青峰岭水库动态汛限水位研究

尹德雨 何乃江 王世文

摘要：青峰岭水库动态汛限水位控制是指水库在汛期，根据实测雨、水情，利用暴雨、洪水预报成果，在不降低水库防洪标准，确保水库、上下游地区防洪安全的前提下，按照水库动态汛限水位控制方案、确定的控制范围、对汛限水位进行浮动的调度过程。结合防汛指挥系统建设，对水库采取动态汛限水位，在保证水库安全的前提下，尽可能地多蓄水、充分利用暴雨洪水资源，发挥防洪与兴利的最佳结合效益。

关键词：青峰岭，动态汛限水位、防洪、暴雨洪水资源

1问题的提出

当水库承担下游防洪任务时，希望能够在保证大坝安全的前提下，尽量保证下游安全。即当来水不超过下游防洪标准时，应保证下游的防洪安全；当来水超过下游防洪标准时，在大坝设计、校核标淮范围内，应当保证大坝的绝对安全。

水库兴利与防洪是一对尖锐对立的矛盾，如汛期防洪限制水位过高，则利于兴利而不利于防洪，反之，则利于防洪而不利于兴利。目前水库控制运用中的汛限水位都是定态的，定态的汛限水位存在很多弊端，浪费了大量暴雨洪水资源。随着以人为本，人与水的和谐理念不断深入，人们对暴雨洪水的认识不再只是“祸水”，防汛措施也由严防死守控制洪水向科学调度管理洪水转变。本人对水库动态汛限水位应用的可能性进行了研究，在水库运用管理上改变目前固定时间、固定限制水位的做法，采用动态汛限水位调度水库洪水，加强暴雨洪水管理，特别是特大暴雨洪水，确保水库防洪安全，最大限度地利用暴雨资源，进一步发挥水库综合作用，提高水库暴雨洪水资源利用率，实现安全和效益双赢。

汛限水位动态控制主要包括两方面：水库汛限水位动态控制范围的确定和根据面临时刻的雨、水情和工情等信息，利用短期降雨和洪水预报对水库水位的实时调度。汛限水位动态控制范围是指水库根据设计洪水从最危险或者最安全的角度给出汛限水位动态控制范围，使得此范围内的风险较小。

2汛期分期及分期设计洪水的分析

主要分析水库控制流域及其附近地区的长系列日降水量资料和长系列旬平均降水量资料，分析研究水库控制流域暴雨洪水的时程变化规律，分析研究水库控制流域所在气候区暴雨形成的气候特征和环流背景以及水库控制流域的典型暴雨洪水个例（包括气候成因、降雨特征和洪水特性），结合水库工程情况，研究确定汛期分期的必要性、可行性和分期原则，并按照现行“水利水电工程设计洪水计算规范（SL44—93）”和“水利工程水利计算规范（SL104—95）”，“水文情报预报规范（SL250－2000）”和“中华人民共和国国家标准GB/T22482－2008”的有关规定，研究确定汛期分期方案，并进行分期设计洪水计算。

具体的分期要将满足一定原则和规律性的洪水作为一个洪水分期。定量划分洪水分期时间尺度的原则如下：（1）同一个分期内，洪水量级一般相近，其外包值无太大的差异；（2）前后两个分期洪水量级应有明显差异；（3）分期起终日期界定，应使所选的洪水样本基本不跨峰，避免分割天然洪水过程；（4）为了便于水库的调度操作，每期不宜太短，即分期不宜太多。

3水库动态汛限水位控制范围值确定

可先采取以下方法分别确定动态汛限水位控制上限值和下限值，然后采用包线法确定动态汛限水位控制范围。（1）预报调度法。利用预报的洪水总量或峰前量或洪峰，在不改变水库防洪标准，确保水库上、下游防洪安全前提下，改变水库洪水调度的判别条件，确定新的汛限水位，并以此作为动态汛限水位作为控制上限值，原设计汛限水位作为动态控制下限值。（2）预泄能力约束法。利用洪水预报和降水预报的有效预见期，按照洪水起涨前库水位必须降至原设计汛限水位的要求，根据下游河道安全泄流能力，确定动态汛限水位控制上限值，原设计汛限水位作为动态控制下限值。有效预见期必须考虑信息传递、决策、闸门操作所需时间。（3）库容补偿法。当上游或下游水库有富余防洪库容时，可充分利用其富余防洪库容，并以此计算相应的汛期限制水位，作为动态汛限水位控制上限值，原设计汛限水位作为动态控制下限值。

