水库运行与调度管理的再认识及优化探析

王青惠

(新疆维吾尔自治区乌鲁木齐水业集团有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

水库运行与调度管理的再认识及优化探析

王青惠

(新疆维吾尔自治区乌鲁木齐水业集团有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

[摘要]水库是国家重要的基础设施，防洪是其最为主要的功能之一。在有些流域中，存在多个水库，为使这些水库的运行效益达到最优，应当对其进行有效的调度管理。以乌鲁木齐河上的红雁池水库、乌拉泊水库和大西沟水库作为研究对象，在简要分析三座水库运行现状的基础上，提出水库防洪联合调度管理的优化建议。提高水库防洪管理水平。

[关键词]水库；运行；调度管理

1水库运行现状分析

本文以乌鲁木齐河上的三座水库作为研究对象，它们分别为红雁池水库、乌拉泊水库和大西沟水库，三座水库的基本概况及运行现状如下：

1.1大西沟水库

该水库位于乌鲁木齐河主干流大西沟出山口处，是乌鲁木齐河上游规划的控制性水利工程，其与乌鲁木齐市之间的距离约为68 km。该水库的主要功能为防洪兼灌溉，正常蓄水位1 961 m，死水位1 935 m；设计洪水位1 981 m，相应库容5 256万 m3；调洪库容6 858万 m3；总库容6 985.7万 m3。于2013年10月正式进入下闸蓄水期，利用防洪库容，可将乌鲁木齐市的防洪标准从不足30 a一遇提高至200 a一遇。该水库由大坝、溢洪道、泄洪兼导流隧洞组成，大坝为粘土心墙坝，溢洪道为宽顶堰结构，泄洪导流隧洞为有压圆形洞。

1.2乌拉泊水库

水库位于乌鲁木齐河中游，在乌鲁木齐市南郊附近，是一座拦河水库。整个水库的淹没面积约为6.4 km2，控制的耕地面积约为64万亩，控制流域面积约为2 596 km2，兰新铁路及312国道均从该水库的下游通过。该水库正常蓄水位1 082.4 m、死水位1 071.52 m；设计洪水位1 086.08 m，相应库容4 953.7万 m3；校核洪水位1 087.44 m，总库容5 784万 m3。该水库兴建于1959年，于1961年正式建成并蓄水，水库由以下建筑物组成：主副坝、放水渠、放水涵洞、溢洪道等。由于该水库兴建的年代比较久远，受当时技术条件等因素的限制，加之长时期的运行，使得水库出现了不同程度的病险问题，从1978年开始，该水库共计进行了四次除险加固，目前，运行情况较为稳定。

1.3红雁池水库

该水库位于乌拉泊水库下游6 km左右的位置处，与乌鲁木齐市的距离约为5 km，它是一座灌入式水库，具备防洪、灌溉、发电、养殖等功能，其来水取自乌拉泊水库。该水库大坝的结构形式为土坝，坝长680 m，坝顶高程为1 009 m，最大坝高约为22 m，正常蓄水位1 002.8 m，相应库容4 501万 m3；死水位986.6 m，相应库容654万 m3；设计洪水位1 004.9 m，相应库容5 295万 m3。该水库兴建于1948年，于1953年正式建成并投入使用，受当时技术条件等因素的限制，水库的质量问题较多，在1986-1987年对主坝进行了加固处理，本次除险加固中，采用了高压旋喷灌浆和劈裂灌浆等技术措施，使水库土坝的渗漏问题得到了初步解决。在1988-1989年，对水库主坝的闸室两侧坝前坡进行了混凝土面板加固处理，1998年对水库进行了又一次除险加固，此次加固主要是对高低闸及高低放水渠进行修复，由此进一步确保了水库下游供水的顺畅。

2水库防洪联合调度管理的优化建议

2.1防洪联合调度的总体思路

为实现梯级最大的防洪效益目标，大西沟、乌拉泊及红雁池三座水库进行防洪联合调度时，可以采用错峰的方式。由于这三座水库之间的距离相对较小，结合上下游区间的实际情况，可采用后错峰的方式进行防洪联合调度，即在发生洪水的初期，利用上游水库的防洪库容先行拦蓄洪水，而后当区间洪峰过后，对上游水库拦蓄的洪水进行泄放，由此能够减小下游水库的最大泄流量。

(1)在防洪联合调度中，大西沟水库应当充分发挥出自身的优势，对洪水进行拦截，如果是一般性质的洪水，应进行灵活调节，若是特大洪水，则应尽可能进行控制，借此来减轻乌拉泊和红雁池水库拦洪时的泥沙淤积影响。

