碧流河水庫預(yù)報(bào)調(diào)度方式研究

于萬濤 伏世紅 陳傳洋

(大連市水利建筑設(shè)計(jì)院， 遼寧 大連 116021)

碧流河水庫預(yù)報(bào)調(diào)度方式研究

于萬濤 伏世紅 陳傳洋

(大連市水利建筑設(shè)計(jì)院， 遼寧 大連 116021)

本文針對(duì)碧流河水庫原汛限水位“靜態(tài)控制法”所造成洪水資源浪費(fèi)問題，以及上游玉石水庫攔截徑流使碧流河水庫供水能力降低的實(shí)際情況，重點(diǎn)研究碧流河水庫汛限水位設(shè)計(jì)與應(yīng)用理論、方法，為建立汛限水位設(shè)計(jì)與控制的新理念及充分利用洪水資源奠定基礎(chǔ)。將洪水預(yù)報(bào)總量作為改變水庫泄流方式的判別指標(biāo)，提高水庫的汛限水位，增加洪水資源的利用率。

調(diào)度； 預(yù)報(bào)； 水庫； 控制

1 項(xiàng)目概況

碧流河水庫是大連市最大水庫。水庫壩址以上控制面積2085km2，水庫主壩由堆石壩、混凝土重力壩、瀝青混凝土心墻土壩三種壩型組成。最大壩高53.5m，壩頂長(zhǎng)708.5m，總庫容9.34億m3，水庫洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為10000年一遇。原設(shè)計(jì)汛限水位68.10m，正常高水位69.00m，設(shè)計(jì)洪水位71.00m，校核洪水位72.60m。

碧流河水庫建庫初期洪水調(diào)度規(guī)劃方式主要是依據(jù)水庫水位的變化而確定，沒有考慮洪水預(yù)報(bào)與降雨預(yù)報(bào)。隨著水庫流域水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)與穩(wěn)定運(yùn)行、氣象信息收集與分析手段的改進(jìn)、流域洪水預(yù)報(bào)與降雨預(yù)報(bào)水平的提高，具備了修改原防洪調(diào)度規(guī)劃方式的基本條件。根據(jù)碧流河水庫的實(shí)際狀況，本文提出修改防洪調(diào)度規(guī)劃方式，主要將洪水預(yù)報(bào)總量作為改變水庫泄流方式的判別指標(biāo)，在滿足原規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，確定水庫預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)劃方式，提高水庫的汛限水位，增加洪水資源的利用率。

2 水庫預(yù)報(bào)調(diào)度方式

根據(jù)水庫以上流域?qū)嶋H發(fā)生降雨的預(yù)報(bào)凈雨量，推求凈雨過程，設(shè)計(jì)水庫的水庫預(yù)報(bào)調(diào)度方式。

由于流域內(nèi)尤其是壩址以上雨量站分布比較均勻，所以設(shè)計(jì)降雨量及雨量過程采用各站平均值。根據(jù)碧流河水庫降雨徑流相關(guān)圖，水庫Wm=120mm，在圖中讀點(diǎn)，即可將降雨過程轉(zhuǎn)化成凈雨過程。

根據(jù)預(yù)報(bào)的凈雨總量，判斷洪水量級(jí)，確定水庫的泄流方式。通過對(duì)不同頻率洪水過程的調(diào)節(jié)計(jì)算，確定水庫預(yù)報(bào)調(diào)度方式：

a.水庫以上流域未產(chǎn)生凈雨前，庫水位必須降至防洪限制水位。不允許隨意降低水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。

b.洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)的判別，是按照1h前累計(jì)凈雨量的大小來判別。

c.最低水位的確定。由于可能產(chǎn)生凈雨量計(jì)算的誤差，從而使水庫出現(xiàn)“超泄”危險(xiǎn)，所以根據(jù)凈雨量的大小來限定庫最低水位。這一指標(biāo)的選取將在調(diào)洪計(jì)算中進(jìn)行。

d.水庫上游防洪目標(biāo)和指標(biāo)，與原有調(diào)度原則相同。

e.水庫下游防洪目標(biāo)和指標(biāo)。

下游防洪目標(biāo)和指標(biāo)采用凈雨總量與水位同時(shí)控制，并取其大值。為了盡量減少下游損失，同頻率控制最大泄量略小于原設(shè)計(jì)值，詳見表1。

f.關(guān)閘控制時(shí)間。當(dāng)所知壩址以上控制面積內(nèi)累計(jì)凈雨量與累計(jì)下泄水量的差值小于40mm時(shí)，閘門關(guān)閉，通過調(diào)節(jié)泄流量，保證穩(wěn)定的汛限水位。

