大藤峡水利枢纽防洪调度规则拟定和思考

樊红霞

（中水珠江规划勘测设计有限公司，510610，广州）

水库防洪调度规则属于非工程防洪措施，在保证水库自身和下游防洪保护对象安全前提下，依据水库自身和下游防洪控制断面安全泄量等，考虑地理特点、气象特性、洪水特性、水库防洪任务、工程状况及气象水文预测预报技术等，拟定合理的拦泄规则，以达到兴利除害的目的。

西江洪水峰高、量大、历时长，洪水地区组成复杂， 大藤峡水利枢纽在流域防洪中地位不可替代。 考虑与龙滩水电站联合调节， 研究大藤峡水库合理有效的防洪调度规则， 对于提高水库调洪效率、 实现流域防洪任务、 控制库区淹没等至关重要。

一、大藤峡水利枢纽防洪任务

大藤峡水利枢纽控制流域面积占西江56%。 水库正常蓄水位61.00 m，汛期限制水位（死水位）47.60 m，汛期5 年一遇洪水临时降低水位至44.00 m，设计洪水位61.00 m，校核洪水位64.10 m， 总库容34.79 亿m3，防洪库容15 亿m3。

根据珠江流域防洪规划， 西、北江中下游防洪工程保障体系主要由北江飞来峡水利枢纽、西江龙滩水电站和大藤峡水利枢纽以及西、北江中下游和三角洲堤防工程组成。 大藤峡水库防洪任务是与龙滩水库联合调度有效调节西江洪水， 将梧州站100年一遇洪水削减为50 年一遇兼顾削减梧州100 年一遇以上洪水，结合飞来峡水库运用使广州市达到防御1915 年洪水（相当200 年一遇）能力，将西江中下游和西北江三角洲重点城市防洪标准由50 年一遇提高到100 年一遇并适当提高浔江、 西江和西北江三角洲其他堤防保护区防洪标准。

二、大藤峡水利枢纽防洪调度规则

大藤峡水利枢纽具有综合利用功能，在保证水库本身和下游防洪安全的前提下，还存在大藤峡库区淹没问题突出（一直制约着项目立项）、广西提出大藤峡应更好兼顾浔江两岸防洪等问题。 综合考虑工程任务和工程条件等，大藤峡水利枢纽的调洪原则是： 统筹考虑防洪与发电的关系，尽量发挥枢纽防洪效益；尽量减少防洪库容应用次数，避免频繁运用防洪库容；尽量减少水库超蓄淹没范围和淹没历时，减少库区淹没；确保重点防洪保护对象的防洪安全，兼顾其他防洪保护对象的防洪要求。

按照以上调洪原则，设计阶段在防洪调度规则拟定时， 对起调条件、控泄条件等作了多方研究。

1.防洪调度规则研究

(1）起调条件

前期论证阶段， 起调条件研究过考虑洪水预报和不考虑洪水预报两种，为安全起见设计阶段暂推荐第二种。

①考虑洪水预报

由于目前还没有完善的区间来水预报方案，大藤峡防洪调度初拟采用下游控制站流量作为起调判别条件。 另外考虑到制约项目立项的大藤峡库区淹没问题，在满足流域防洪目标前提下，将其防洪任务调整为对梧州防洪控制站30 年一遇以下洪水不调洪，这样不仅可以减少大藤峡水库调洪运用的频次，也可以减少正常淹没。 考虑20 世纪90 年代以来流域洪水测报技术的发展，利用梧州洪水预报来确定大藤峡的拦蓄洪水时机，可以提高大藤峡拦洪的有效性。 根据梧州站“94·6”“98·6”“05·6”等场次洪水24～36 h 实时预报精度， 考虑一定预报误差， 初步拟定以流量48 000 m3/s（约30 年一遇）控制。 综上考虑预报起调条件为： 梧州站前1 h 流量≥44 000 m3/s 或大湟江口（加甘王）前1 h 流量≥40 000 m3/s 且测报未来36 h 梧州流量将超过48 000 m3/s 时大藤峡水库开始进行防洪调度。

