大藤峽水利樞紐防洪調(diào)度規(guī)則擬定和思考

樊紅霞

（中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，510610，廣州）

水庫防洪調(diào)度規(guī)則屬于非工程防洪措施，在保證水庫自身和下游防洪保護(hù)對(duì)象安全前提下，依據(jù)水庫自身和下游防洪控制斷面安全泄量等，考慮地理特點(diǎn)、氣象特性、洪水特性、水庫防洪任務(wù)、工程狀況及氣象水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)等，擬定合理的攔泄規(guī)則，以達(dá)到興利除害的目的。

西江洪水峰高、量大、歷時(shí)長，洪水地區(qū)組成復(fù)雜， 大藤峽水利樞紐在流域防洪中地位不可替代。 考慮與龍灘水電站聯(lián)合調(diào)節(jié)， 研究大藤峽水庫合理有效的防洪調(diào)度規(guī)則， 對(duì)于提高水庫調(diào)洪效率、 實(shí)現(xiàn)流域防洪任務(wù)、 控制庫區(qū)淹沒等至關(guān)重要。

一、大藤峽水利樞紐防洪任務(wù)

大藤峽水利樞紐控制流域面積占西江56%。 水庫正常蓄水位61.00 m，汛期限制水位（死水位）47.60 m，汛期5 年一遇洪水臨時(shí)降低水位至44.00 m，設(shè)計(jì)洪水位61.00 m，校核洪水位64.10 m， 總庫容34.79 億m3，防洪庫容15 億m3。

根據(jù)珠江流域防洪規(guī)劃， 西、北江中下游防洪工程保障體系主要由北江飛來峽水利樞紐、西江龍灘水電站和大藤峽水利樞紐以及西、北江中下游和三角洲堤防工程組成。 大藤峽水庫防洪任務(wù)是與龍灘水庫聯(lián)合調(diào)度有效調(diào)節(jié)西江洪水， 將梧州站100年一遇洪水削減為50 年一遇兼顧削減梧州100 年一遇以上洪水，結(jié)合飛來峽水庫運(yùn)用使廣州市達(dá)到防御1915 年洪水（相當(dāng)200 年一遇）能力，將西江中下游和西北江三角洲重點(diǎn)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)由50 年一遇提高到100 年一遇并適當(dāng)提高潯江、 西江和西北江三角洲其他堤防保護(hù)區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

二、大藤峽水利樞紐防洪調(diào)度規(guī)則

大藤峽水利樞紐具有綜合利用功能，在保證水庫本身和下游防洪安全的前提下，還存在大藤峽庫區(qū)淹沒問題突出（一直制約著項(xiàng)目立項(xiàng)）、廣西提出大藤峽應(yīng)更好兼顧潯江兩岸防洪等問題。 綜合考慮工程任務(wù)和工程條件等，大藤峽水利樞紐的調(diào)洪原則是： 統(tǒng)籌考慮防洪與發(fā)電的關(guān)系，盡量發(fā)揮樞紐防洪效益；盡量減少防洪庫容應(yīng)用次數(shù)，避免頻繁運(yùn)用防洪庫容；盡量減少水庫超蓄淹沒范圍和淹沒歷時(shí)，減少庫區(qū)淹沒；確保重點(diǎn)防洪保護(hù)對(duì)象的防洪安全，兼顧其他防洪保護(hù)對(duì)象的防洪要求。

按照以上調(diào)洪原則，設(shè)計(jì)階段在防洪調(diào)度規(guī)則擬定時(shí)， 對(duì)起調(diào)條件、控泄條件等作了多方研究。

1.防洪調(diào)度規(guī)則研究

(1）起調(diào)條件

前期論證階段， 起調(diào)條件研究過考慮洪水預(yù)報(bào)和不考慮洪水預(yù)報(bào)兩種，為安全起見設(shè)計(jì)階段暫推薦第二種。

①考慮洪水預(yù)報(bào)

