拜泉縣中小型水庫(kù)洪水調(diào)度模式研究

王文國(guó),王洪巖

(1.拜泉縣排水管理處,黑龍江 拜泉 164700；2.拜泉縣水務(wù)局，黑龍江 拜泉 164700)

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拜泉縣中小型水庫(kù)洪水調(diào)度模式研究

王文國(guó)1,王洪巖2

(1.拜泉縣排水管理處,黑龍江 拜泉 164700；2.拜泉縣水務(wù)局，黑龍江 拜泉 164700)

運(yùn)用徑流系數(shù)，把降雨轉(zhuǎn)換成徑流深，用黑龍江省水利廳《關(guān)于黑龍江省水庫(kù)調(diào)度的幾點(diǎn)研究》中的頻率法進(jìn)行水庫(kù)二次洪水的計(jì)算，預(yù)留二次洪水的防洪庫(kù)容；用編程的方法計(jì)算不同降水量的調(diào)洪演算，確定閘門的開啟度，編制水庫(kù)調(diào)度圖；通過(guò)雷達(dá)云圖分析降水量，用調(diào)度圖調(diào)度水庫(kù)閘門開啟度，保證水庫(kù)在任何時(shí)候且閘門開啟度最h處于抗御校核洪水的能力。

水庫(kù)；中小型水庫(kù)；洪水調(diào)度；模式；頻率法

1 基本情況

拜泉縣位于黑龍江省中西部、齊齊哈爾東部，地處小興安嶺余脈向松嫩平原過(guò)渡地帶，管轄16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全縣幅員面積3599km2，地勢(shì)漫川漫崗，淺山區(qū)、低丘陵占比重大，無(wú)霜期120d左右，有效積溫不足，處于第三積溫帶下限，年平均降水量498mm，且集中在夏秋兩季，屬高寒貧水旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。2013年拜泉縣在國(guó)家水利部、黑龍江省水利廳、齊齊哈爾市水務(wù)局的支持和幫助下，開始著力實(shí)施了“百庫(kù)千塘萬(wàn)眼井”工程[1]。截至目前，修建水庫(kù)138座，配套水庫(kù)閘門62座，修建塘壩1352座，為拜泉縣縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也給防汛工作及水庫(kù)效益發(fā)揮提出了嚴(yán)竣的挑戰(zhàn)。

2 防汛中亟待解決的問(wèn)題

1)防汛過(guò)程常常會(huì)出現(xiàn)降雨，此時(shí)閘門開啟度多大，這個(gè)問(wèn)題在大型水庫(kù)中有了很明確的說(shuō)法，但在中小型水庫(kù)中還沒有一個(gè)確定的模式，就現(xiàn)有的條件，還不能把大型水庫(kù)的調(diào)度方法應(yīng)用于小型水庫(kù)防汛調(diào)度中，如果一味開大閘門，會(huì)造成不必要的下游農(nóng)田受淹、建筑物損壞，怎樣才能確定經(jīng)濟(jì)、合理的閘門開啟度。

2)一次洪水過(guò)后，二次洪水什么時(shí)候來(lái)，洪量是多少，怎樣預(yù)留二次洪水的庫(kù)容。

3)怎樣通過(guò)雷達(dá)云圖分析，確定降水量，給水庫(kù)調(diào)度提供有利支撐？

4)拜泉縣這么多的水庫(kù)，如果出現(xiàn)大洪水，一個(gè)一個(gè)水庫(kù)的調(diào)洪計(jì)算是來(lái)不及的，如何找到一種直觀、快速、準(zhǔn)確的方法，既能保證水庫(kù)安全度汛，又能保證水庫(kù)蓄滿率？

在2015年防汛工作中，拜泉縣進(jìn)行了有益的嘗試，科學(xué)地運(yùn)用徑流系數(shù)，把降雨轉(zhuǎn)換成徑流深，用黑龍江省水利廳《關(guān)于黑龍江省水庫(kù)調(diào)度的幾點(diǎn)研究》[2]中的頻率法進(jìn)行水庫(kù)二次洪水的計(jì)算，預(yù)留二次洪水的防洪庫(kù)容；用編程的方法計(jì)算不同降水量的調(diào)洪演算，確定閘門的開啟度，編制水庫(kù)調(diào)度圖；通過(guò)雷達(dá)云圖分析降水量，用調(diào)度圖調(diào)度水庫(kù)閘門開啟度，保證水庫(kù)在任何時(shí)候且閘門開啟度最h處于抗御校核洪水的能力。

3 應(yīng)用依據(jù)

3.1 地表徑流系數(shù)

地表徑流系數(shù)指的是同一時(shí)間段內(nèi)，流域面積上的徑流深(mm)與降水量(mm)的比值，以小數(shù)表示；徑流深指的是計(jì)算時(shí)間段內(nèi)，總徑流量平均分布于測(cè)站以上整個(gè)流域面積上所得到的平均水層厚度(單位mm)。詳見表1。

