洪量預報在典型串聯日調節水庫洪水調度決策中的應用

胡應權(貴州烏江水電開發有限責任公司 水電站遠程集控中心，貴州 貴陽 550002)

洪量預報在典型串聯日調節水庫洪水調度決策中的應用

胡應權(貴州烏江水電開發有限責任公司 水電站遠程集控中心，貴州 貴陽 550002)

為確保防洪安全，需對烏江梯級水電站水庫實施聯合優化調度。介紹了烏江梯級思林、沙沱電站具有大區間日調節水庫的特征，分析出開展調度工作的原因。闡述了洪水調度的制約因素，強調洪量預報法在快速決策中的作用，并進行了應用分析及實例驗證。研究表明，洪量預報在具有防洪任務的典型串聯日調節水庫遭遇持續性強降水時，對縮短洪水預見期、作出快速決策和預警方面成效顯著，是一種行之有效的重要預報方法。

串聯日調節水庫;防洪決策;洪量預報;思林水電站;沙沱水電站;烏江流域

貴州烏江水電開發有限責任公司(以下簡稱“烏江公司”)在貴州境內烏江流域干流上共開發了7座梯級電站，其中思林、沙沱兩座是烏江干流第6、7級電站，二者首尾相連，是典型串聯日調節水庫。兩座電站以發電為主，兼顧航運，并聯合承擔沙沱庫區思南縣城及塘頭糧產區的防洪任務。

在主汛期，暴雨集中、匯流迅速，洪水峰高量大，如果在上游梯級電站群同時遭遇大洪水，其流量、洪峰預報難度較大。同時，受調節庫容小及下游防洪任務制約，要兼顧好發電效益及蓄水要求，洪水調度決策壓力也較大。此外，在實時調度時，調度過程復雜且花費時間太長，泄洪決策過慢。特別是沙沱電站泄洪不及時，將壅高庫水位，如發生后續洪水及全流域性洪水，防洪局面十分被動，甚至會出現“小洪水大災情”的現象。

近年來的烏江梯級水電站水庫聯合優化調度實踐表明，在日調節水庫分布多的梯級水電站群大洪水調度中，洪量預報法是快速決策水庫洪水調度的重要方法之一。

1 電站特征

1.1 典型大區間日調節水庫

思林電站距上游構皮灘電站(多年調節水庫)89km，構皮灘至思林流域面積為5 300km2，水庫死水位為431m，正常高水位為440m，調節庫容為3.17億m3；在主汛期(6～8月)，防汛限制水位為435m，調節庫容為1.32億m3。電站裝機容量為4×262.5MW，1d滿發電水量為1.55億m3。

沙沱電站距上游思林電站115km，思林至沙沱流域面積為6 000km2，水庫死水位為353.5m，正常高水位為365m，調節庫容為2.87億m3；在主汛期(6～8月)，防汛限制水位為357m，調節庫容為0.77億m3。電站裝機容量為4×280MW，1d滿發發電水量為1.69億m3。

1.2 暴雨特征

在主汛期(6～8月)，思林、沙沱流域同處烏江流域暴雨中心，降雨占全年50%，大暴雨多發生在6～8月，2座電站同時遭遇大暴雨幾率高。

思林、沙沱電站洪水峰高量大，陡漲陡落，一次暴雨持續時間一般為1～3d，1d以內暴雨強度最大，洪峰主要由1d暴雨造成，洪峰持續時間一般為3～4h。2座電站一次洪水過程分別集中在3d和4～7d洪水過程線內；如果遭遇2～3d暴雨，2座電站洪水過程分別集中在5～7d和7～15d洪水過程線內。

1.3 下游防洪標準低

思林、沙沱電站均以發電為主，兼顧下游防洪、灌溉、航運及配合長江防洪任務的要求。思林電站距下游思南縣城及塘頭糧產區20km，縣城在兩岸依山而建，臨江帶人口密集，防洪標準低，縣城人口為7萬人；沙沱電站距下游沿河縣城7km，縣城在兩岸沿江修建，城鎮人口為15萬人。塘頭糧產區防洪標準為2a一遇洪水，洪峰流量為9 320m3/s；思南縣城及沿河縣城防洪標準按10a一遇和20a一遇洪水設防，洪峰流量為13 900m3/s和17 200m3/s。

2 洪水調度制約因素

(1) 洪峰流量預報難度大。思林、沙沱電站洪水匯流快、流程短，洪水過程線尖瘦，洪峰持續時間短，區間內小水電較多，大洪水時受上游水庫洪水調度影響較大，給入庫流量及洪峰流量預報帶來較大難度。

(2) 洪水調度過程復雜。兩座電站洪水調度由烏江梯級水電站群遠程集中控制中心(簡稱“烏江集控”)負責。在洪水調度期間，烏江集控聯系各相關單位，從收集水雨情、作出方案、上報領導決策，到下達操作命令和執行，以及通知下游做好防汛準備等一系列過程，花費時間過長。