表1 水庫下泄流量控制運(yùn)用

3 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

3.1 水位—泄量曲線的選擇

水庫原設(shè)計(jì)水位—最大泄量曲線詳見表2。

表2 水位—最大泄量曲線

3.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

調(diào)洪計(jì)算中最低水位的選擇是按照凈雨量的大小來判別的。初定：當(dāng)流域內(nèi)平均凈雨量小于40mm時(shí)，按水位控制泄流，要求來水量等于泄水量，即保持汛限水位不變。當(dāng)凈雨量大于40mm時(shí)按表3執(zhí)行。為了保證供水安全將水庫最低水位定為68.10m，即原防洪限制水位。

表3 最低水位控制

調(diào)洪成果詳見表4。

4 防洪限制水位的確定

由調(diào)洪計(jì)算過程可知，在其他條件不變的前提下，防洪限制水位的高低對(duì)各頻率洪水的最高洪水位影響很小。主要考慮浸沒或淹遷因素，將防洪限制水位選擇在69.00m以下。要求水庫水位不小于原防洪限制水位的情況下，提高防洪限制水位為69.00m，同時(shí)適當(dāng)減小了下游防洪壓力。僅10年一遇洪水的洪水位比原設(shè)計(jì)高出0.05m，其持續(xù)過程較短，對(duì)水庫影響不大。

表4 調(diào)洪成果

但是，如表3、表4所示，對(duì)于各最低水位對(duì)應(yīng)限定的累計(jì)凈雨量而言，其對(duì)各頻率洪水的最高洪水位影響較大。經(jīng)過綜合分析，確定的各參數(shù)是合理的。各主要頻率最高洪水位均小于并接近原設(shè)計(jì)最高洪水位。

因此，按照該次研究論證擬訂的調(diào)洪原則，水庫采用69.00m防洪限制水位是合理、可行的。

5 水庫控制運(yùn)用方案

根據(jù)該次采用新的調(diào)洪原則，對(duì)于碧流河水庫今后的控制運(yùn)用有如下要求，具體見表5。

表5 水庫控制運(yùn)用參照

注 1.關(guān)閘控制時(shí)間同調(diào)洪原則第6項(xiàng)。

2.當(dāng)起始水位小于防洪限制水位69.00m時(shí)，其庫容差值需折算成凈雨量，并在累計(jì)凈雨量中扣除。

3.當(dāng)3h洪量大于前3h洪量時(shí)，認(rèn)為洪水過程開使，此時(shí)開始計(jì)算累計(jì)下泄總量。

6 復(fù)核分析成果

水庫建成至今發(fā)生了兩次較大的洪水，即1985年和1994年大洪水，洪水過程均呈現(xiàn)“峰高量大”的特征，尤其是1985年洪水，不僅來水量大且集中，其匯流時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常值。所以該次設(shè)計(jì)將按照新的調(diào)洪原則對(duì)兩次已發(fā)生的洪水進(jìn)行調(diào)洪檢測(cè)。各特征年洪水特征值詳見表6，調(diào)洪計(jì)算成果詳見表7。

表6 各特征年洪水特征值

表7 各特征年調(diào)洪成果 單位：m

該次采用的調(diào)洪原則通過對(duì)1985年及1994年實(shí)際降雨及洪水過程的檢驗(yàn)，只有1985年超過按原設(shè)計(jì)調(diào)洪原則計(jì)算出的最高洪水位，高出0.13m，分析其原因，主要是因其匯流時(shí)間比一般情況較短，所以帶有一定的偶然性，所以這一檢測(cè)成果還是可以滿足要求的。

[1] 大連理工大學(xué)，國(guó)家防汛抗旱總指揮辦公室.水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方法及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1996.

[2] 孫秀玲.水庫汛限水位過程線確定方法分析研究[J].海河水利，1998(1)：10-12.

Research on forecast scheduling mode in Biliu River Reservoir

YU Wantao, FU Shihong, CHEN Chuanyang

(DalianWaterConservancyConstructionDesignInstitute,Dalian116021,China)

In the paper, the flood limit water level design of Biliu River Reservoir, application theory and methods are mainly studied aiming at the problem of flood resource waste caused by original flood limit water level ‘static control method’ in Biliu River Reservoir and the Situation of lowering water supply ability in Biliu River Reservoir by intercepting runoff in upstream Yushi Reservoir, thereby laying foundation for establishing new concepts of flood limit water level design and control as well as utilizing flood resources sufficiently. Flood forecast total quantity is regarded as judgment indicators to change reservoir discharge mode, improve flood limit water level of the reservoir and increasing the utilization efficiency of flood resources.

scheduling; forecast; reservoir; control

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.020

TV697

A

1005-4774(2017)03- 0078- 03