某水庫工程汛期運(yùn)行管理探討

陽海英

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司　安徽合肥　230011）

某水庫工程汛期運(yùn)行管理探討

陽海英

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司安徽合肥230011）

我國是水利資源大國，同時(shí)也是水害的高發(fā)國。由于水資源地域上的不平衡，我國長江、黃河等地經(jīng)常發(fā)生洪水災(zāi)害。所以對(duì)于我國來說，水庫工程的汛期運(yùn)行管理就非常重要，特別是汛期的運(yùn)行調(diào)度，是水庫管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)于此，本文研究水庫工程運(yùn)行管理的方法，探討如何把水庫的汛期當(dāng)做一種資源進(jìn)行調(diào)度，從四個(gè)方面進(jìn)行分析，提高我國對(duì)于洪水的防治能力，同時(shí)更好的利用水資源。

水庫工程；汛期運(yùn)行；管理

前言

充分利用水資源是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，把洪水控制轉(zhuǎn)向洪水管理，是我國水利管理的一大突破。水庫工程的汛期管理關(guān)鍵點(diǎn)在于汛限水位設(shè)計(jì)運(yùn)行、水庫汛末蓄水、防洪調(diào)度、人為活動(dòng)等進(jìn)行全面的控制。這一管理工程復(fù)雜多變，管理因素眾多，同時(shí)不同的水庫相應(yīng)的建設(shè)工程也不一樣。面對(duì)這一情況，需要我們認(rèn)真分析水庫的現(xiàn)實(shí)因素，總結(jié)出具有普遍指導(dǎo)意義的水庫汛期管理方法。

1　某水庫工程汛期分期管理

汛期指的是河水在一年中顯著上漲的時(shí)期，非常容易發(fā)生洪水。對(duì)于我國而言，一般都是因?yàn)榱饔騼?nèi)的季節(jié)性變化引起的降水或者是冰雪融化造成的。我國的河流主要補(bǔ)水源是雨水、冰雪融水和地下水，雨水是最重要的補(bǔ)給。不同的地區(qū)，汛期也是不一樣的。我國是明顯的大陸季風(fēng)氣候，造成我國汛期季節(jié)性相當(dāng)明顯。本文所研究的水庫，6～10月份的徑流量占全年的73%，擔(dān)著時(shí)發(fā)電量僅為50%，所以要在汛期洪水防制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分期調(diào)度的管理方式。其中的重點(diǎn)是如何進(jìn)行汛期的劃分。

由于每年的季節(jié)性降雨是不統(tǒng)一的，所以分期限水的方案并不統(tǒng)一，對(duì)于方案的選擇以最優(yōu)性為標(biāo)準(zhǔn)。在這一過程中，首先要對(duì)汛期調(diào)度進(jìn)行演算，分析其中的風(fēng)險(xiǎn)，其次要模擬實(shí)測(cè)長系列資料得到的時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)率，風(fēng)險(xiǎn)率不可超出水庫原有的設(shè)計(jì)條件。模擬和優(yōu)化技術(shù)是現(xiàn)代水庫調(diào)度的基本技術(shù)。優(yōu)化技術(shù)可以確定最優(yōu)的調(diào)度路線，模擬技術(shù)可以確定邊界條件，實(shí)時(shí)根據(jù)調(diào)度的規(guī)則進(jìn)行調(diào)度，能夠精確的模擬出實(shí)際的調(diào)度過程，以便在實(shí)際的汛期管理中為管理者提供數(shù)據(jù)支持和決策建議[1]。以最大化的提高汛期資源為目標(biāo)，同時(shí)保證水庫的防汛安全為目標(biāo)。水庫方面分析了以下方面：水庫的發(fā)電量、淤泥、洪水風(fēng)險(xiǎn)等。決定在10月上旬來水量超過22000m3/s的下限控制流量時(shí)，推遲蓄水兩旬。在10月中旬末以后進(jìn)行蓄水，增加排沙期，減少水庫的泥沙淤積量。根據(jù)整體流域的情況，防汛計(jì)劃是在汛期，水庫的防洪庫容221.5億m3，能夠防治百年一遇的洪水，保障整個(gè)河段在遭遇特大洪水時(shí)能夠行洪安全。同時(shí)規(guī)劃整個(gè)汛期的分紅量，減少分洪的損失。防洪調(diào)度規(guī)則如下：20年一遇以下的洪水以控制水位43.5～44.5進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度；20～100年一遇的洪水控制水位44.5～45m進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度；100年一遇及以上的洪水控制水位45m，同時(shí)補(bǔ)償市區(qū)最大流量不超過80000m3/s。對(duì)這一流域進(jìn)行防洪的補(bǔ)償調(diào)度與流域以上游來水為主的典型洪水相適應(yīng)，可操做性好。整個(gè)水庫的庫容分成三份，第一部分100億m3，對(duì)兩個(gè)分洪量相對(duì)較少的地區(qū)進(jìn)行防洪補(bǔ)償，第二天部分為85.5億m3，作為流域的防洪補(bǔ)償，最后一部分為36億m3，對(duì)流域的特大洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2　某水庫工程蓄水動(dòng)態(tài)管理