调度成果表明， 除1947 年型、1998 年型洪水是按30 年一遇开始调洪外， 其余年型均是按50 年一遇以上才开始调洪，所拟定的根据洪水预报进行调洪的调度规则可基本实现“梧州发生30 年一遇以下洪水不调洪的”目的，减少了库区正常淹没。

②不考虑洪水预报

利用道路卡口数据进行车牌识别，使得对单个车辆轨迹的出行链进行识别，对个体规律进行跟踪和预测分析. 道路卡口车牌识别获取的数据字段包括抓拍时间、车牌号码、车牌颜色、抓拍路段和方向等信息. 主要利用卡口捕获和记录过往车辆的号牌，通过对车牌号、时间、路段等信息继进行空间、时间以及车辆的三维匹配，精确定位车辆的车身属性、时间分布、空间分布、出行轨迹等信息，为交通运营管理提供精细化的数据支持.

鉴于采用预报调度的方案可能存在一定风险，以坝址和控制断面的实测洪水流量及涨率为判别条件，分析不考虑洪水预报的防洪调度规则。坝址、大湟江口和梧州站水情能反映各自控制断面以上的来水情况，同时，坝址水情与大湟江口水情和梧州站水情比较，又能反映坝址下游区间的洪水情况。 因此，大藤峡水库防洪调度可直接以坝址、大湟江口和梧州站的流量或洪水上涨趋势作为水库起调的判别条件。 据此拟定不考虑洪水预报的水库起调条件为：在西江洪水处于涨势的情况下，只要满足以下4 种情况之一，水库即开始拦蓄洪水。

a.梧州站流量＞46 900 m3/s 或坝址流量＞393 00 m3/s（均20 年一遇）。

b.梧州站流量≥44900m3/s（10 年一遇）同时前12h 流量上涨≥2300m3/s。

c.梧州站流量≥42000 m3/s，同时大湟江口前24 h 流量上涨≥6 500 m3/s。

d.梧州站流量≥41 000 m3/s，同时大湟江口流量≥39 300 m3/s 和前24 h流量上涨≥6 000 m3/s。

(2）控泄条件

大藤峡水库防洪调度为“有下游防洪任务”类型，且水库距离下游防洪控制断面较远、 区间来水较大、尚没有完善预报方案，故采用分级限泄补偿调节调度方式是合适的。 为进一步减少库区淹没，研究了大藤峡针对不同类型洪水制定相应的调度规则，大藤峡相应采用不同的拦洪库容。

根据流域防洪规划，龙滩和大藤峡水库共同承担西江下游防洪任务。通过对龙滩水库的调洪效果及蓄水量分析可以发现， 对1949 年型和1968 年型等全流域型或上中游型洪水，龙滩水库的调洪效果显著，动用的防洪库容也大； 而对1947 年型和1998 年型中下游型洪水，龙滩水库的调洪效果甚微，动用的防洪库容也较少。 龙滩水库距大藤峡坝址的洪水传播时间约3 天，进一步分析大藤峡水库满足防洪起调条件前3 天的龙滩水库蓄水量可以发现， 对1949 年型等中上游型洪水，龙滩水库已动用的防洪库容在10 亿m3以上；而对1947年型、1998 年型、1988 年型等中下游和晚发型洪水，龙滩基本不动用防洪库容；介于此二者之间的1968 年型、1994 年型等全流域型洪水，龙滩水库动用的防洪库容基本在5 亿m3以下。 据此，可以根据龙滩水库防洪库容使用情况确定大藤峡水库的泄量。

根据上述分析，西江不同类型洪水与龙滩动用防洪库容有一定的内在联系，大藤峡水库可以根据龙滩动用防洪库容情况制定相应调度规则。当龙滩动用的防洪库容较大时，流域防洪目标的实现基本由龙滩水库来承担，大藤峡只需起辅助作用，可以少拦蓄洪水；龙滩基本不动用防洪库容时，流域防洪目标的实现将依靠大藤峡来承担，这时大藤峡需发挥最大拦蓄洪水能力。 为此针对不同类型的洪水， 分别制定相应的调度规则，从调度分析看，达到了进一步减少防洪库容、 减少库容运用程度、减少淹没范围的目的。 同时为更好地兼顾对浔江两岸中小洪水调洪，当坝址流量＜43 500 m3/s 同时大湟江口流量＜44 600 m3/s（20 年一遇），梧州站流量＜48 500 m3/s（30 年一遇），控制大藤峡水库水位不超过57.60 m。