4动态汛限水位控制方法与选定

依据已经确定的动态汛限水位控制范围值，根据水库工程现状、流域下垫面现状、流域内蓄水工程蓄水情况、暴雨特征、洪水特征、洪水预报和降水预报水平，研究选定预报调度、错峰调度、模糊推理模式等动态汛限水位控制方法。或选择适宜本水库特点的其它方法。

5实例

我们选取青峰岭水库作为实例简述如下：青峰岭水库位于沭河干流中上游，水库流域面积769km2，总库容4.101亿m3,兴利库容2.6873亿m3。青峰岭水库是一座集防洪、发电、灌溉、工农业供水和水产养殖于一体的大（二）型水库。该水库于1959年11月开始兴建，1960年7月建成。水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、放水洞和水电站等部分组成。青峰岭水库除险加固工程完成后，水库控制运用指标根据2011年7月7日《山东省人民政府防汛抗旱总指挥部文件》，鲁汛旱总字［2011］13号文：关于青峰岭水库大型水库2011年汛期控制运用指标的批复。防洪标准达到五千年校核防洪水位164.29m，百年设计防洪水位161.23m，兴利水位162.00m。2011年控制运用汛中限制水位159.00m（6月1日至8月15日），汛中允许超蓄水位159.50m，汛末蓄水位159.50m（8月16至9月30日）。警戒水位161.23 m，允许最高水位164.29m。

根据流域汛期雨水情变化规律，通过流域降水、场次洪水和流域洪水分期等分析研究验证，将汛期划分为3个时期分别是①前汛期（6月1日～7 月10日）、②主汛期（7月11日～8月25日）、③后汛期（8月26日～9月30日）。从年最大洪峰流量散布图及洪水的分期分析，年最大洪水样本系列基本上来源于主汛期（7月11日～8月25日），为安全起见，主汛期设计洪水仍采用年最大设计洪水；其它各期设计洪水在各自分期中选样作分期设计洪水。

对各期设计洪水进行调洪演算，从调洪演算成果看，汛期水位主要取决于防洪高水位和下游防洪标准。因此，对水库来说，在防洪高水位一定条件下，汛限水位取决于下游不同防洪标准和水库安全下泄流量。

根据水库及下游堤防的现状实际情况，推荐前汛限水位为161.00mm，主汛期汛限水位为160.00m、后汛期汛限水位为162.00m（兴利水位），作为合理采用动态汛限设计水位，同时，对水库的安全进行了复核，所采用的动态汛限水位在防洪调度中对大坝是安全的。

水库采用动态汛限水位运行使除主汛期外的各期汛限水位得到提高，使水库进入正常蓄水期提前，将有利于拦蓄汛末雨洪资源，提高水库蓄水程度，减少弃水量。以2011年6至9月控制运用为例进行说明，按照现行的汛限水位调度，弃水9天，弃水量为3359万m3。按照研究的动态汛限水位调度，弃水0天，无弃水量。为水库多增加蓄水量3359万m3，没有从溢洪闸放掉，而是将3359万m3水通过电站发电，充分发挥经济效益，多发电量为145.79万度，多收入人民币75.81万元。两种调度方式相比，动态汛限水位调度可以减少弃水量达3359万m3，即为可以增加利用的雨洪资源水量。同时在主汛期末提高汛限水位，使水库、上下游的防洪安全得到了保障。由此可见，要使已建水库充分利用雨洪资源，不一定要提高主汛期汛限水位，可以根据水库上下游流域雨洪规律，采用动态汛限水位调度，即可以预防水库提高主汛期汛限水位而带来的防洪风险，而又可以充分拦蓄雨洪资源，提高水库兴利效益。

6结语

根据水库工程现状、流域下垫面现状、流域内蓄水工程蓄水情况、暴雨特征、洪水特征、在不降低水库防洪标准，确保水库及上下游地区防洪安全的前提下采用本文提出的动态汛限水位对水库进行控制运用调度，即可以預防水库承担提高主汛期汛限水位而带来的防洪风险，又可以有效利用雨洪资源，使水库发挥防洪与兴利的最佳结合效益。使水库在大旱之年蓄存了宝贵的水资源，为灌溉人畜用及工农业生产提供了水资源保证，其经济效益和社会效益是非常显著的。