洪量预报在典型串联日调节水库洪水调度决策中的应用

胡应权(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

洪量预报在典型串联日调节水库洪水调度决策中的应用

胡应权(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

为确保防洪安全，需对乌江梯级水电站水库实施联合优化调度。介绍了乌江梯级思林、沙沱电站具有大区间日调节水库的特征，分析出开展调度工作的原因。阐述了洪水调度的制约因素，强调洪量预报法在快速决策中的作用，并进行了应用分析及实例验证。研究表明，洪量预报在具有防洪任务的典型串联日调节水库遭遇持续性强降水时，对缩短洪水预见期、作出快速决策和预警方面成效显著，是一种行之有效的重要预报方法。

串联日调节水库;防洪决策;洪量预报;思林水电站;沙沱水电站;乌江流域

贵州乌江水电开发有限责任公司(以下简称“乌江公司”)在贵州境内乌江流域干流上共开发了7座梯级电站，其中思林、沙沱两座是乌江干流第6、7级电站，二者首尾相连，是典型串联日调节水库。两座电站以发电为主，兼顾航运，并联合承担沙沱库区思南县城及塘头粮产区的防洪任务。

在主汛期，暴雨集中、汇流迅速，洪水峰高量大，如果在上游梯级电站群同时遭遇大洪水，其流量、洪峰预报难度较大。同时，受调节库容小及下游防洪任务制约，要兼顾好发电效益及蓄水要求，洪水调度决策压力也较大。此外，在实时调度时，调度过程复杂且花费时间太长，泄洪决策过慢。特别是沙沱电站泄洪不及时，将壅高库水位，如发生后续洪水及全流域性洪水，防洪局面十分被动，甚至会出现“小洪水大灾情”的现象。

近年来的乌江梯级水电站水库联合优化调度实践表明，在日调节水库分布多的梯级水电站群大洪水调度中，洪量预报法是快速决策水库洪水调度的重要方法之一。

1 电站特征

1.1 典型大区间日调节水库

思林电站距上游构皮滩电站(多年调节水库)89km，构皮滩至思林流域面积为5 300km2，水库死水位为431m，正常高水位为440m，调节库容为3.17亿m3；在主汛期(6～8月)，防汛限制水位为435m，调节库容为1.32亿m3。电站装机容量为4×262.5MW，1d满发电水量为1.55亿m3。

沙沱电站距上游思林电站115km，思林至沙沱流域面积为6 000km2，水库死水位为353.5m，正常高水位为365m，调节库容为2.87亿m3；在主汛期(6～8月)，防汛限制水位为357m，调节库容为0.77亿m3。电站装机容量为4×280MW，1d满发发电水量为1.69亿m3。

1.2 暴雨特征

在主汛期(6～8月)，思林、沙沱流域同处乌江流域暴雨中心，降雨占全年50%，大暴雨多发生在6～8月，2座电站同时遭遇大暴雨几率高。

思林、沙沱电站洪水峰高量大，陡涨陡落，一次暴雨持续时间一般为1～3d，1d以内暴雨强度最大，洪峰主要由1d暴雨造成，洪峰持续时间一般为3～4h。2座电站一次洪水过程分别集中在3d和4～7d洪水过程线内；如果遭遇2～3d暴雨，2座电站洪水过程分别集中在5～7d和7～15d洪水过程线内。

1.3 下游防洪标准低

思林、沙沱电站均以发电为主，兼顾下游防洪、灌溉、航运及配合长江防洪任务的要求。思林电站距下游思南县城及塘头粮产区20km，县城在两岸依山而建，临江带人口密集，防洪标准低，县城人口为7万人；沙沱电站距下游沿河县城7km，县城在两岸沿江修建，城镇人口为15万人。塘头粮产区防洪标准为2a一遇洪水，洪峰流量为9 320m3/s；思南县城及沿河县城防洪标准按10a一遇和20a一遇洪水设防，洪峰流量为13 900m3/s和17 200m3/s。

2 洪水调度制约因素

(1) 洪峰流量预报难度大。思林、沙沱电站洪水汇流快、流程短，洪水过程线尖瘦，洪峰持续时间短，区间内小水电较多，大洪水时受上游水库洪水调度影响较大，给入库流量及洪峰流量预报带来较大难度。

(2) 洪水调度过程复杂。两座电站洪水调度由乌江梯级水电站群远程集中控制中心(简称“乌江集控”)负责。在洪水调度期间，乌江集控联系各相关单位，从收集水雨情、作出方案、上报领导决策，到下达操作命令和执行，以及通知下游做好防汛准备等一系列过程，花费时间过长。