综上，控泄条件为：

①若龙滩水库前3 天动用的防洪库容在10 亿m3以上，则大藤峡水库按入库流量减少3 500 m3/s 下泄， 当水库水位达到61.00 m 时，按入库流量下泄。

②若龙滩水库前3 天动用的防洪库容在10 亿m3以下，则大藤峡水库按入库流量减少6 000 m3/s 下泄， 当水库水位达到61.00 m 时，按入库流量下泄。

③对后汛期洪水，大藤峡水库按入库流量减少3500 m3/s 下泄， 当水库水位达到61.00 m 时，按入库流量下泄。

(3）腾空条件

根据浔江、西江及西北三角洲现有堤防设防标准，拟定大藤峡水库在结束拦蓄洪水后的腾空条件为：当洪水处于退水状态， 梧州站前12 h 流量≤44 900 m3/s（10 年一遇）且大湟江口前12 h 流量≤36 900 m3/s （5 年一遇）时，水库按入库流量加3 500 m3/s下泄腾空库容水位至47.60 m。

(4）防洪调度规则

综上，大藤峡水库不考虑洪水预报的防洪调度规则详见表1。

2.防洪调度效果分析

(1）计算方法

大藤峡水库属于河道型水库，采用一维非恒定流调洪计算模型，对库区洪水进行调节计算，能较好地反映库区洪水演进的特性。 故大藤峡调洪计算采用一维非恒定流数学模型、分散型入库洪水动库调洪法；龙滩等水库采用静库调洪法；龙滩—大藤峡等河段洪水演进采用马氏京根法。 龙滩和大藤峡水库联合调洪采用静库和动库耦合调洪模型。

(2）计算典型洪水

西江流域面积大、 干支流众多，洪水来源地区组成复杂，选择能代表大洪水的地区组成和遭遇的8 场典型洪水。 包括上中游型的 “49·7”洪水，全流域型的“15·7”“68·6”“94·6”洪水，中下游型的“47·6”“98·6”“05·6”洪水，晚发型的“88·9”洪水。

(3）计算结果

大藤峡水库设置15 亿m3防洪库容，按不考虑洪水预报防洪调度规则与龙滩水库联合运用， 对于1949 年型、1968 年型等全流域型和中上游型洪水，可将梧州及肇庆防洪能力由50年一遇提高至200 年一遇， 将浔江、西江沿岸县城防洪能力由20 年一遇提高至50 年～100 年一遇； 对于1947年型、1998 年型、1988 年型等中下游型和晚发型洪水，可将梧州及肇庆防洪能力由50 年一遇提高至100 年一遇， 将浔江段县城防洪能力由20 年一遇提高至30～50 年一遇； 对1915年型大水，可将梧州站洪峰流量控制在安全泄量（50 400 m3/s）以下。

表1 大藤峡水库不考虑洪水预报的防洪调度规则

3.防洪调度规则推荐

大藤峡水库不考虑洪水预报的防洪调度效果与考虑洪水预报的调度方式相比， 其拦蓄洪水的效率略低，但仍能达到流域防洪目标。 为留有余地，规划设计阶段暂推荐大藤峡水库采用不考虑洪水预报的防洪调度方式。

4.尚需开展的主要研究建议

大藤峡水利枢纽作为调控西江洪水的重要枢纽，随着未来流域水雨情测报系统的完善，水情测报技术的发展，通过多种预报方案、调度模式研究，对不同洪水组成与遭遇情况进行分析， 可更好地控制洪水调度风险， 科学决策拦洪时机和拦蓄方式，发挥更大的流域防洪作用。

通过分析流域气象水文特性、水库特性等，利用动态规划、非线性规划等研究大藤峡水利枢纽和龙滩水电站两库联合优化调度。

三、结 语

从大藤峡防洪任务出发，遵循防洪原则，拟定大藤峡不考虑洪水预报的防洪调度规则，并提出今后进一步研究考虑洪水预报的防洪调度规则、进一步研究与龙滩联合优化调度的建议,对今后调度边界条件复杂、承担任务繁重水库的防洪调度规则拟定有一定参考作用。