大型水库中小洪水实时预报调度技术探讨

【摘要】针对水库调度管理存在的不足，以某水库为例，对水库不同条件下中小洪水进行调洪演算，并对原设计调洪规则进行改进。优化后的水库调洪方案能够明显减少水库的最大下泄流量，水库处于高水位状态持续时间显著较少，虽承担了一定的风险，但对水库防洪标准以及下游防洪压力基本没影响。

【关键词】大型水库；中小洪水；实时预报；调度

1、工程概况

某水库是一座以发电为主，兼顾养殖、防洪、拦沙的综合性水库。水库坝址控制流域面积达到69000km2，最大库容约54亿m3，调节库容38.8亿m3；正常蓄水位和死水位分别为850m、790m，汛期最大水位841m。原水库洪水调度管理中并未考虑洪水预报，洪水起调水位为841m。当水库入库流量超过3000m3 /s ，超过部分采取拦一半泄一半的方式；当水库水位大于汛期上限时，且入库流量不超过8240m3 /s（100a一遇，P=1%），或水位不超过850m时，下泄零均控制在5820m3 /s ； 当库水位大于汛期上限，且入库流量超过8240m3 /s（100a一遇，P=1%）时，水库进行完全敞泄；库水位超过850m时，为确保大全安全，采取敞泄方式迅速将水位降至安全水位。

2、洪水特性分析

2.1 洪水规律

从历年洪水过程和洪峰情况来看，该水库最大日均流量一般发生在7、8月份的下旬以及9月份的上旬。在库址流域水库下游区间和上游来水有遭遇的几率，且一般出现在7月份的上旬或中旬，7下旬开始上游来水量逐渐减少，区间来水量逐渐增大，但遭遇的可能性非常小。

2.2 中小洪水识别

以该水库水电站洪水统计情况，分析近50年来的流量超过3000m3 /s 的洪水次数为131场。自有数据记录以来，洪水量级最高值一般都在4500m3 /s以下，量级在3000～4500m3 /s洪水次数最多，且多发生在6～9月份，故暂定水库的中小洪水量级为3000～4500m3 /s。

3、实时预报调度运用条件

3.1 工程等级与洪水标准

该水库属于大（一）型水库，水库枢纽和主要水工建筑物等级均为1等工程，次要建筑物为3级。根据设计标准，水库大坝的洪水频率P为0.2%，对应洪水流量9460m3 /s，最大洪水（PMF）为15300m3 /s。

3.2 水库下泄流量分析

水库防洪调度可分为4个不同的标准等级：第Ⅰ级为确保下游两个乡镇不超警，控制水库下泄流量为4000m3 /s；第Ⅱ级确保下游两个乡镇不超保，控制水库下泄流量为5000m3 /s；第Ⅲ级确保下游关键铁路河段不被淹，控制水库下泄流量为5810m3 /s；第Ⅳ级为确保水库大坝的安全，水库全部泄洪。在实际水库洪水实时预报调度，亦需要结合下游区间的实时来水情况来调整下泄量。

3. 3 预报预泄与兴利调度指标设计

将预见期1～2天时间作为标准，如水库入库流量超过4000m3 /s，水库进行预泄，并将水库的可超蓄水量作为兴利调度指标。上游来水平稳、水库满发流量2000m3 /s时，控泄3000m3 /s在第1天和第2天预见期的最高起调水位分别为843.19m、845.35m，控泄4000m3 /s时分别为844.27m、847.47m ；上游涨水，控泄3000m3 /s在第1天和第2天预见期的最高起调水位分别为842.65m、843.19m，控泄4000m3 /s时分别为843.46m、844.27m；上游退水，预泄风险低，水库起调水位偏安全。由此可知，来水情况一样，预见期越长，水库安全的起调水位越高；预见期相同，上游来水越大，水库安全的起调水位越低。

结合分析得到的最高起调水位，该水库中小洪水调度综合对比水库实况入库流量和机组满发流量，得出最优的调度方案。如实际入库流量不超过发电站机组的满发流量，同时在1～2天预见期入库流量均不超过3000m3 /s，则水库调度预见期确定为2天，控制下泄流量为3000m3 /s，区间来水满发流量控制在2000m3 /s，相应水库库水位控制在843.1m。如实际入库流量超过发电站机组的满发流量，同时在1～2天预见期入库流量均不超过3000m3 /s，则水库调度预见期确定为2天，控制下泄流量3000m3 /s，区间来水满发流量从2000m3 /s增加至3000 2000m3 /s，相应水库库水位控制在842.1m。如预报在1～2天内的入库流量会大于4000m3 /s，或水库下游区间发生较大强度的降雨，则应采取预泄4000m3 /s，此时下游水文站水位会超过警戒值，需及时泄洪放水至汛限水位，最大预泄量控制在4000m3 /s以内。

3.4 不同调度方案对比分析

对两种规则的調度方案进行调洪演算分析，在相同洪水频率情况下，原调度规则水库最高水位均高于优化后的洪水预报预泄调度方案，尤其在100a一遇和20a一遇洪水频率下，新调度方案下水库最高水位下降幅度较大。同时，新调度方案最大下泄量也有较大程度下降，水库高水位持续时间减少。优化后的预报预泄调度方案安全系数更高，更能够充分发挥水库的防洪效益。

4、结语

中小洪水调度管理过程中，应适当提高防洪水位，可将汛限水位作为水库防洪起调水位，同时兼顾考虑水库防洪指标和下游的防洪压力。如遭遇较大洪水，则需要结合当前防洪形势、来水量和洪水实时预报情况进行灵活控制；当不通过水库进行防洪调度时，可利用一定的库容来拦蓄部分中小洪水，这样既可以降低下游防洪压力，又可以充分利用洪水资源，进一步提升水库综合效益。

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作者简介：徐杨杨，男，（1989.05—），黑龙江大庆人，毕业于太原理工大学，本科，助理工程师，研究方向：水库运行与水文预报。