表1 地表徑流系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值

但對(duì)一個(gè)特定的流域來(lái)說(shuō)，它的地表徑流系數(shù)分前期地表干旱、中期、濕潤(rùn)3個(gè)時(shí)段，這3種情況的地表徑流系數(shù)是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定的。

3.2 二次洪水頻率法

根據(jù)黑龍江省水利廳《關(guān)于黑龍江省水庫(kù)調(diào)度的幾點(diǎn)研究》的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析得出，每年出現(xiàn)一次洪水的機(jī)率為96.4%，還有3.6%的年份出現(xiàn)二次洪水，為此蓄水時(shí)要防卸出現(xiàn)更大洪水，但二次洪水又不是大得無(wú)邊，其安全度是將乘積控制在設(shè)計(jì)頻率以內(nèi)，即p設(shè)=p1×p2×p3×……pn，如果設(shè)計(jì)頻率是100a一遇，按二次洪水考慮時(shí)，第一次洪水若為20a一遇，則二次洪水的標(biāo)準(zhǔn)為5a一遇，即100=20×5。

4 具體的作法

1)查閱水庫(kù)以前的記錄，確定地表徑流系數(shù)。以拜泉縣三道鎮(zhèn)水庫(kù)為例，詳見表2。

表2 三道鎮(zhèn)水庫(kù)徑流系數(shù)計(jì)算表

由此，可以得出結(jié)論，三道鎮(zhèn)水庫(kù)流域前期干旱，徑流系數(shù)為0.54，中等濕潤(rùn)徑流系數(shù)為0.737，濕潤(rùn)徑流系數(shù)為0.786，濕潤(rùn)情況下，計(jì)算的徑流系數(shù)比較準(zhǔn)確，其他兩種情況下，由于干、濕程度的差異，所以計(jì)算的徑流系數(shù)也比表中的情況略小，計(jì)算的洪水量偏大，但有利于水庫(kù)的安全。

2) 建立3日洪量頻率關(guān)系曲線。詳見表3。

表3 三道鎮(zhèn)水庫(kù)最大三日洪量頻率曲線

3)設(shè)置不同降水量，根據(jù)地表徑流系數(shù)，折算成徑流深，再根據(jù)頻率分析法，求出二次洪水的洪量，預(yù)留出二次洪水的庫(kù)容。

在計(jì)算二次洪水的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)啟用水庫(kù)的安全超高(不包括波浪爬高、風(fēng)雍高，)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》SL258—2000規(guī)定[3]，安全超高是為了避免各種因素對(duì)建筑物安全影響而采取的一種工程措施。一般為0.5m，計(jì)入二次洪水的時(shí)候，如果不加入安全超高的話，就相當(dāng)于人為降低了水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。詳見表4。

表4 三道鎮(zhèn)水庫(kù)不同徑流深與預(yù)留庫(kù)容的關(guān)系

根據(jù)不同的徑流深及預(yù)留二次庫(kù)容以后得最大允許水位，用計(jì)算機(jī)編程的方法進(jìn)行調(diào)洪演算，得到水庫(kù)防汛調(diào)度表,詳見表5：

表5 水庫(kù)防汛調(diào)度表

校核洪水位：191.25m 汛限水位：188.5m

從防汛調(diào)度表中可以看出：泄量應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足2個(gè)要求：①是滿足調(diào)洪演算的要求；②滿足3d把水量泄到汛限水位的要求。調(diào)度表中豎線就是同時(shí)滿足這兩個(gè)條件的閘門開啟度。如果有特殊的要求，在氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確的情況下，在滿足調(diào)洪演算的前提下，可以適當(dāng)?shù)販p小閘門的開啟度，減小下泄量,保護(hù)下游的農(nóng)田及建筑物安全。

根據(jù)防汛調(diào)度表，可以繪制出防汛調(diào)度圖。詳見圖1。

圖1 防汛調(diào)度圖

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)防汛調(diào)度圖，就可以很方便地根據(jù)降水量、徑流系數(shù)，把降雨轉(zhuǎn)化成徑流深，并查得相應(yīng)的閘門開啟度，從而做到了簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效的調(diào)度水庫(kù)，確保水庫(kù)安全度汛。

[1]裴浩巖，王艷軍.拜泉縣百庫(kù)千塘工程建設(shè)的思考[J].水利天地，2010(04):38.

[2]馬金龍,王巖,王玉堂,等.黑龍江省水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用工作的幾點(diǎn)研究[J].黑龍江水利科技，1995,23(03):7-11.

[3]水利部大壩安全管理中心.SL258-2000水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.

1007-7596(2017)04-0051-03

2017-03-04

王文國(guó)(1967-)，男，黑龍江拜泉人，高級(jí)工程師；王洪巖(1965-)，男，黑龍江拜泉人，高級(jí)工程師。

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