對(duì)水庫工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理主要是以預(yù)報(bào)信息為基礎(chǔ)，在分期汛限水位的基礎(chǔ)上發(fā)掘水庫的潛力。實(shí)現(xiàn)這一目的，首先要建造水庫防汛風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)度模型，分析在調(diào)度的過程中可接受的風(fēng)險(xiǎn)，以及風(fēng)險(xiǎn)的判斷方法。同時(shí)分析實(shí)時(shí)調(diào)度和傳統(tǒng)汛限水位的關(guān)系，以通過調(diào)度耦合傳統(tǒng)水位控制和分期汛限水位建立機(jī)遇約束機(jī)制，對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度的防洪風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與控制。水庫防洪風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)度模型如圖1。

圖1　水庫防洪風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度

實(shí)時(shí)進(jìn)行水庫的調(diào)動(dòng)，雖然提高了水庫運(yùn)轉(zhuǎn)管理的靈活性，但是所面臨的風(fēng)險(xiǎn)和參變因素也相應(yīng)的增加，所以必須對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的程度和價(jià)值進(jìn)行度量，分析風(fēng)險(xiǎn)的可接受水平。同時(shí)要考慮到，調(diào)度末水位是后續(xù)時(shí)段調(diào)度的起調(diào)水位，每個(gè)調(diào)度水位對(duì)應(yīng)著不同的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)度期后續(xù)的來水情況是不可控個(gè)的，所以要調(diào)度期以后的風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)該進(jìn)行管理。

為了確保對(duì)預(yù)報(bào)信息的充分利用，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的防范，還要加入兩項(xiàng)機(jī)遇約束，利用預(yù)報(bào)控制調(diào)度期內(nèi)實(shí)時(shí)防洪風(fēng)險(xiǎn)在限定的范圍內(nèi)；調(diào)度末水位可以滿足抵御后續(xù)洪水的能力[2]。在該水庫的風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度過程中，假定任意時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)相等，根據(jù)防洪風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)度模型分析，水庫的汛限水位控制域可以使用水庫風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度的規(guī)則，在洪水來臨之前降低汛限水位。在整個(gè)管理過程中，以實(shí)際測(cè)量值替代預(yù)報(bào)均值，并引進(jìn)預(yù)報(bào)誤差這一變量，確定了以下管理流程：在來水較小時(shí)，根據(jù)預(yù)見期為3d的水文預(yù)報(bào)，把水位的動(dòng)態(tài)提高到135m以上運(yùn)行，在約束條件下，根據(jù)可能出現(xiàn)的防洪風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行具體數(shù)值的調(diào)節(jié)，并進(jìn)行一定的預(yù)泄。在預(yù)報(bào)洪峰到來時(shí)，水庫以低水位運(yùn)行，庫容預(yù)留較大。洪水末期，水庫以退水部分抬高水位，增加發(fā)電量。通過對(duì)1887年到現(xiàn)在的洪水分析，這一方法可以把防洪風(fēng)險(xiǎn)控制在2.46×10-4。

