漳澤水庫汛限水位動態(tài)控制風(fēng)險分析

葉秀

（山西省漳澤水庫管理局，山西 長治 046021）

漳澤水庫汛限水位動態(tài)控制風(fēng)險分析

葉秀

（山西省漳澤水庫管理局，山西 長治 046021）

通過比較漳澤水庫實行汛限水位動態(tài)控制前后，各種風(fēng)險組合下三個風(fēng)險主體的防洪風(fēng)險率的變化，表明汛限水位動態(tài)控制后沒有推高水庫的風(fēng)險率，證明水庫實行汛限水位動態(tài)控制并沒有加大水庫的運(yùn)行風(fēng)險。

汛限水位；動態(tài)控制；風(fēng)險分析；漳澤水庫

1 工程概述

漳澤水庫位于長治市北郊，是海河流域漳河上游濁漳河南源干流上的一座控制性工程，屬海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河水系，壩址以上干流長72.3km，控制流域面積3176km2，水庫按100年一遇洪水設(shè)計，2000年一遇洪水校核。汛期為6—9月，其中主汛期（7月15日—8月15日）汛限水位901.0m，非主汛期汛限水位901.5m，正常最高水位902.4m，設(shè)計洪水位903.61m，校核洪水位908.45m。

漳澤水庫汛限水位動態(tài)控制主要是指汛期不再僅以庫水位作為水庫泄流量的唯一判別標(biāo)準(zhǔn)，而是在綜合考慮水庫流域相關(guān)天氣預(yù)報系統(tǒng)、面臨時刻入庫流量信息、有效預(yù)見期、水庫泄流量能力等關(guān)鍵因子的基礎(chǔ)上，確定具體水庫泄流及庫水位實時控制方案，以達(dá)到提高洪水資源利用率和不降低水庫防洪安全的雙重目的。

2 水庫汛限水位動態(tài)控制風(fēng)險識別

2.1 降雨預(yù)報的不確定性

通過對漳澤水庫控制流域相關(guān)氣象臺（長治市氣象臺）降雨預(yù)報精度分析表明，該氣象臺的24h，24～48h的預(yù)報無雨和小雨而實際發(fā)生無雨、小雨和中雨的頻率均為99%以上；其中預(yù)報中雨而實際發(fā)生無雨、小雨、和中雨的頻率為94%以上。由此可見，降雨預(yù)報人存在一定的不確定性。當(dāng)預(yù)報準(zhǔn)確時不會發(fā)生風(fēng)險，一旦發(fā)生漏報情況，則存在遭遇極端洪水事件的可能。

2.2 入庫洪水的不確定性

設(shè)計洪水一般采用一個或幾個典型洪水過程，但實際來水過程受天氣系統(tǒng)、降雨時空分布和流域下墊面條件等因素的影響將會出現(xiàn)各種不同類型，常與所選典型過程并不一致。

2.3 水庫調(diào)度的不確定性

水庫調(diào)度的不確定性主要有三方面：首先，由于洪水形成、洪水預(yù)報方案、決策制定、調(diào)度實施等均存在一定的不確定性，因此無法準(zhǔn)確判斷實施水庫泄流方案的準(zhǔn)確時間。其次，由于洪水特征存在不同，調(diào)度方案的制定過程及上級主管部門審批決策所需要時間亦存在明顯差異。第三，實施調(diào)度方案時泄洪建筑物啟閉設(shè)備操作影響因素較多，使得啟閉設(shè)備開啟時間存在不確定性。防洪調(diào)度中無論出現(xiàn)上述何種不確定性，都意味著實施時間的滯后，而導(dǎo)致水庫水量增多或水位上升，造成防洪風(fēng)險。

2.4 泄流能力的不確定性

水庫泄洪建筑物的泄流能力與水頭、斷面尺寸、流量系數(shù)、淹沒系數(shù)有關(guān)，還與建庫時施工放樣、施工質(zhì)量控制等因素有關(guān)。

2.5 風(fēng)險事件的確定

水庫汛限水位動態(tài)控制，是相對于規(guī)劃設(shè)計的固定水位控制而言。水庫汛限水位動態(tài)控制風(fēng)險，主要研究水庫汛限水位動態(tài)控制對防洪風(fēng)險率的影響程度。水庫汛限水位動態(tài)控制的風(fēng)險，是指受水庫調(diào)度工程中自然、人為等不確定因素的影響，導(dǎo)致水庫系統(tǒng)的防洪風(fēng)險在實施汛限水位動態(tài)控制前后的變化。

風(fēng)險評估指標(biāo)，要求能夠反映不同風(fēng)險主體在實施水庫汛期水位動態(tài)控制前后防洪安全風(fēng)險的變化。對水庫上游而言，主要從上游淹沒事件發(fā)生的可能性變化方面，考慮風(fēng)險評估指標(biāo)選取；對水庫大壩而言，主要從影響大壩安全事件發(fā)生的可能性變化、大壩本身安全變化等方面，考慮風(fēng)險評估指標(biāo)的選??；對下游而言，主要從下游防洪安全變化方面，考慮風(fēng)險評估指標(biāo)的選取。

漳澤水庫工程三個風(fēng)險主體的防洪控制條件：

上游：上游移民標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，對應(yīng)的壩前水位為903.5m。

下游：下游河道防洪能力為20年一遇，河道安全泄量為300m3/s，當(dāng)遭遇20年一遇洪水時水庫最大泄水量不超過300m3/s。

大壩：大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，校核洪水位標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇洪水，設(shè)計洪水位和校核洪水位分別為903.61m和908.45m。