(2)当三座水库的区间出现与设计标准同频率的洪水时，为达到调节下泄流量的目的，先进行大西沟水库的入库泄水，使下泄流量与区间洪水汇合流入乌拉泊水库，而后根据乌拉泊水库的实际入库洪水量采取相应的调节措施，以确保大坝安全。

(3)在三座水库中，防洪标准最低的水库为乌拉泊水库，所以乌拉泊水库在选择调洪方式时，必须充分考虑调洪方式对红雁池水库的影响，尤其在发生超出红雁池水库校核标准洪水时，要妥善选择调洪方式尽量降低对红雁池水库的负面影响。

(4)三座水库之间存在着水力连续的关系，三者为梯级水库，在联合防洪调度中，必须以三座水库的整体性安全为立足点，充分考虑三座水库的水工建筑物等级安全标准不相同的现状，应对设计标准较低的水库采取相应的补救措施，保证标准较高水库的安全运行。

2.2三座水库的联合调度方式

在三座水库当中，大西沟水库是距离乌鲁木齐市防洪控制点最远的水库，由于乌拉泊水库能够调节大西沟水库下泄的洪水流量，所以在三座水库的洪水处于同步状态的情况下，为了充分利用三座水库的防洪库容，要按照大西沟水库、乌拉泊水库、红雁池水库的先后顺序进行蓄洪。在实际操作中，三座水库的蓄洪先后次序与泄洪次序相反，基于这一前提，在最下级水库泄洪时，要保证洪水泄量与区间洪水流量之和不得超过防洪控制点的安全泄洪流量，在最短的时间内以最快速度腾空防洪库容。若遇特殊的降雨情况，如暴雨中心位于水库附近，致使三座水库的洪水组合异于一般状况，那么应当放弃常规的联合调度方式，根据气象部门发布的降雨信息，先行对位于暴雨中心的上游水库蓄洪，而后再对下游水库蓄洪。

2.3防洪调度优化措施

在进行防洪优化调度的过程中，除了要结合流域的洪水预报之外，还应当对雨情、水情等信息加以充分利用，按照新的洪水分布情况，对防洪决策进行优化调整。当新的雨情出现时，要随即启用洪水预报，并调用防洪优化调度模型，使其在最快的时间内做出最为正确的决策，据此展开调度工作，这样能够使洪水的联合调度接近最优。对于上述优化措施而言，优化调度模型的构建是重点环节，也是整个防洪联合优化调度得以有序开展的关键。因此，下面重点对该模型的建模过程进行介绍：该模型的构建共分为以下几个步骤：首先，明确三座水库防洪系统的任务及目标；其次，以数学的方法对耦合在一起的防洪系统进行解耦处理，依据解耦结果进行协调；再次，构建起全新的数学模型，选取相应的解算方法；最后，进行总体验算，并对计算结果进行分析。

(1)应对流域内的综自化管理系统加以完善，在现有的基础上，增设大西沟、乌拉泊、红雁池三座水库的防洪调度自动化专家辅助决策支持系统。通过新增设的系统，对与洪水有关的各类信息进行实时、自动采集，如雨情信息、水情信息等等，由此能够使洪水预报更加及时和准确，这样便可以在最短的时间内提出科学合理、行之有效的联合防洪调度方案，为各级防洪指挥决策部门提供支撑。

(2)依据上述联合优化调度思路，假定流域内出现200 a一遇的洪水灾情，洪灾7 d的总流量约为10 390万 m3，据此启动联合优化调度方案，在洪水错峰后，由大西沟水库开始进行泄水，再由乌拉泊水库进行调洪4 400万 m3，由红雁池水库调洪2 300万 m3，由此三座水库总的调洪量可达到11 159万 m3，从而可确保乌鲁木齐市的防洪安全，三座水库在洪水调节方面的作用均得到有效发挥。这样进一步验证了本文所提出的联合防洪优化调度方案的可行性。

3结语

综上所述，水库作为水利工程中重要的基础设施之一，其在防洪方面具有不可替代的作用。本文以乌鲁木齐河上的三座水库为研究对象，提出了水库联合防洪优化调度方案，通过实例验证了调度方案的可行性，期望可以为同类工程提供借鉴参考。

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[收稿日期]2016-01-08

[作者简介]王青惠(1979-)，女，甘肃永昌人，工程师，主要从事水利工程运行与管理工作。

[中图分类号]TV697.1+1

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0144-02