水库大坝运行管理及调度常见问题分析

陈扬沼

（福建省尤溪紫阳水利投资开发有限公司，福建 三明 365100）

0 引 言

随着社会对生态环境的重视以及新能源的开发利用，我国水库大坝数量显著提升，同时水库大坝功能也日趋完善，为我国经济建设与社会发展提供良好助力。水库大坝运行管理及调度工作对于其使用寿命、使用性能以及使用过程中的安全性均产生直接影响。在此背景下，水库大坝运行管理和调度工作中常见问题的研究更具有理论意义和实际应用价值[1]。

1 水库大坝工程概况

尤溪县汶潭水利枢纽工程位于尤溪县梅仙镇上游约4.6km，坝址距尤溪城关9.6km。区内没有活动性断层从工程区通过。近期该区域表现为间歇性的上升运动，工程区区域地质构造相对稳定。库区不存在永久性渗漏、大的塌滑、较严重的浸没及矿产淹没等水库地质问题，水库发生诱发地震的可能性小。尤溪汶潭水利枢纽工程是一项具有灌溉、供水、改善区域水生态环境，兼顾发电等综合利用工程，坝址处流域面积4 525km2。水库正常蓄水位104.00m，死水位103.00m，校核水位106.97m，水库总库容为1 490 万m3，灌溉面积0.09 万hm2，发电厂房装机容量32MW。

根据我国水利工程相关的标准与规范，工程等别为Ⅲ等、中型规模。故相应的建筑物级别分别为：工程的拦河闸坝、灌溉取水泵站与输水管道、水厂取水泵站与输水管道、发电厂房等主要建筑物为3级。灌溉渠道及渠系建筑物等建筑物级别为5 级。泵站及发电厂房的进厂道路按Ⅳ级道路标准进行设计，尤溪县汶潭水利枢纽工程永久建筑物的边坡级别为4 级。工程合理使用年限为50a。

2 水库大坝运行管理及调度常见问题

2.1 管理方面常见问题

2.1.1 水库设施配置落后、维护滞后

当前，大量水库大坝由于建设年代久远，其配套设施与配置已经无法满足现代水利发展要求，部分水库大坝由于缺乏科学的监测技术和先进的通讯设备，造成洪水等紧急状况下无法制定最科学、最及时的应急措施。同时管理体系不完善等原因造成水库大坝年久失修，产生渠道淤塞、漏洞，闸门启闭不灵活等问题，严重时还会出现部分塌陷现象，这些都给水库大坝的运行管理带来隐患，严重影响水库大坝运行安全。

2.1.2 生态环境破坏严重可持续性不足

水质管理是水库大坝运行管理的主要工作内容，而水库周边的生态环境对于水库大坝水质产生直接影响，因此水库大坝运行管理过程中，既要管理水体的安全性与使用情况，同时还要管理水库大坝区域范围内的生态环境。但是由于以往对于生态环境的忽视，部分区域出现污水排放过量等问题，由此导致部分水库大坝周边范围内的生态资源受到严重破坏，形成显著的水体污染问题，严重威胁水生动植物的生存空间与生存环境，同时也对农田灌溉等水利工程形成消极影响[2]。

2.2 调度管理方面常见问题

2.2.1 所采集的水库信息精度较差

水库大坝的主要功能之一就是实现水资源调度。但是基于当前水库大坝应用现状可知水库大坝信息应用过程中问题较为显著，地区的差异性导致水库大坝管理与调度方式都有所差异，同时不同区域的水库大坝信息采集与处理技术、信息交互水平与效益、信息应用性能均有所差异。所以，在水利工程建设过程中产生无法实现水库大坝信息资源共享的问题。

2.2.2 对水库泄流过程产生影响的因素较多

考虑水库泄流过程中的影响因素相对繁杂，因此在实际水库大坝调度过程中，如果实施泄流处理过程中缺乏快速有效的信息交互方式，将影响水库大坝整体调度管理性能。不同的水库大坝建设于不同区域和不同的时间，因此针对水库大坝难以实现协调发展，同时不同水库大坝间的通讯设施建设也无法有效建立沟通[3]。

3 水库大坝运行管理及调度措施

3.1 运行管理措施

3.1.1 大坝安全检查

安全检查是水库大坝运行管理的主要组成部分，对于水库大坝的运行安全、防汛生产以及大坝注册等产生积极影响。水库大坝安全检查通常分为三个检查级别，分别是日常巡检、年度详查与定期整体检查，各级别的检查工作内容等如表1～表3所示。