綜上所訴，計算漳澤水庫風(fēng)險率變化量的風(fēng)險事件設(shè)定，見表1。

表1 風(fēng)險事件約束條件

3 水庫汛限水位動態(tài)控制風(fēng)險分析

3.1 風(fēng)險因素組合

在水庫調(diào)度運(yùn)行過程中降雨預(yù)報信息、入庫洪水、調(diào)度滯時、泄流能力等風(fēng)險因素是隨機(jī)組合的。本次分析主要針對降雨漏報發(fā)生稀遇的特大暴雨的情況下水庫工程風(fēng)險變化。將預(yù)報無雨、小雨或中雨而實際發(fā)生稀遇的特大暴雨（概率小于0.01%）進(jìn)而引發(fā)20年一遇、100年一遇或1000年一遇洪水作為風(fēng)險分析的大前提，重點對入庫洪水、調(diào)度滯時、泄流能力等風(fēng)險因素的以下四種組合進(jìn)行研究：僅考慮入庫洪水工程部確定性（典型）；考慮入庫洪水工程部確定性和調(diào)度過程不確定性（典型+水庫調(diào)度滯時）；考慮入庫洪水工程部確定性和泄流能力不確定性（典型+泄流能力）；考慮入庫洪水工程部確定性、調(diào)度過程不確定性和調(diào)度過程不確定性（典型+水庫調(diào)度滯時+泄流能力）。

3.2 風(fēng)險計算方案

針對降雨預(yù)報不確定性選擇預(yù)報無雨、小雨或中雨而實際發(fā)生稀遇的特大暴雨（概率小于0.01%）進(jìn)而引發(fā)20年一遇、100年一遇或1000年一遇洪水作為風(fēng)險分析的大前提，按照計算各風(fēng)險主體在實施動態(tài)控制前后風(fēng)險率變化量的要求，設(shè)定計算方案如下：

方案一（A），是進(jìn)行風(fēng)險評估的基本方案，其起調(diào)水位為水庫實施動態(tài)控制之前的起調(diào)水位，調(diào)度方案是水庫實施動態(tài)控制之前采用的調(diào)度方案。

方案二（B），是進(jìn)行風(fēng)險評估的基本方案，其起調(diào)水位為水庫實施動態(tài)控制之后的汛期最高起調(diào)水位，調(diào)度方案是水庫實施動態(tài)控制之后所采用的實時調(diào)度方案。

針對各方案，先對不同風(fēng)險因素組合條件下的入庫洪水過程，進(jìn)行調(diào)洪演算，計算出相應(yīng)條件下的防洪目標(biāo)的風(fēng)險率變化量，并對實施汛限水位動態(tài)控制前后的風(fēng)險率變化量進(jìn)行分析。

表2 風(fēng)險計算方案列表

3.3 主汛期風(fēng)險計算結(jié)果

當(dāng)發(fā)生20年一遇洪水時，方案B與A相比壩前水位抬高了0.54m，但不超過移民水位903.50m，最大泄量不變，上游淹沒和下游防洪風(fēng)險率變化量在各種風(fēng)險因素組合條件下均為0。當(dāng)發(fā)生100年一遇洪水時，方案B與A相比壩前水位抬高了0.12～0.14m，但不超過設(shè)計洪水位903.61m；庫水位超過設(shè)計洪水位風(fēng)險率變化量在各種風(fēng)險因素組合條件下均為0。當(dāng)發(fā)生1000年一遇洪水時，方案B（汛限水位動態(tài)控制方式）與A相比壩前水位抬高了0.05～0.08m，但不超過校核洪水位908.45m，庫水位超過校核洪水位風(fēng)險率變化量在各種風(fēng)險因素組合條件下均為0。

3.4 前汛期風(fēng)險計算結(jié)果

當(dāng)發(fā)生100年一遇洪水時，在各種風(fēng)險因素組合條件下，方案B與A相比壩前水位抬高了0.62m，但不超過移民水位903.50m，上游淹沒風(fēng)險率變化量為0，最大泄量不變，下游防洪風(fēng)險率變化量為0。當(dāng)發(fā)生1000年一遇洪水時，在各種風(fēng)險因素組合條件下，方案B與A相比壩前水位抬高了0.53m，但不超過移民水位903.50m，最大泄量不變，上游淹沒風(fēng)險率量和下游防洪風(fēng)險率變化量為0。

3.5 后汛期風(fēng)險計算結(jié)果

當(dāng)遭遇100年一遇洪水時，在各種風(fēng)險因素組合條件下，方案B與A相比壩前水位抬高了0.62m，但不超過移民水位903.50m，上游淹沒風(fēng)險率變化量為0，最大泄量不變，下游防洪風(fēng)險率變化量為0。當(dāng)遭遇1000年一遇洪水時，在各種風(fēng)險因素組合條件下，方案B與A相比壩前最高水位不變，最大泄量增加1m3/s，庫水位超設(shè)計洪水位風(fēng)險率變化量為0。

4 結(jié)論

根據(jù)風(fēng)險計算結(jié)果，對照漳澤水庫風(fēng)險事件可知，5%，1%，0.05%頻率下，在各種風(fēng)險因素組合條件下，水庫風(fēng)險事件的風(fēng)險率沒有發(fā)生變化，因此漳澤水庫汛限水位動態(tài)控制并沒有加大水庫的運(yùn)行風(fēng)險。

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］1004-7042（2016）07-0018-02

葉秀（1984-），女，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-05-15；

2016-06-17