由于目前還沒有完善的區(qū)間來水預(yù)報(bào)方案，大藤峽防洪調(diào)度初擬采用下游控制站流量作為起調(diào)判別條件。 另外考慮到制約項(xiàng)目立項(xiàng)的大藤峽庫區(qū)淹沒問題，在滿足流域防洪目標(biāo)前提下，將其防洪任務(wù)調(diào)整為對(duì)梧州防洪控制站30 年一遇以下洪水不調(diào)洪，這樣不僅可以減少大藤峽水庫調(diào)洪運(yùn)用的頻次，也可以減少正常淹沒。 考慮20 世紀(jì)90 年代以來流域洪水測(cè)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，利用梧州洪水預(yù)報(bào)來確定大藤峽的攔蓄洪水時(shí)機(jī)，可以提高大藤峽攔洪的有效性。 根據(jù)梧州站“94·6”“98·6”“05·6”等場(chǎng)次洪水24～36 h 實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)精度， 考慮一定預(yù)報(bào)誤差， 初步擬定以流量48 000 m3/s（約30 年一遇）控制。 綜上考慮預(yù)報(bào)起調(diào)條件為： 梧州站前1 h 流量≥44 000 m3/s 或大湟江口（加甘王）前1 h 流量≥40 000 m3/s 且測(cè)報(bào)未來36 h 梧州流量將超過48 000 m3/s 時(shí)大藤峽水庫開始進(jìn)行防洪調(diào)度。

調(diào)度成果表明， 除1947 年型、1998 年型洪水是按30 年一遇開始調(diào)洪外， 其余年型均是按50 年一遇以上才開始調(diào)洪，所擬定的根據(jù)洪水預(yù)報(bào)進(jìn)行調(diào)洪的調(diào)度規(guī)則可基本實(shí)現(xiàn)“梧州發(fā)生30 年一遇以下洪水不調(diào)洪的”目的，減少了庫區(qū)正常淹沒。

②不考慮洪水預(yù)報(bào)

利用道路卡口數(shù)據(jù)進(jìn)行車牌識(shí)別，使得對(duì)單個(gè)車輛軌跡的出行鏈進(jìn)行識(shí)別，對(duì)個(gè)體規(guī)律進(jìn)行跟蹤和預(yù)測(cè)分析. 道路卡口車牌識(shí)別獲取的數(shù)據(jù)字段包括抓拍時(shí)間、車牌號(hào)碼、車牌顏色、抓拍路段和方向等信息. 主要利用卡口捕獲和記錄過往車輛的號(hào)牌，通過對(duì)車牌號(hào)、時(shí)間、路段等信息繼進(jìn)行空間、時(shí)間以及車輛的三維匹配，精確定位車輛的車身屬性、時(shí)間分布、空間分布、出行軌跡等信息，為交通運(yùn)營管理提供精細(xì)化的數(shù)據(jù)支持.

鑒于采用預(yù)報(bào)調(diào)度的方案可能存在一定風(fēng)險(xiǎn)，以壩址和控制斷面的實(shí)測(cè)洪水流量及漲率為判別條件，分析不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度規(guī)則。壩址、大湟江口和梧州站水情能反映各自控制斷面以上的來水情況，同時(shí)，壩址水情與大湟江口水情和梧州站水情比較，又能反映壩址下游區(qū)間的洪水情況。 因此，大藤峽水庫防洪調(diào)度可直接以壩址、大湟江口和梧州站的流量或洪水上漲趨勢(shì)作為水庫起調(diào)的判別條件。 據(jù)此擬定不考慮洪水預(yù)報(bào)的水庫起調(diào)條件為：在西江洪水處于漲勢(shì)的情況下，只要滿足以下4 種情況之一，水庫即開始攔蓄洪水。

a.梧州站流量＞46 900 m3/s 或壩址流量＞393 00 m3/s（均20 年一遇）。

b.梧州站流量≥44900m3/s（10 年一遇）同時(shí)前12h 流量上漲≥2300m3/s。

c.梧州站流量≥42000 m3/s，同時(shí)大湟江口前24 h 流量上漲≥6 500 m3/s。

d.梧州站流量≥41 000 m3/s，同時(shí)大湟江口流量≥39 300 m3/s 和前24 h流量上漲≥6 000 m3/s。

(2）控泄條件

大藤峽水庫防洪調(diào)度為“有下游防洪任務(wù)”類型，且水庫距離下游防洪控制斷面較遠(yuǎn)、 區(qū)間來水較大、尚沒有完善預(yù)報(bào)方案，故采用分級(jí)限泄補(bǔ)償調(diào)節(jié)調(diào)度方式是合適的。 為進(jìn)一步減少庫區(qū)淹沒，研究了大藤峽針對(duì)不同類型洪水制定相應(yīng)的調(diào)度規(guī)則，大藤峽相應(yīng)采用不同的攔洪庫容。

