水库汛限水位控制方法对比与应用

张鹏

（河南省白龟山水库管理局，河南平顶山 467000）

水库汛限水位控制方法对比与应用

张鹏

（河南省白龟山水库管理局，河南平顶山 467000）

由于我国水资源利用率普遍较低，特别是在水库汛限水位控制上，制约了水库水资源的利用效率。基于此，对比固定汛限水位法和分期汛限水位法，就两者的优越性和可行性进行探讨，并从设计原则、运行条件、实施过程中的风险控制等方面提出解决思路，以提升水库汛限水位控制水平。

水库；汛限水位；控制方法

水资源作为人类社会发展的重要基础性资源，由于地域时空分布不均衡，导致地域性水资源短缺问题突出。因此，通过优化水库水资源汛限水位控制方法，来提升水资源利用率，不失为经济合理的途径。当然，对于水库汛限水位的设置，在汛期是为了保障对可能的洪水进行库容调蓄，而其水位在控制方法上，同样经历了静态控制到动态控制的转变过程。事实上，随着现代水文地质测量及历年来区域性水库相关水文数据资料的逐年增多，动态控制法逐渐成为研究主流。但是，针对一些流域基础设施建设不到位，水文自动化测报水平较低的情况，静态控制法中的分期汛限水位法具有较广的应用价值。

1 汛限水位法概述

从汛限水位法控制实践来看，主要有动态汛限水位法和静态控制法［1］。其中，静态控制法根据汛限水位固定值的设定，可细化为固定汛限水位法和分期汛限水位法2种。动态水位控制法是基于静态水位控制发展而来的，具体应用方法是通过对相关水文气象数据资料的全面分析，结合地域性降水、洪水信息统计数据，在保证水库库容安全，满足下游库区防洪标准的前提下，以实时预报来实现对水库汛限水位的动态控制。静态控制法中，固定汛限水位法通常是在水库设计及施工后，结合汛期水位状况来进行设定汛限水位。在我国北方的多数水库防洪调度中，多采用固定汛限水位法来进行调蓄管理。该方法在操作上相对简单，能够保障防洪安全，但对水库汛期水资源的利用率不高。分期汛限水位法是在固定汛限水位基础上，结合对地域水资源统计资料的分析，从汛期阶段分布上进行细化，如汛前、汛中、汛后三期，并就不同汛期阶段，结合最大降雨量及最大洪水量等来设定汛限水位。随着现代监测技术及水库自动化测报水平的提升，动态汛限水位法受到广泛关注，但其理论及方法还不成熟，在汛限水位确定及控制上，多采用固定汛限水位作为控制下限，通过引入测报分析、预泄能力分析、库容补充分析等方法来确定汛限控制上限。

2 静态汛限水位法与动态汛限水位法的对比分析

静态汛限水位控制中的固定点水位法，相对简单，暂不阐述。而对于分期汛限水位法与动态水位控制法来说，两者具有较广的对比优势。从汛限水位控制目标来看，无论是动态控制法还是分期汛限水位控制法，都是在不增加库区大坝防洪及泄洪风险的前提下，实现对汛期汛限水位的调整，并在防洪的同时提升库容水资源的利用率，促进地区社会经济发展。当然，两者在实际操作中也各有优势。对于分期汛限水位控制，主要兼顾汛限特点与发挥水资源效益目标，避免因前期放空而带来后期无水可蓄的被动局面；同时，利用分期汛限水位控制，针对不同季节汛限水位变化，更多地考虑到服务地域水资源供需平衡，比单纯的传统静态汛限水位法更具应用价值。而利用动态汛限水位控制法，需要借助于库区自动化测报系统，来实现对库区水位的动态优化。

2.1 理念上具有差异性

从分期汛限水位控制设计理念来看，在保障固定汛限水位点管理的基础上，融入地域水文变化因素，特别是根据不同汛期不同阶段，从水文信息数据统计分析上，来演算不同分期可能出现的汛限水位，提升科学预测水平。该方法在实施时，需要先对库区历年的水文资料进行分析，特别是确定汛期分期起止时间，利用不同地域水文资料来确定分期。如某水库汛期为6-9月；而在分期处理上，将6月设定为汛前期，7-8月设定为汛中期，9月设定为汛后期。但是，因不同地域、不同库区水文状况存在差异性，因此在划分分期时，可以对分期时间进行多阶段分解，通常以3～5个汛期为宜。分期时间确定后，需要就不同分期库区不同水文资料进行分期统计，计算出最大暴雨量，推演出最大洪水量、结合库容等参数数据来设定不同分期的汛限水位值。需要强调的是，在保障库区防洪安全时，对于分期汛限水位应参考固定汛限水位基准，引入最小二乘法、频率分析法等来优化偏离值。