3　某水庫閘門泄洪管理

在整個(gè)水庫工程的汛期運(yùn)行管理過程中，閘門的最優(yōu)控制是工程中的難點(diǎn)問題，這是因?yàn)樵趯?shí)際的水庫調(diào)度中，控制因素非常的多，這些因素會(huì)造成優(yōu)化調(diào)度結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果發(fā)生偏差。這其中還涉及到閘門的對(duì)稱開啟、開度與某一尺寸構(gòu)成倍數(shù)關(guān)系等。在該水庫的汛期管理中，對(duì)于泄洪時(shí)閘門的開啟具有以下幾項(xiàng)：①住閘門運(yùn)用水位在135～180m之間，由中間向兩邊均勻間隔對(duì)稱開啟，關(guān)閉時(shí)與開啟程序相反；②導(dǎo)流底孔在水位到達(dá)140m時(shí)運(yùn)用，在中間向兩側(cè)開啟的同時(shí)，盡快開啟來兩側(cè)測(cè)的3個(gè)邊孔；③排沙孔在水位到達(dá)135～150m時(shí)運(yùn)用；④廠房在最低水位到達(dá)135m時(shí)運(yùn)行，機(jī)組發(fā)電的最低水位是61m；⑤進(jìn)行泄洪時(shí)，首先由電站投產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行過流，如果達(dá)不到泄量要求，就開啟深孔泄洪。如果還是沒能達(dá)到要求，再開啟導(dǎo)流底孔進(jìn)行泄洪。

在洪峰來臨之前，先進(jìn)行一定的預(yù)泄，清空水庫的庫容，在限定條件下，水庫的最低水位可降到133m。如果洪水較大，出庫量維持在70000m3/s左右，最大限度的進(jìn)行削峰[3]。在洪水退水時(shí)，出庫量和入庫量的保持相同，防止水位的升高，減少下游的損失，同時(shí)利用高水頭發(fā)電。當(dāng)來水小于下游河道的安全洪流時(shí)，水庫按照下游河道的安全行洪量進(jìn)行泄洪，同時(shí)調(diào)整洪末水位到汛限水位。

4　人員管理

人員管理也是水庫汛期運(yùn)行的重要方面，只有對(duì)人員進(jìn)行優(yōu)化的配置，才能做好汛期的管理工作。在汛期檢查期間，安排工作人員駐守大壩，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行測(cè)量儀器的看護(hù)與監(jiān)督。每天檢查溢洪道閘門、高邊坡、大壩沉縫等，檢查完后進(jìn)行表格的填寫，并進(jìn)行簽名。記錄有關(guān)水位變化、建筑物異常的情況，詳細(xì)的填寫發(fā)生的時(shí)間、部位、參檢人員的名單等。在日常的工作中，做好職員的培訓(xùn)教育工作，對(duì)工作人員進(jìn)行機(jī)械操作和應(yīng)急情況的考核，以便在汛期來臨后工作人員能夠熟練的處理各種意外情況。同時(shí)，要做好對(duì)內(nèi)的通訊聯(lián)絡(luò)工作，在汛期期間，實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)值班制，以便從整體上對(duì)水庫進(jìn)行管理。相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)要保持24h都能進(jìn)行聯(lián)系。

同時(shí)，在實(shí)際的工作中，我們還要注意人類活動(dòng)對(duì)于水庫汛期管理所造成的影響。比如大氣化學(xué)成分的變化、毀林造田、土地利用的變化等。

5　結(jié)語

本文介紹了有關(guān)水庫汛期運(yùn)行管理的四個(gè)方面，以先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)水庫的管理進(jìn)行優(yōu)化。把對(duì)于洪水的預(yù)防，提高到管理的高度，有利于我們合理的利用水資源，同時(shí)保證汛期洪水防治的順利進(jìn)行。由于本文針對(duì)性較強(qiáng)，廣大水庫管理者可以根據(jù)自身情況進(jìn)行相應(yīng)的借鑒。

[1]王德文.基于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的水庫汛期運(yùn)行水位控制方法研究[D].武漢大學(xué)，2004.

[2]葛懷鳳.基于生態(tài)-水文響應(yīng)機(jī)制的大壩下游生態(tài)保護(hù)適應(yīng)性管理研究[D].中國水利水電科學(xué)研究院，2013.

[3]蘇學(xué)靈.混合式蓄能水電站優(yōu)化調(diào)度與風(fēng)險(xiǎn)分析方法及應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2010.

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2015-9-2