根據(jù)流域防洪規(guī)劃，龍灘和大藤峽水庫共同承擔(dān)西江下游防洪任務(wù)。通過對(duì)龍灘水庫的調(diào)洪效果及蓄水量分析可以發(fā)現(xiàn)， 對(duì)1949 年型和1968 年型等全流域型或上中游型洪水，龍灘水庫的調(diào)洪效果顯著，動(dòng)用的防洪庫容也大； 而對(duì)1947 年型和1998 年型中下游型洪水，龍灘水庫的調(diào)洪效果甚微，動(dòng)用的防洪庫容也較少。 龍灘水庫距大藤峽壩址的洪水傳播時(shí)間約3 天，進(jìn)一步分析大藤峽水庫滿足防洪起調(diào)條件前3 天的龍灘水庫蓄水量可以發(fā)現(xiàn)， 對(duì)1949 年型等中上游型洪水，龍灘水庫已動(dòng)用的防洪庫容在10 億m3以上；而對(duì)1947年型、1998 年型、1988 年型等中下游和晚發(fā)型洪水，龍灘基本不動(dòng)用防洪庫容；介于此二者之間的1968 年型、1994 年型等全流域型洪水，龍灘水庫動(dòng)用的防洪庫容基本在5 億m3以下。 據(jù)此，可以根據(jù)龍灘水庫防洪庫容使用情況確定大藤峽水庫的泄量。

根據(jù)上述分析，西江不同類型洪水與龍灘動(dòng)用防洪庫容有一定的內(nèi)在聯(lián)系，大藤峽水庫可以根據(jù)龍灘動(dòng)用防洪庫容情況制定相應(yīng)調(diào)度規(guī)則。當(dāng)龍灘動(dòng)用的防洪庫容較大時(shí)，流域防洪目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)基本由龍灘水庫來承擔(dān)，大藤峽只需起輔助作用，可以少攔蓄洪水；龍灘基本不動(dòng)用防洪庫容時(shí)，流域防洪目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將依靠大藤峽來承擔(dān)，這時(shí)大藤峽需發(fā)揮最大攔蓄洪水能力。 為此針對(duì)不同類型的洪水， 分別制定相應(yīng)的調(diào)度規(guī)則，從調(diào)度分析看，達(dá)到了進(jìn)一步減少防洪庫容、 減少庫容運(yùn)用程度、減少淹沒范圍的目的。 同時(shí)為更好地兼顧對(duì)潯江兩岸中小洪水調(diào)洪，當(dāng)壩址流量＜43 500 m3/s 同時(shí)大湟江口流量＜44 600 m3/s（20 年一遇），梧州站流量＜48 500 m3/s（30 年一遇），控制大藤峽水庫水位不超過57.60 m。

綜上，控泄條件為：

①若龍灘水庫前3 天動(dòng)用的防洪庫容在10 億m3以上，則大藤峽水庫按入庫流量減少3 500 m3/s 下泄， 當(dāng)水庫水位達(dá)到61.00 m 時(shí)，按入庫流量下泄。

②若龍灘水庫前3 天動(dòng)用的防洪庫容在10 億m3以下，則大藤峽水庫按入庫流量減少6 000 m3/s 下泄， 當(dāng)水庫水位達(dá)到61.00 m 時(shí)，按入庫流量下泄。

