漳泽水库汛限水位动态控制风险分析

2017-01-21叶秀

山西水利 2016年7期

关键词：洪水位动态控制防洪

叶秀

（山西省漳泽水库管理局，山西长治 046021）

漳泽水库汛限水位动态控制风险分析

叶秀

（山西省漳泽水库管理局，山西长治 046021）

通过比较漳泽水库实行汛限水位动态控制前后，各种风险组合下三个风险主体的防洪风险率的变化，表明汛限水位动态控制后没有推高水库的风险率，证明水库实行汛限水位动态控制并没有加大水库的运行风险。

汛限水位；动态控制；风险分析；漳泽水库

1 工程概述

漳泽水库位于长治市北郊，是海河流域漳河上游浊漳河南源干流上的一座控制性工程，属海河流域漳卫南运河水系，坝址以上干流长72.3km，控制流域面积3176km2，水库按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。汛期为6—9月，其中主汛期（7月15日—8月15日）汛限水位901.0m，非主汛期汛限水位901.5m，正常最高水位902.4m，设计洪水位903.61m，校核洪水位908.45m。

漳泽水库汛限水位动态控制主要是指汛期不再仅以库水位作为水库泄流量的唯一判别标准，而是在综合考虑水库流域相关天气预报系统、面临时刻入库流量信息、有效预见期、水库泄流量能力等关键因子的基础上，确定具体水库泄流及库水位实时控制方案，以达到提高洪水资源利用率和不降低水库防洪安全的双重目的。

2 水库汛限水位动态控制风险识别

2.1 降雨预报的不确定性

通过对漳泽水库控制流域相关气象台（长治市气象台）降雨预报精度分析表明，该气象台的24h，24～48h的预报无雨和小雨而实际发生无雨、小雨和中雨的频率均为99%以上；其中预报中雨而实际发生无雨、小雨、和中雨的频率为94%以上。由此可见，降雨预报人存在一定的不确定性。当预报准确时不会发生风险，一旦发生漏报情况，则存在遭遇极端洪水事件的可能。

2.2 入库洪水的不确定性

设计洪水一般采用一个或几个典型洪水过程，但实际来水过程受天气系统、降雨时空分布和流域下垫面条件等因素的影响将会出现各种不同类型，常与所选典型过程并不一致。

2.3 水库调度的不确定性

水库调度的不确定性主要有三方面：首先，由于洪水形成、洪水预报方案、决策制定、调度实施等均存在一定的不确定性，因此无法准确判断实施水库泄流方案的准确时间。其次，由于洪水特征存在不同，调度方案的制定过程及上级主管部门审批决策所需要时间亦存在明显差异。第三，实施调度方案时泄洪建筑物启闭设备操作影响因素较多，使得启闭设备开启时间存在不确定性。防洪调度中无论出现上述何种不确定性，都意味着实施时间的滞后，而导致水库水量增多或水位上升，造成防洪风险。

2.4 泄流能力的不确定性

水库泄洪建筑物的泄流能力与水头、断面尺寸、流量系数、淹没系数有关，还与建库时施工放样、施工质量控制等因素有关。

2.5 风险事件的确定

水库汛限水位动态控制，是相对于规划设计的固定水位控制而言。水库汛限水位动态控制风险，主要研究水库汛限水位动态控制对防洪风险率的影响程度。水库汛限水位动态控制的风险，是指受水库调度工程中自然、人为等不确定因素的影响，导致水库系统的防洪风险在实施汛限水位动态控制前后的变化。

风险评估指标，要求能够反映不同风险主体在实施水库汛期水位动态控制前后防洪安全风险的变化。对水库上游而言，主要从上游淹没事件发生的可能性变化方面，考虑风险评估指标选取；对水库大坝而言，主要从影响大坝安全事件发生的可能性变化、大坝本身安全变化等方面，考虑风险评估指标的选取；对下游而言，主要从下游防洪安全变化方面，考虑风险评估指标的选取。