(3) 泄洪對發電出力的影響。思林、沙沱2座電站發電水頭范圍小，滿發電水位要求高，分別為434.5m和358.8m，接近或超過汛限水位。在滿發流量時，水頭損失大，均超過2m，低水位下泄洪水頭損失更大，兩座電站在泄洪時最大損失負荷分別為520MW和200MW。因此，從發電效益考慮，在小洪水調度時，一般考慮在兩座電站較高水位下開閘。

3 洪量預報的作用

洪量預報是指某一集水區域(或流域)降雨后，在一定時段內累計降雨與集水流域面積的乘積，得到降水總量，再乘以產流系數，算出降雨洪量，再將洪水進行逐日分配的過程。在洪量預報時，要求熟練掌握流域洪水特性及洪水過程線，適應于思林、沙沱串聯大區間日調節水庫，特別是在流域自身或整個梯級遭遇大洪水時能快速作出調度決策，效果明顯。

(1) 快速決策判斷是否有泄洪風險。根據上游電站出庫水量，電站發電水量及調節庫容可快速判斷該電站是否有泄洪風險，可縮短預見期，為電站安排預泄提供決策依據。

(2) 快速制定洪水調度方案。預報逐日洪量后，根據防洪任務及標準，可快速制定出洪水調度方案，為及時泄洪預警創造條件。

(3) 避免攔尾調度中頻繁啟閉泄洪閘門。在尾洪階段，根據泄洪總量要求及已泄洪水量，可確定電站泄洪閘門全關時間，避免頻繁啟閉泄洪閘門攔尾。梯級水電站群的洪水調度，牽一發動全身，閘門操作越少越安全，攔尾調度也是如此，尤其是在這種日調節串聯水庫的洪水調度要求更為明顯。

4 洪量預報的應用分析及實例

根據沙沱電站洪水調度實踐，其汛限水位357m下敞泄，出庫流量為12 500m3/s,正常高水位365m下敞泄，出庫流量為16 000m3/s，小于沿河縣城17 200m3/s的防洪標準。根據逐日洪量預報，該電站在遭遇超標準洪水時，在入庫流量超過12 500m3/s后,需迅速實施敞泄調度，保持沙沱電站泄洪通道暢通，以充分發揮過水通道作用，為思林電站防洪調度決策創造有利條件。

思林電站下游防洪任務主要涉及塘頭糧產區、思南縣城的防洪安全。根據洪量預報，在遭遇超標洪水時，需迅速實施兩座電站的聯合調度。思南縣城思南水文站常年水位為358.26m，在主汛期，沙沱電站超汛限水位，將降低思林電站下游的防洪標準。因此，在其超汛限水位運行時，應謹慎決策。在兩座電站同時有泄洪風險時，沙沱電站應先開閘泄洪，特別是在遭遇大洪水時，其過水通道作用明顯，應及時果斷開閘泄洪直至敞泄，以降低庫水位。在主汛期，實行動態控制思林電站汛限水位，在保證大壩安全的前提下，根據下游防洪安全需要，確定下泄流量。

2014年7月17日，烏江支流清水河、干流構皮灘至沙沱區間遭遇100a一遇的洪水，最大洪峰流量達到20 700m3/s，除龍頭電站洪家渡外，其他各梯級電站均開閘泄洪。根據降雨過程統計，14～16日，思林電站區間2d累計降雨量為178mm，3d累計降雨量為226mm；沙沱電站區間2d累計降雨量為173mm，3d累計降雨量為221mm。根據降雨洪量分析，兩座電站區間洪量為10億m3，首日洪量約3億m3，超過調節庫容。

通過進一步分析可知，沙沱以上整個梯級水電站群來水總量為80億m3，遠超出當時梯級總調節庫容20億m3，約60億m3水在7d內將通過沙沱斷面。根據這一情況，烏江公司迅速決策將2座電站開閘泄洪，根據洪水發展,果斷實施了沙沱敞泄調度，在庫水位迅速降至358.8m以下后，及時加大思林電站的下泄流量，確保其防洪安全，將洪水災害損失降到最低，從而保證安全度汛。該實例是洪量預報在洪水調度應用中的典型案例之一。

5 結 語

洪量預報是洪水預報中的一種重要方法，不借助洪水預報系統，有利于縮短洪水遇見期，快速決策洪水調度，對確保洪水調度安全具有明顯成效，特別是對烏江梯級水電站群中分布有思林、沙沱串聯日調節水庫，并兼有綜合防洪任務的洪水安全調度中效果更為顯著。然而，洪量預報并非洪水預報的唯一方法，且缺乏對洪水過程及洪峰流量的描述。因此，在實踐中需加強流域暴雨特性、洪水過程研究總結，并結合天氣預報及入庫過程進行組合預報，同時根據水庫發電興利要求，制定出科學合理調度方案，才能充分發揮防洪效益。

(編輯：唐湘茜)

2015-04-09

胡應權，男，貴州烏江水電開發有限責任公司水電站遠程集控中心，高級工程師.

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