(3) 泄洪对发电出力的影响。思林、沙沱2座电站发电水头范围小，满发电水位要求高，分别为434.5m和358.8m，接近或超过汛限水位。在满发流量时，水头损失大，均超过2m，低水位下泄洪水头损失更大，两座电站在泄洪时最大损失负荷分别为520MW和200MW。因此，从发电效益考虑，在小洪水调度时，一般考虑在两座电站较高水位下开闸。

3 洪量预报的作用

洪量预报是指某一集水区域(或流域)降雨后，在一定时段内累计降雨与集水流域面积的乘积，得到降水总量，再乘以产流系数，算出降雨洪量，再将洪水进行逐日分配的过程。在洪量预报时，要求熟练掌握流域洪水特性及洪水过程线，适应于思林、沙沱串联大区间日调节水库，特别是在流域自身或整个梯级遭遇大洪水时能快速作出调度决策，效果明显。

(1) 快速决策判断是否有泄洪风险。根据上游电站出库水量，电站发电水量及调节库容可快速判断该电站是否有泄洪风险，可缩短预见期，为电站安排预泄提供决策依据。

(2) 快速制定洪水调度方案。预报逐日洪量后，根据防洪任务及标准，可快速制定出洪水调度方案，为及时泄洪预警创造条件。

(3) 避免拦尾调度中频繁启闭泄洪闸门。在尾洪阶段，根据泄洪总量要求及已泄洪水量，可确定电站泄洪闸门全关时间，避免频繁启闭泄洪闸门拦尾。梯级水电站群的洪水调度，牵一发动全身，闸门操作越少越安全，拦尾调度也是如此，尤其是在这种日调节串联水库的洪水调度要求更为明显。

4 洪量预报的应用分析及实例

根据沙沱电站洪水调度实践，其汛限水位357m下敞泄，出库流量为12 500m3/s,正常高水位365m下敞泄，出库流量为16 000m3/s，小于沿河县城17 200m3/s的防洪标准。根据逐日洪量预报，该电站在遭遇超标准洪水时，在入库流量超过12 500m3/s后,需迅速实施敞泄调度，保持沙沱电站泄洪通道畅通，以充分发挥过水通道作用，为思林电站防洪调度决策创造有利条件。

思林电站下游防洪任务主要涉及塘头粮产区、思南县城的防洪安全。根据洪量预报，在遭遇超标洪水时，需迅速实施两座电站的联合调度。思南县城思南水文站常年水位为358.26m，在主汛期，沙沱电站超汛限水位，将降低思林电站下游的防洪标准。因此，在其超汛限水位运行时，应谨慎决策。在两座电站同时有泄洪风险时，沙沱电站应先开闸泄洪，特别是在遭遇大洪水时，其过水通道作用明显，应及时果断开闸泄洪直至敞泄，以降低库水位。在主汛期，实行动态控制思林电站汛限水位，在保证大坝安全的前提下，根据下游防洪安全需要，确定下泄流量。

2014年7月17日，乌江支流清水河、干流构皮滩至沙沱区间遭遇100a一遇的洪水，最大洪峰流量达到20 700m3/s，除龙头电站洪家渡外，其他各梯级电站均开闸泄洪。根据降雨过程统计，14～16日，思林电站区间2d累计降雨量为178mm，3d累计降雨量为226mm；沙沱电站区间2d累计降雨量为173mm，3d累计降雨量为221mm。根据降雨洪量分析，两座电站区间洪量为10亿m3，首日洪量约3亿m3，超过调节库容。

通过进一步分析可知，沙沱以上整个梯级水电站群来水总量为80亿m3，远超出当时梯级总调节库容20亿m3，约60亿m3水在7d内将通过沙沱断面。根据这一情况，乌江公司迅速决策将2座电站开闸泄洪，根据洪水发展,果断实施了沙沱敞泄调度，在库水位迅速降至358.8m以下后，及时加大思林电站的下泄流量，确保其防洪安全，将洪水灾害损失降到最低，从而保证安全度汛。该实例是洪量预报在洪水调度应用中的典型案例之一。

5 结 语

洪量预报是洪水预报中的一种重要方法，不借助洪水预报系统，有利于缩短洪水遇见期，快速决策洪水调度，对确保洪水调度安全具有明显成效，特别是对乌江梯级水电站群中分布有思林、沙沱串联日调节水库，并兼有综合防洪任务的洪水安全调度中效果更为显著。然而，洪量预报并非洪水预报的唯一方法，且缺乏对洪水过程及洪峰流量的描述。因此，在实践中需加强流域暴雨特性、洪水过程研究总结，并结合天气预报及入库过程进行组合预报，同时根据水库发电兴利要求，制定出科学合理调度方案，才能充分发挥防洪效益。

(编辑：唐湘茜)

2015-04-09

胡应权，男，贵州乌江水电开发有限责任公司水电站远程集控中心，高级工程师.

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