对于动态汛限水位控制方法，主要根据库区水位自动测报系统，利用实时水文资料来分析和确定动态汛限水位。该方法在实施上也具有分期性，也应该根据不同汛期阶段，从洪水预报中来确定汛限水位值。当然，对于该分期来说，并非固定分段，而是动态的，需要从天气、水文数据分析及预报中来进行提前演算得出洪水可能到达的时间、可能最高水位，并做好提前预泄和安排下游防洪准备工作，降低汛期可能对水库安全造成的影响。

2.2 实施条件上具有差异性

针对不同地域环境下不同水库流域的实际防洪控制要求的差异性，选择汛限水位法时，需根据不同的条件来确定。分期汛限水位控制法，多应用于具有明显水文季节变化地区，如有汛期、枯期之分，汛期降水量又特别显著。而对于动态汛限水位控制法，主要应用于降雨季节变化不大，或者季节分配不明显，需要结合水文降雨洪水资料来动态调度。当然，对于动态控制汛限水位法，需要具备较为完善的水文自动化测报系统，特别是在流域水文气象资料测量上，要能够快速及时反馈给调度中心，并根据预报信息，参考历年水文资料来确定最大预泄水量及可能的最高水位。所以，对于分期汛限水位法与动态汛限水位法，两者在应用上具有一定的适用条件。通常北方地区较为适宜分期汛限水位法，满足汛期雨水季节性变化大的实际；而南方水库适宜动态汛限水位控制法。当然，由于我国很多水库在信息化建设上还不完善，对动态汛限水位控制法的应用还存在制约条件。

2.3 实施操作复杂度具有差异

与动态汛限水位控制法相比，分期汛限水位法的操作较为简便，复杂度相对较低。主要针对不同地域降雨季节分布及降雨规律变化，来设定不同的分期方式，再结合具体的雨洪数据来设定不同分期的汛限水位，由此来制定水库汛限水位防洪调度模型。当汛期进入分期阶段，通过提前进行库容调度来优化汛限水位，实现水库水资源的合理有效利用。动态汛限水位控制法在实施上较为复杂，在水位计算上无法给予准确设定，只能从范围浮动上来控制。也就是说，对于不同气候降雨条件下的水文预报，在进行洪水预报及数据分析时，由于面临更多不确定性因素，使得调控操作更为复杂，通常需要自动化仪器及闸门来进行动态调度。

2.4 风险控制上存在差异

无论是哪种汛限水位控制方法，都存在不确定性因素，也伴随一定的风险。我国很多水库在流域内水文监测工作起步较晚，对相关不同历史时期降雨及洪水记录资料存在缺失问题，而传统上以插补方式来计算，也难免出现误差，影响汛限水位分析的准确性。如在分期汛限水位确定上，可能因洪水的计算资料不完整而带来风险。同样，在动态水位控制上，由于水位值具有动态性，与不同监测点、实时降雨预报信息关系紧密，而在演算中又受到水文气象资料的干扰，加之各检测点信息通讯故障也可能带来不确定性因素，从而增加控制误差，带来风险。

3 结语

对于水库汛限水位的确定，通过对不同控制方法的原理、运用条件，以及在实际操作中可能遇到的风险和复杂难度的分析，为优化水库汛限水位方法确定提供参考。随着我国水文自动化系统的不断完善和发展，其在动态控制领域的准确性及自动化管理控制上的应用也将获得快速发展。

［1］肇磊.基于水库分期汛限水位的研究设计分析［J］.黑龙江水利科技，2014（11）：79-80.

Comparison and Application of Control Method of Reservoir Flood Control Level

Zhang Peng
（Henan Baiguishan Reservoir Authority，Pingdingshan Henan 467000）

Because of the low utilization rate of water resources in our country,especially in the control of flood con⁃trol level,the utilization efficiency of water resources is restricted.Based on this,comparing the fixed limit water lev⁃el method and flood control water level method,the advantages and feasibility of these were discussed,and the solu⁃tions were put forward from the aspects of design principle,operation conditions,the implementation process of risk control and so on,to enhance the level of reservoir flood control level.

reservoir；flood control level；control method

TV697.13

A

1003-5168（2016）10-0100-02

2016-09-17

张鹏（1983-），男，本科，中级工程师，研究方向：水库管理。