻率對應(yīng)的年設(shè)計暴雨值（見表5）。

表5 不同頻率的年設(shè)計暴雨值

2.4 分期汛限水位的動態(tài)控制運用方案

在上述分析計算的基礎(chǔ)上，運用流域內(nèi)的雨量及水文GSM移動通信遙測測報系統(tǒng)、庫水位自動遙測系統(tǒng)等設(shè)施，提前預(yù)報入庫洪峰流量及其到達(dá)的時間、洪水總量。在保障防洪安全的前提下，針對不同時段的汛限水位，運用“為下游錯峰、短歷時超蓄、洪前預(yù)泄、攔蓄尾水”等汛限水位動態(tài)控制運用方式，并根據(jù)不同流量級的入庫來水，細(xì)化了汛限水位動態(tài)控制運用方案。

3 分期汛限水位動態(tài)控制應(yīng)用

2007年8 月中旬，門樓水庫出現(xiàn)了近20年來最大的洪水過程。8月12日5時，入庫洪峰2900m3/s。根據(jù)水庫、河道聯(lián)合調(diào)度運用的特點，門樓水庫充分發(fā)揮水庫攔蓄削峰作用，適時錯開外夾河匯流洪峰，避開海潮頂托作用，加強工程監(jiān)測與巡查，工程經(jīng)受住了考驗，成功地調(diào)度了本次洪水。

3.1 洪水成因與特點分析

8月中旬，受暖濕氣流、冷空氣及外圍第8號臺風(fēng)“蝴蝶”的共同影響，門樓水庫流域出現(xiàn)了大范圍強降雨，最大 24h降雨量164mm，最大 48h降雨量 240mm，3d平均降雨量259mm，其中大莊頭3d降雨量達(dá)310mm。此次洪水超過百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

此次洪水有三大特點：一是洪水漲幅大，8月10日10時庫水位26.20m、前期降雨入庫基流30m3/s，22時庫水位 26.89m、入庫流量 908m3/s，12日 3時庫水位27.79m、 入庫流量 2067m3/s，5時達(dá)到峰值 2900 m3/s；二是洪峰傳播時間短，受前期降雨影響，扣除庫面降雨來水外，洪峰流量傳至庫水位計時，洪峰傳播時間僅18h；三是入庫峰值退落較快，但入庫小流量退水漫長。

3.2 洪水預(yù)報

由于此次降雨形成時間相對較長，通過分析，運用微機洪水預(yù)報系統(tǒng)進行跟蹤預(yù)報，本次洪水預(yù)報結(jié)果見表6。

表6 2007年8月洪水預(yù)報結(jié)果

3.3 洪水調(diào)度

根據(jù)此次洪水成因及其特點分析可知，8月12日5時入庫洪峰2900m3/s，此時外夾河洪峰流量達(dá)2970m3/s；12日7時受黃海滿潮的海潮頂托作用及內(nèi)外夾河匯流的共同影響，福山區(qū)城區(qū)內(nèi)澇嚴(yán)重，道路淹沒，許多居民家中進水，而當(dāng)時庫水位28.84m，已超過汛限水位0.34m，入庫流量1200m3/s。門樓水庫堅持工程措施和非工程措施相結(jié)合，運用汛限水位研究成果，調(diào)整了洪水調(diào)度方案，解決了內(nèi)外夾河匯流、海潮頂托作用、水庫洪水等多因素綜合影響的復(fù)雜問題，錯開外夾河洪峰，于8月12日8時開啟閘門泄洪，控制泄量310m3/s，攔截洪峰流量2600m3/s，削減洪峰流量89.3%。

3.4 效益分析

通過應(yīng)用汛限水位動態(tài)控制運用方案，2005～2008年累計防洪效益已達(dá)102億元，其中2007年8月11日8號臺風(fēng)強降雨過程產(chǎn)生的洪水的成功調(diào)度就產(chǎn)生了防洪效益69億元；累計增加調(diào)度庫容7840萬m3，直接供水的總效益2500多萬元。

4 結(jié) 語

作為煙臺市主要水源地的門樓水庫，在保證水庫工程安全運行的前提下，根據(jù)流域降水時空分布情況，積極應(yīng)用汛限水位動態(tài)控制運用方案，對汛限水位實行動態(tài)控制，科學(xué)調(diào)度洪水，合理蓄泄，實施 “攔洪、導(dǎo)洪、滲洪”等舉措，在調(diào)度過程中適度提高風(fēng)險指數(shù)，最大限度地發(fā)揮了門樓水庫的綜合效益。

[1]門樓水庫管理局.門樓水庫汛限水位研究總結(jié)[R].煙臺:門樓水庫管理局,2008.

[2]贠汝安,曹升樂.水庫分期汛限水位動態(tài)控制研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2004,34(5):81-84.