水庫運行及調度管理研究

2014-02-24 08:42:29王冶志

水利規劃與設計 2014年11期

王冶志

（東港市鐵甲水庫管理處遼寧東港 118300）

水庫運行及調度管理研究

王冶志

（東港市鐵甲水庫管理處遼寧東港 118300）

通過對鐵甲水庫整體情況的介紹及水庫多年運行積累的資料和經驗，總結適合水庫科學管理和調度的有效方法，解決了水庫防洪和興利蓄水的矛盾，最大限度的發揮水庫效益，造福于民。

水庫運行分析規律科學管理與調度

1 概況

鐵甲水庫是一座擁有2.43億m3庫容的大型水利樞紐工程，設計標準為0.5%頻率，校核為千年一遇，興利庫容1.69億m3。庫區以上有無數條小河分別注入佛老﹑板石河兩大支流，并于壩址以上120m處匯合，后經由柳林河匯入鴨綠江，全長約50km，流域面積361km2，壩址以上河道長度27.4km，集雨面積241km2，占全流域的2／3。多年平均徑流量14165萬m3，多年調節系數0.95，凈調節水量1.8億m3，多年平均降雨量1050mm。

水庫運行50多年來，不斷積累氣象及水文資料，分析降雨和洪水出現的規律，確定相應的洪水調度原則，科學調度合理運用，較恰當地處理了原規劃設計中不適應現實運用問題、水庫與下游防洪目標安全之間的問題、防洪安全與興利蓄水之間的問題。

2 統計分析來水資料，搞好水情預報

2.1 建立降水與入庫水量相關方程

以年降水p為縱坐標，年入庫水量W為橫坐標，建立直角坐標系，點繪對應年份的p、W各點，視其各點趨勢，擬合曲線，用回歸分析的方法導出P-W相關關系方程。

P-W相關關系方程見表1：

表1 P—W相關關系

其中：

W — 入庫水量萬m3

P — 實測降雨量mm

用月降水與月入庫水量作各月降水與入庫水量之間的相關方程，方法同上。

2.2 利用歷史資料作水庫豐枯趨勢預報，估計降水量及入庫水量

2.2.1 用歷年年降水資料作時間序列曲線，預測豐枯趨勢及年降水量，估計年入庫水量

以降雨Y為縱坐標，在降雨均值Y處作水平射線為橫坐標T，點繪歷年年降水值，連接相鄰年份兩點，形成Y-T曲線，見圖1。

圖1 Y—T曲線

在Y-T曲線，用相似形法，等周期法等估算降水量，算出距平值，從而預測出水庫年豐枯趨勢，其中：

R>0.55為豐水年；R<0.45為枯水年；0.45≤R≤0.55為平水年。同時根據年降水～入庫水量相關方程，算出入庫水量，制定年度來水蓄泄計劃。

2.2.2 由歷年月降水量資料，作時間序列曲線，預測年豐枯趨勢及各參數，方法同上

估算出各月降水量，預測出各月豐枯趨勢，據月降水～入庫水量相關方程算出各月入庫水量，然后將各月降水和入庫水量匯總成降水和年入庫水量再分析結果比較，重新核定其預測結果。

2.3 根據天氣預報，利用降水與入庫水量關系方程作洪水預報

利用氣象部門的年降水預報和已導出的關系方程，估算出入庫水量，并算出距平值，預測豐枯趨勢。

利用氣象部門的各月降水預報和對應的關系方程，估算出各月的入庫水量，匯總后再進行比較，決定預測值。

3 采用預蓄預泄、科學調度、實現多年調節目標

3.1 作降雨徑流相關圖及經驗單位線，調度來水與供水

收集歷史發生的洪水資料，取其流域平均降水量，前期影響雨量，入庫洪水總量及其在時間上的分布，以前期影響雨量 PA為參數，作出洪水的流域平均降雨量P和它所產生的徑流量R之間的經驗相關曲線，見圖2。

圖2 流域平均降雨量和徑流量經驗相關曲線

根據圖2就可以算出來水量W=R*S(集雨面積)。取一次歷時短、流域降雨較平均的降雨過程，在壩址處測其洪水入庫過程，割去基流，得到一條地面徑流過程線，然后將其流量值乘以10/Y，即可得到理想的單位過程線，根據多次降雨情況，總結推出了3條不同降雨條件下的單位線，見表3。實踐證明基本適合本流域的普遍情況。

表3 經驗單位線及百分率表

經驗單位線的導出，方便了水庫的控制運用，同時改變了原設計過程線，解決了原水庫規劃設計中不適應現實運用的問題。

3.2 錯峰避潮，解決興利與防洪間的安全問題

據史料記載，1937年，大河曾發生過2300m3 /s的洪峰，洪水為患。自建庫以來，水庫經受了數次大洪峰的考驗，入庫流量超過600m3/s的洪水就有8次，1996年，庫區連降暴雨，入庫流量高達1127.7m3/s，水庫工作人員及時分析水情，在上級主管部門的領導下，合理調度，將洪峰流量削減為24m3/s的下泄流量，從而化湍為緩，削減了洪峰98%，既保證了水庫的安全，又避免了下游人民的財產損失，同時預蓄了0.5億m3的水，棄水發電，創造了客觀的經濟效益。在40多年的運用中水庫調蓄了多次較大的洪水，且據下游鴨綠江的潮汐及河道的組合流量，適時調整泄洪流量，避免了災害的發生。

由于灌溉大量用水，一般年份到7月20日水庫達到年度最底水位，騰出庫容0.5億m3，充分利用這個有利條件作為防洪庫容，增加水庫自身的抗洪能力，此時，庫區普降270mm雨不可泄洪。7月20日～8月10日是水庫的主汛期，這期間，視水庫前期來水及降雨情況，根據天氣短期預報和水庫自己氣象觀測資料分析，決定棄水發電或蓄水興利，保證工農業用水。

3.3 合理調度，解決水庫防洪安全與興利蓄水之間的矛盾

本流域的洪水季節性較強，每年的洪水多半發生在7～8月份，因降水日多，前期影響雨量大，降水匯成徑流的比例大，洪水出現頻率尤甚，相對應的6、9月份降水日較少，大洪水出現的機率小，蒸發損失大，前期影響雨量小，威脅性亦小。據此將主汛期定在7月20日～9月10日，通過調洪驗算將限制水位定在86.60m，8月11日～9月10日為末汛，限制水位定在80.00mm，以后水庫按正常高水位89.10m蓄水，以保證下年灌溉用水。

多年來，利用分期抬高限制水位和預蓄預泄的方法，在一次降水過程結束后，蓄其洪水過程的尾水，使水位適當超過限制水位，充分保證下個時期的水位能夠達到預設值，從而保證興利用水的需要。

4 采用計算機管理，提高工程管理測報技術

隨著社會的發展科學的進步，經過多方的努力，在上級主管部門的領導下，水庫建立了水情測報自動化系統工程，系統中，設2個遙測雨量站，1個有線雨量站和1個中心控制室，各雨量站自動接收信息和傳輸信息到中心控制室，中心站采集信息后，輸入計算機，由計算機通過產匯流計算，導出入庫洪水過程線，由調洪演算，確定水庫是否蓄泄，該系統既可以作洪水和興利調節，同時可進行資料整編、數據庫及各種計算，操作方便，計算快捷。