基于净雨预报信息的水库防洪调度方式分析

陈留新

（商丘市水利建筑勘测设计院，河南 商丘476000）

1 豫东某平原水库的具体情况分析

该水库位于河南省豫东平原的黄河故道子河上，地理位置在东经115°03′～115°19′，北纬34°38′～34°45′，该水库是一座以防洪为主，兼有城市供水、灌溉和养殖等多种功能的中型水库。水库于1959年建成蓄水，控制流域面积387 km2，多年平均径流量2.71×107m3，库区面积23.5 km2，涉及豫东平原沿岸的八个乡镇，防洪保护区面积475.87 km2，保护耕地约53.3 hm2（80万亩），保护区人口66.5万人。

该水库所在区域属废黄河高滩地，一般高出两侧地面6～8 m。水库主要建筑物有主坝一座、副坝2座、泄洪闸1座。水库设计洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量610 m3/s，相应洪水总量9.019×107m3/s；校核洪水标准为200年一遇，相应洪峰流量817 m3/s，相应洪水总量1.2×108m3/s。另外，由于该水库的下游保护对象制定的防洪标准为50年一遇，防洪规则必须要将最大安全泄量控制在296 m3/s，防洪高水位控制在64 m以内才能实现对下游耕地和人口的充分保护，同时，为了保护周边基础设施的安全，相关工作人员必须将水库设计的兴利水位控制在65 m，而汛限的水位则应控制在64 m以内，并且根据200年一遇的洪水标准来进行校核[1]。

2 结合具体实例构建新安江模型

通常来说，建立新安江模式主要分为以下几个模块：（1）蒸发模块；（2）产流计算模块；（3）水源划分模块；（4）汇流计算模块，根据水库流域的降雨数据，选择一些较为适应的洪水进行验证，选择了12场率定期的洪水，8场验证期的洪水，利用上述数据来构建新安江模型。

2.1 确定系数D C分析

按照我国的GB/T 22482—2008《水文情报预报规范》，根据确定系数DC和绝对误差2项指标对新安江模式展开预报，具体方式如下：根据相关的统计数据显示，DC≥0.90的场次洪水约为7场，占比40%，DC值在0.86～0.87，精度良好，由此可以看出，模拟场次洪水的过程和实测过程之间吻合度较高[2]。

2.2 径流深预报分析

通过分析该水库数据的新安江模式发现，率定期以及验证期通常只有1场洪水径流深预报，误差基本上均在相应的许可范围内，合格率为87.5%～91.7%，精确度为甲等。因此，场次洪水的径流深预报取得了良好的效果。

2.3 峰现时间预报分析

从该水库数据的新安江模式发现，在率定期以及验证期中，场次洪水峰现时间的误差均控制在了最小误差范围内，峰现时间预报的最大误差基本上均在2 h，与此同时，还有9场以及4场的洪水峰现时间，峰现时间预报的合格率均约在100%，精确度良好。通过分析上述的新安江模型发现，在率定期以及验证期内，无论是确定系数、径流深预报以及峰现时间的精度均为甲等，从而为水库的防洪调度提供良好的数据支撑。

3 结合具体实例分析水库防洪预报的不同调度方式

水库防洪调度方式主要分为2类：一类是以坝前水位或者实际入库量为基本数据来制定调度规则的方式，即常规方式；另一类是根据预报信息、净雨数据或者预报的降雨量为核心判断指标来进行预报。以下将对这2种方式展开具体分析。

3.1 现有的水库预报调度方式分析

预报信息的精确性直接影响着预报方式的效果，在选择预报调度指标的过程中，必须确保其可以有效判断洪水量级，例如，对于本文中的水库，可以通过累积净雨深以及预报入库流量等数据作为指标，由于该水库是多年调节型的水库，设计洪量选样时间段为5 d，其洪量约为调洪库容的4～5倍，而设计出的1 h洪量却仅为调洪库容的19%～21%，因此，该水库属于洪量控制型。另外，由于该水库的产流预报精确度较高，属于甲级，因此，现阶段该水库在选择调度方式的过程中，累积净雨深也成为水库调度方式选择的捷信指标，但是由于累积净雨深存在一定的误差，因此，为了确保预报信息的质量，相关工作人员还会使用水库水位以及实际入库量为次要指标。

总之，结合水库的上下游以及该水库的主要任务，当前的调度方式通常是按照洪水的量级，来选择相应的泄流方式，具体的流程如下：如果遇到十年一遇的洪水，则采用来多少泄多少的方式，即采用跟踪泄流的方式；当遇到10年一遇的洪水时，则需要按照248 m3/s来控制下泄；而如果遇到了20年一遇的洪水，则应该按照276 m3/s来进行泄流；一旦遇到了50年一遇的洪水，则水库的主要任务就是确保大坝的安全，采用敞泄的方式。在此种方式下，必须要根据下游河道的防洪能力，采用相应的分类方式，制定良好的分类预报方式。

3.2 水库的分类预报调度方式分析

一旦下游河道的过流能力较低时，即使发生了下游防洪标准的洪水，水库现有的预报调度方式也无法充分保护周围耕地的安全，对于此种问题，工作人员可以对下流河道的过流能力进行分类，然后制定不同的调洪规则，并且还要设计出能够符合洪水标准的校核方式，并设计出下游以及标准的洪水，一旦洪水结果可以满足泄洪设备的约束，可以确保大坝以及下游防洪工作的安全，此种调洪规则就具有较强的可行性，反之，就为不可行的调度规则。通过此种方式，进行多次的校核以及试算，确定最佳的调度规则以及高汛限的水位值，从而选择最佳的结果。例如，通过分析该水库近年来的洪水，当下游河道的过流能力较小时，可以有效分类预报调度方式，通过分析下游河道的过流能力，然后通过减少最大的安全泄量，可以确保下游的安全。

3.3 水库的改进分类预报方式分析

在采用改进分类调度方式进行洪水调度的过程中，必须要确定好以下几个指标：

1）确定预泄控制水位，以ZC表示。ZC的高低直接决定着水库调度规则的有效性，预泄控制水位越小，则防洪库容也就越大，可以充分保障防洪的安全性，而根据分类预报的调度方式，预泄结束指标可以改进预报调度方式，确定抬高汛限水位，确保水库防洪工作的安全。

2）确定预泄的开始指标，以QC（可回充水量）为代表，预泄开始指标的关键在于具备能够回汛的水位值的预泄阈值，一旦QC或小，则预泄时间也就会较短，无法充分保证洪水可以恢复到原汛限水位，降低水库的兴利效益，而如果QC过大，则预泄时间不足，影响水库的安全。因此，从防洪安全的角度出发，一旦出现了不同频率的洪水，必须保证预泄指标可以回复到控制水位ZC。

总之，为了避免此种现象的发生，需要保证ΔW≥0，ΔW的计算公式为ΔW=Wr-Wn≥0，其中,ΔW为泄水量；Wr为判断泄洪的主要指标，这里采用QC；Wn为安全的预泄水量，如果采用改进分类调度方式，必须要确定ZC和QC，才能确定分类泄洪方式。

4 结语

本文根据具体实例，结合水库降雨以及洪水对应关系，设计出相应的新安江模型，然后对其进行率定验证，从而得出根据预报的降雨信息，并且确定出相应的水库调度方式。总而言之，通过利用净雨预报信息，进行水库防洪调度，不仅可以为水库的调度提供科学合理的支撑，同时对于降低防洪风险也具有重要的意义。