大型水庫中小洪水實時預報調度技術探討

【摘要】針對水庫調度管理存在的不足，以某水庫為例，對水庫不同條件下中小洪水進行調洪演算，并對原設計調洪規(guī)則進行改進。優(yōu)化后的水庫調洪方案能夠明顯減少水庫的最大下泄流量，水庫處于高水位狀態(tài)持續(xù)時間顯著較少，雖承擔了一定的風險，但對水庫防洪標準以及下游防洪壓力基本沒影響。

【關鍵詞】大型水庫；中小洪水；實時預報；調度

1、工程概況

某水庫是一座以發(fā)電為主，兼顧養(yǎng)殖、防洪、攔沙的綜合性水庫。水庫壩址控制流域面積達到69000km2，最大庫容約54億m3，調節(jié)庫容38.8億m3；正常蓄水位和死水位分別為850m、790m，汛期最大水位841m。原水庫洪水調度管理中并未考慮洪水預報，洪水起調水位為841m。當水庫入庫流量超過3000m3 /s ，超過部分采取攔一半泄一半的方式；當水庫水位大于汛期上限時，且入庫流量不超過8240m3 /s（100a一遇，P=1%），或水位不超過850m時，下泄零均控制在5820m3 /s ； 當庫水位大于汛期上限，且入庫流量超過8240m3 /s（100a一遇，P=1%）時，水庫進行完全敞泄；庫水位超過850m時，為確保大全安全，采取敞泄方式迅速將水位降至安全水位。

2、洪水特性分析

2.1 洪水規(guī)律

從歷年洪水過程和洪峰情況來看，該水庫最大日均流量一般發(fā)生在7、8月份的下旬以及9月份的上旬。在庫址流域水庫下游區(qū)間和上游來水有遭遇的幾率，且一般出現(xiàn)在7月份的上旬或中旬，7下旬開始上游來水量逐漸減少，區(qū)間來水量逐漸增大，但遭遇的可能性非常小。

2.2 中小洪水識別

以該水庫水電站洪水統(tǒng)計情況，分析近50年來的流量超過3000m3 /s 的洪水次數(shù)為131場。自有數(shù)據(jù)記錄以來，洪水量級最高值一般都在4500m3 /s以下，量級在3000～4500m3 /s洪水次數(shù)最多，且多發(fā)生在6～9月份，故暫定水庫的中小洪水量級為3000～4500m3 /s。

3、實時預報調度運用條件

3.1 工程等級與洪水標準

該水庫屬于大（一）型水庫，水庫樞紐和主要水工建筑物等級均為1等工程，次要建筑物為3級。根據(jù)設計標準，水庫大壩的洪水頻率P為0.2%，對應洪水流量9460m3 /s，最大洪水（PMF）為15300m3 /s。

3.2 水庫下泄流量分析

水庫防洪調度可分為4個不同的標準等級：第Ⅰ級為確保下游兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不超警，控制水庫下泄流量為4000m3 /s；第Ⅱ級確保下游兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不超保，控制水庫下泄流量為5000m3 /s；第Ⅲ級確保下游關鍵鐵路河段不被淹，控制水庫下泄流量為5810m3 /s；第Ⅳ級為確保水庫大壩的安全，水庫全部泄洪。在實際水庫洪水實時預報調度，亦需要結合下游區(qū)間的實時來水情況來調整下泄量。

3. 3 預報預泄與興利調度指標設計

將預見期1～2天時間作為標準，如水庫入庫流量超過4000m3 /s，水庫進行預泄，并將水庫的可超蓄水量作為興利調度指標。上游來水平穩(wěn)、水庫滿發(fā)流量2000m3 /s時，控泄3000m3 /s在第1天和第2天預見期的最高起調水位分別為843.19m、845.35m，控泄4000m3 /s時分別為844.27m、847.47m ；上游漲水，控泄3000m3 /s在第1天和第2天預見期的最高起調水位分別為842.65m、843.19m，控泄4000m3 /s時分別為843.46m、844.27m；上游退水，預泄風險低，水庫起調水位偏安全。由此可知，來水情況一樣，預見期越長，水庫安全的起調水位越高；預見期相同，上游來水越大，水庫安全的起調水位越低。

結合分析得到的最高起調水位，該水庫中小洪水調度綜合對比水庫實況入庫流量和機組滿發(fā)流量，得出最優(yōu)的調度方案。如實際入庫流量不超過發(fā)電站機組的滿發(fā)流量，同時在1～2天預見期入庫流量均不超過3000m3 /s，則水庫調度預見期確定為2天，控制下泄流量為3000m3 /s，區(qū)間來水滿發(fā)流量控制在2000m3 /s，相應水庫庫水位控制在843.1m。如實際入庫流量超過發(fā)電站機組的滿發(fā)流量，同時在1～2天預見期入庫流量均不超過3000m3 /s，則水庫調度預見期確定為2天，控制下泄流量3000m3 /s，區(qū)間來水滿發(fā)流量從2000m3 /s增加至3000 2000m3 /s，相應水庫庫水位控制在842.1m。如預報在1～2天內(nèi)的入庫流量會大于4000m3 /s，或水庫下游區(qū)間發(fā)生較大強度的降雨，則應采取預泄4000m3 /s，此時下游水文站水位會超過警戒值，需及時泄洪放水至汛限水位，最大預泄量控制在4000m3 /s以內(nèi)。

3.4 不同調度方案對比分析

對兩種規(guī)則的調度方案進行調洪演算分析，在相同洪水頻率情況下，原調度規(guī)則水庫最高水位均高于優(yōu)化后的洪水預報預泄調度方案，尤其在100a一遇和20a一遇洪水頻率下，新調度方案下水庫最高水位下降幅度較大。同時，新調度方案最大下泄量也有較大程度下降，水庫高水位持續(xù)時間減少。優(yōu)化后的預報預泄調度方案安全系數(shù)更高，更能夠充分發(fā)揮水庫的防洪效益。

4、結語

中小洪水調度管理過程中，應適當提高防洪水位，可將汛限水位作為水庫防洪起調水位，同時兼顧考慮水庫防洪指標和下游的防洪壓力。如遭遇較大洪水，則需要結合當前防洪形勢、來水量和洪水實時預報情況進行靈活控制；當不通過水庫進行防洪調度時，可利用一定的庫容來攔蓄部分中小洪水，這樣既可以降低下游防洪壓力，又可以充分利用洪水資源，進一步提升水庫綜合效益。

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作者簡介：徐楊楊，男，（1989.05—），黑龍江大慶人，畢業(yè)于太原理工大學，本科，助理工程師，研究方向：水庫運行與水文預報。