③對(duì)后汛期洪水，大藤峽水庫按入庫流量減少3500 m3/s 下泄， 當(dāng)水庫水位達(dá)到61.00 m 時(shí)，按入庫流量下泄。

(3）騰空條件

根據(jù)潯江、西江及西北三角洲現(xiàn)有堤防設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，擬定大藤峽水庫在結(jié)束攔蓄洪水后的騰空條件為：當(dāng)洪水處于退水狀態(tài)， 梧州站前12 h 流量≤44 900 m3/s（10 年一遇）且大湟江口前12 h 流量≤36 900 m3/s （5 年一遇）時(shí)，水庫按入庫流量加3 500 m3/s下泄騰空庫容水位至47.60 m。

(4）防洪調(diào)度規(guī)則

綜上，大藤峽水庫不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度規(guī)則詳見表1。

2.防洪調(diào)度效果分析

(1）計(jì)算方法

大藤峽水庫屬于河道型水庫，采用一維非恒定流調(diào)洪計(jì)算模型，對(duì)庫區(qū)洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，能較好地反映庫區(qū)洪水演進(jìn)的特性。 故大藤峽調(diào)洪計(jì)算采用一維非恒定流數(shù)學(xué)模型、分散型入庫洪水動(dòng)庫調(diào)洪法；龍灘等水庫采用靜庫調(diào)洪法；龍灘—大藤峽等河段洪水演進(jìn)采用馬氏京根法。 龍灘和大藤峽水庫聯(lián)合調(diào)洪采用靜庫和動(dòng)庫耦合調(diào)洪模型。

(2）計(jì)算典型洪水

西江流域面積大、 干支流眾多，洪水來源地區(qū)組成復(fù)雜，選擇能代表大洪水的地區(qū)組成和遭遇的8 場(chǎng)典型洪水。 包括上中游型的 “49·7”洪水，全流域型的“15·7”“68·6”“94·6”洪水，中下游型的“47·6”“98·6”“05·6”洪水，晚發(fā)型的“88·9”洪水。

(3）計(jì)算結(jié)果

大藤峽水庫設(shè)置15 億m3防洪庫容，按不考慮洪水預(yù)報(bào)防洪調(diào)度規(guī)則與龍灘水庫聯(lián)合運(yùn)用， 對(duì)于1949 年型、1968 年型等全流域型和中上游型洪水，可將梧州及肇慶防洪能力由50年一遇提高至200 年一遇， 將潯江、西江沿岸縣城防洪能力由20 年一遇提高至50 年～100 年一遇； 對(duì)于1947年型、1998 年型、1988 年型等中下游型和晚發(fā)型洪水，可將梧州及肇慶防洪能力由50 年一遇提高至100 年一遇， 將潯江段縣城防洪能力由20 年一遇提高至30～50 年一遇； 對(duì)1915年型大水，可將梧州站洪峰流量控制在安全泄量（50 400 m3/s）以下。

表1 大藤峽水庫不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度規(guī)則

3.防洪調(diào)度規(guī)則推薦

大藤峽水庫不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度效果與考慮洪水預(yù)報(bào)的調(diào)度方式相比， 其攔蓄洪水的效率略低，但仍能達(dá)到流域防洪目標(biāo)。 為留有余地，規(guī)劃設(shè)計(jì)階段暫推薦大藤峽水庫采用不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度方式。

4.尚需開展的主要研究建議

大藤峽水利樞紐作為調(diào)控西江洪水的重要樞紐，隨著未來流域水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的完善，水情測(cè)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，通過多種預(yù)報(bào)方案、調(diào)度模式研究，對(duì)不同洪水組成與遭遇情況進(jìn)行分析， 可更好地控制洪水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)， 科學(xué)決策攔洪時(shí)機(jī)和攔蓄方式，發(fā)揮更大的流域防洪作用。

通過分析流域氣象水文特性、水庫特性等，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃等研究大藤峽水利樞紐和龍灘水電站兩庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。

三、結(jié) 語

從大藤峽防洪任務(wù)出發(fā)，遵循防洪原則，擬定大藤峽不考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度規(guī)則，并提出今后進(jìn)一步研究考慮洪水預(yù)報(bào)的防洪調(diào)度規(guī)則、進(jìn)一步研究與龍灘聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的建議,對(duì)今后調(diào)度邊界條件復(fù)雜、承擔(dān)任務(wù)繁重水庫的防洪調(diào)度規(guī)則擬定有一定參考作用。