漳泽水库工程三个风险主体的防洪控制条件：

上游：上游移民标准为20年一遇，对应的坝前水位为903.5m。

下游：下游河道防洪能力为20年一遇，河道安全泄量为300m3/s，当遭遇20年一遇洪水时水库最大泄水量不超过300m3/s。

大坝：大坝设计洪水标准为100年一遇洪水，校核洪水位标准为2000年一遇洪水，设计洪水位和校核洪水位分别为903.61m和908.45m。

综上所诉，计算漳泽水库风险率变化量的风险事件设定，见表1。

表1 风险事件约束条件

3 水库汛限水位动态控制风险分析

3.1 风险因素组合

在水库调度运行过程中降雨预报信息、入库洪水、调度滞时、泄流能力等风险因素是随机组合的。本次分析主要针对降雨漏报发生稀遇的特大暴雨的情况下水库工程风险变化。将预报无雨、小雨或中雨而实际发生稀遇的特大暴雨（概率小于0.01%）进而引发20年一遇、100年一遇或1000年一遇洪水作为风险分析的大前提，重点对入库洪水、调度滞时、泄流能力等风险因素的以下四种组合进行研究：仅考虑入库洪水工程部确定性（典型）；考虑入库洪水工程部确定性和调度过程不确定性（典型+水库调度滞时）；考虑入库洪水工程部确定性和泄流能力不确定性（典型+泄流能力）；考虑入库洪水工程部确定性、调度过程不确定性和调度过程不确定性（典型+水库调度滞时+泄流能力）。

3.2 风险计算方案

针对降雨预报不确定性选择预报无雨、小雨或中雨而实际发生稀遇的特大暴雨（概率小于0.01%）进而引发20年一遇、100年一遇或1000年一遇洪水作为风险分析的大前提，按照计算各风险主体在实施动态控制前后风险率变化量的要求，设定计算方案如下：

方案一（A），是进行风险评估的基本方案，其起调水位为水库实施动态控制之前的起调水位，调度方案是水库实施动态控制之前采用的调度方案。

方案二（B），是进行风险评估的基本方案，其起调水位为水库实施动态控制之后的汛期最高起调水位，调度方案是水库实施动态控制之后所采用的实时调度方案。

针对各方案，先对不同风险因素组合条件下的入库洪水过程，进行调洪演算，计算出相应条件下的防洪目标的风险率变化量，并对实施汛限水位动态控制前后的风险率变化量进行分析。

表2 风险计算方案列表

3.3 主汛期风险计算结果

当发生20年一遇洪水时，方案B与A相比坝前水位抬高了0.54m，但不超过移民水位903.50m，最大泄量不变，上游淹没和下游防洪风险率变化量在各种风险因素组合条件下均为0。当发生100年一遇洪水时，方案B与A相比坝前水位抬高了0.12～0.14m，但不超过设计洪水位903.61m；库水位超过设计洪水位风险率变化量在各种风险因素组合条件下均为0。当发生1000年一遇洪水时，方案B（汛限水位动态控制方式）与A相比坝前水位抬高了0.05～0.08m，但不超过校核洪水位908.45m，库水位超过校核洪水位风险率变化量在各种风险因素组合条件下均为0。

3.4 前汛期风险计算结果

当发生100年一遇洪水时，在各种风险因素组合条件下，方案B与A相比坝前水位抬高了0.62m，但不超过移民水位903.50m，上游淹没风险率变化量为0，最大泄量不变，下游防洪风险率变化量为0。当发生1000年一遇洪水时，在各种风险因素组合条件下，方案B与A相比坝前水位抬高了0.53m，但不超过移民水位903.50m，最大泄量不变，上游淹没风险率量和下游防洪风险率变化量为0。

3.5 后汛期风险计算结果

当遭遇100年一遇洪水时，在各种风险因素组合条件下，方案B与A相比坝前水位抬高了0.62m，但不超过移民水位903.50m，上游淹没风险率变化量为0，最大泄量不变，下游防洪风险率变化量为0。当遭遇1000年一遇洪水时，在各种风险因素组合条件下，方案B与A相比坝前最高水位不变，最大泄量增加1m3/s，库水位超设计洪水位风险率变化量为0。