利用水文預報進行水電站水庫汛期預報調度

王路路

（東營市水文局，山東 東營 257000）

傳統(tǒng)水電站水庫因其存在調節(jié)能力較差、水頭低且蓄水量小等問題，在汛期時水位控制受到很大的威脅，水位控制是決定水電站水庫安全的關鍵所在。因此，需要借鑒更先進的措施，水文預報是根據(jù)前期或當前的水文氣象資料，對一個水域、一個區(qū)域或一個水文站在未來一段時間內的水文狀況做出定性或定量的預測[1]。根據(jù)水文預報結果確定合理的調度控制措施，在切實滿足調度要求的基礎上，保證水電站的正常發(fā)電，進而提高水電站的工程效益。

1 水電站水庫汛期水位調度重要因素

水電站水庫的汛限水位主要由水電工程的規(guī)模確定，應綜合考慮以下因素：

（1）防洪安全、上下游淹沒和安全泄量的限制。在徑流式水電站中，其泄水能力一般遵循來水量與泄水量持平的基本原則[2]。由于水庫工程設計受到較多因素的影響和限制，在不同開發(fā)目標下，對汛限水位提出的要求也有所不同。若無法達到一致，在防洪和發(fā)電目標進行綜合評價的過程中，將最低安全水位確定為汛限水位。在汛期水庫運行調度時，可將預見期對應的洪水預報結果作為依據(jù)開展預報調度，以此保證水文控制有效性與合理性。

（2）若汛期未發(fā)生洪水，水庫在水位相對較高的情況下運行，用于減少來水不足時發(fā)電實際耗水率，保證發(fā)電量。若洪水超出了上游的淹沒標準，則應按照防洪基本原則做好洪水調度計算，再根據(jù)計算結果，在大洪水到來前，將水庫的實際水位降低到汛限水位之下。

2 水文預報在汛期水電站水庫調度中的應用

目前水文預報、水文信息的收集與傳遞已日趨成熟，這種方法應用非常廣泛。根據(jù)實踐結果可知，水文預報對洪水預報成果，不僅預測周期長，而且預報精度高，能滿足防洪調度的基本要求，還可以對流域范圍內所有點位產生的流量進行顯示。其中，預見周期內主要由降雨時間和空間分布決定。在相對較大范圍內，其洪水預見期一般很長，能良好滿足洪水調度方面的需求。

水庫回水指水庫形成洪水后開始入庫過程中水面線壅高，屬于明渠非恒定流。通過目標函數(shù)確定水庫水位穩(wěn)定性。

目標函數(shù)表達式能反映水位波動大??；PD,t是t時刻水庫水位負荷量，T是收集時段，一天分為24個時段，每時段為1 h，PW,t是t時刻水位差，PCh,t是水庫t時刻水位差。是一天中的24個時段的平均水位。

通過求解計算確定的穩(wěn)定性可以得到理論方面的驗證與保證，具體問題需要對應分析，對水庫進行回水計算只是其中一例。

對不同水庫，其大小與水面形狀均有所不同，必然會對洪水產生的變化造成影響。在特定水庫中，水面線壅高受到洪水流量直接影響。在未來時段中，回水線的形狀將由現(xiàn)階段回水線實際形狀等因素決定。對入庫洪水進行準確預報，通過對水庫實際水位與泄流方式的適當調整，可確保回水線處在允許范圍之內。

當預測有可能發(fā)生在上游淹沒標準之內的洪水時，應在洪水來臨前將上部汛限水位蓄水充分放出。這樣的話，排出的水一般比較少，對下游的影響也比較小。

3 實例分析

該水庫的土地資源使用標準以2年一遇標準對應回水線作為界線。在非汛期中，壩前最高水位根據(jù)正常蓄水位進行控制，結合2年一遇標準的洪峰流量對水庫的回水線進行推求；在汛期，壩前水位降低到汛限水位，同樣根據(jù)2年一遇標準的洪峰流量對水庫的回水線進行推求。以洪水預報信息為依據(jù)，在較大的洪水到來以前，對85 m以上所有蓄水進行泄放，確保洪峰能夠安全通過。

水電站引入水文自動測報技術，分別設置了遙測站、中心站與中繼站，將正常情況下的預見期確定為9 h，在這種情況下，預報精度可達到90 %以上。因該系統(tǒng)能實現(xiàn)實時預報與預報修正，所以可根據(jù)完成修正的各類水文信息，對水庫水位進行適當調整，做好實時調度，保證水能實際利用率。

洪水發(fā)生后，可將調度計算結果為依據(jù)，結合相關規(guī)定開展洪水調度。某年6月19日，該水庫流域接連暴雨，平均降雨量達到79 mm，水庫壩頭處的降雨量更是能達到170 mm。當日14時，該水庫的實際入庫流量達到了2 520 m3/s，對應87.16 m的水位。這種實際情況下，預報在23時實際的入庫流量將達到3 910 m3/s，17時預報到達20日的2時，實際入庫流量將達到5 200 m3/s。水庫水位情況調查如表1所示。

表1 水庫水位情況調查表

基于此，從14時開始到20時，應逐漸將泄洪量增加到4 300 m3/s，以此盡可能快地釋放庫容,水庫的水位為85.08 m，之后洪水將進一步上漲，泄量應開始增加，使水位始終處在85.00 m以內。至16：00時，水庫入庫洪峰流量達到9 650 m3/s，對應84.26 m的水位。在洪峰過后，流域的洪水開始消退。因受到持續(xù)降雨因素的影響，到18：00時，水庫入庫流量減小到4 220 m3/s，之后逐步使水位回到86.00 m，并在20：00時，水位回到87.30 m，對應2480 m3/s的流量。在本次洪水調度控制工作中，回水線始終處于征用線以下，能有效防止淹沒損失，安全通過洪峰。

通過對水庫水位的適當填高，能提高發(fā)電水頭，降低發(fā)電耗水率，使水能的實際利用率得到顯著提高。

4 結語

通過對防洪設計基本原則的分析，了解水庫各種水文信息，確定合理可行的調度方式，在滿足防洪基本要求的同時，也能帶來較大的經濟效益。經過多年的實踐，水電站取得了顯著的經濟效益，在很大程度上體現(xiàn)了預測調度的重要作用和意義。