表1 日常巡查工作主要内容

表2 年度详查工作主要内容

表3 定期整体检查工作主要内容

日常巡查是水库大坝安全检查工作的基础，巡查过程中，需关注水库大坝表层的沉降情况，如产生沉降，需明确沉降问题形成的原因；检测水库大坝中各类排水系统与检测系统等设备。

3.1.2 大坝运行风险评估

定期对水库大坝运行风险进行评估，基于风险评估结果，分析对水库大坝运行造成风险的主要因素，针对这些风险因素进行整改修缮，能够有效降低水库大坝运行风险，保障水库大坝运行过程中安全性。

水库大坝运行风险评估主要分为两个环节：

第一个环节是运行风险评估指标体系构建环节，此环节中共选取自然系统生产力、陆生生物、水生生物、水土流失、水文情势、水质与移民安置七个指标分析水库大坝建设、运行过程中可能产生的风险，由此构建水库大坝运行风险评估指标体系。

第二个环节是运行风险评估模型构建环节，此环节中采用模糊综合评价方法构建评价模型，输出风险评估结果，实现水库大坝运行风险评估目的。具体评估步骤过程如下。

1）构建水库大坝运行风险评估指标集合。

依照水库大坝运行风险评估指标体系，确定评估指标集合U=(u1，u2，···，up)，其中u1和p分别表示水库大坝运行风险评估指标和指标数量。

2） 构建水库大坝运行风险评估等级标准集合。

以v=(v1，v2，···，vm)表示水库大坝运行风险评估等级标准集合，其中m表示评估标准等级个数。

3）实施单因素评估，建立式（1）所示的模糊关系矩阵R：

式（1）中，rij表示风险评估指标ui具有风险评估等级vj的水平，也就是ui对vj等级模糊子集的隶属度，且0＜rij＜1。

4）利用层次分析法计算相同层内不同指标的权重集A=(a1，a2，···，ap)。

5）构建式（2）所示的模糊综合评估模型，获取水库大坝运行风险评估结果。

式（1）中，bi可通过A与R的第i列运算得到。

3.2 大坝调度措施

水库大坝调度的基本原则为：以保障枢纽工程安全为基础，依照整体重于局部、防洪重于兴利的调度原则，分析水库大坝建设目标与经济收益主次关系，进行整体安排、统一调度，将灾害所带来的危害控制在最低水平，同时最大限度提升效益。

水库大坝调度的主要依据为：依照通过审批的调度计划，参考当前水库大坝工程现状，分析未来短时间内气象信息，实现科学化控制。

针对水库大坝无法实时监测的问题，搭建自动化观测工程，该工程内包含两个主要系统，分别是自动监测系统（主要用于监测水库大坝内部、变形与扬压力）和静力水准系统（主要用于监测水库大坝垂直与倾斜位移）。

基于水库大坝调度的基本原则与主要依据，利用自动化观测工程，在下闸蓄水后，设定如下防洪调度方案：

1）汛期，水库运行控制水位为103.0～104.0m。

2）当入库流量＜500 m³/s，控制水位在正常蓄水位 104.0m（含）以下运行；在合理安排发电的同时，按照水情和泄水闸门启闭程序随时调整闸门开启孔数和开度，按“来多少，泄多少”原则进行泄洪。

3）当预报入库流量将＞500m³/s 时，调整闸门开启孔数和开度，逐渐加大泄流量，把闸前水位降低至103.5m 运行。

4）当入库流量开始＞500m³/s 时，预报入库流量将＞1 000 m³/s 时，调整闸门开启孔数和开度，逐渐加大泄流量，把闸前水位降低至103.0m 运行。

5）当入库流量继续增大时，逐步加大闸门开度，直至闸门全开泄洪。

6）当水库水位从最高调洪水位逐步回落，入库流量开始＜500m³/s 时，适时调整闸门开启孔数和开度，按库位不超过104.0m 控制运行。

4 结 论

水库大坝运行管理及调度十分关键，其管理水平既影响水库大坝运行过程中的安全性能，同时还对于防灾减灾具有重要意义。因此在水库大坝运行管理及调度过程中，必须针对常见问题提出针对性解决方案，由此确保水库大坝安全运行，发挥最大化效益。