研究水庫動態汛限水位與蓄水時機選定的優化設計

敖向飛

（貴州聚龍水利科技有限公司 貴州貴陽 550000）

研究水庫動態汛限水位與蓄水時機選定的優化設計

敖向飛

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水庫分期汛限水位方法利用洪水的季節性特征，能有效地緩解水庫汛期防洪和興利間的矛盾。需要從分期頻率和年頻率的關系出發，以現有的分期水位標準為基礎，盡量達到理想的應用標準。在本次研究中將以月亮田水庫為研究標準，以水庫動態汛限水位優化設計的必要性為基礎，結合具體情況，探究蓄水時機選定的優化方式。

水庫；動態汛限水位；蓄水時機；優化設計

汛限水位是水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，水庫為了防御可能出現的洪水，需要在汛期到來時對水位進行調整。事實上，在汛期期間對水庫安全必須引起重視，考慮到汛期特點和水庫的實際容量，盡量抬高汛限水位。當前水文自動測試系統、洪水調度系統等得到了廣泛的應用，在水位設計階段需要考慮到洪水預報，合理應用各種系統。

1 案例分析

在本次研究中以月亮田水庫為研究標準，擬建月亮田水庫位于安龍縣新安鎮西北部的法統村，該水庫以上法統村寨西面的大型洼地——月亮田洼地作為庫盆，庫區內無較大地表河流分布。壩址以上全流域集雨面積1.61km2，其中明流區集雨面積0.86km2，伏流區集雨面積0.75km2，明流區主河道長1.7km，主河道坡降41.27‰，流域形狀系數f為0.298，流域幾何特征值θ為5.11。此次月亮田水庫“壩址”流域內除一些村民自建的小水池外，沒有別的水利工程。擬建水庫所在的月亮田溪流域內無氣象站。臨近流域有安龍氣象站。安龍氣象站位于安龍縣新安鎮，地理坐標東經 105°36′，北緯 25°07′，處于南盤江中下游，距離項目區約 7.91km。

2 優化設計分期汛限水位的必要性

基于設計形式的特殊性和復雜性，在優化設計的過程中，要考慮到應用準則的基礎性要求，防洪標準需要考慮到保護對象，以防洪標準為基礎，以某一個設計區間作為防洪標準，對整體進行優化設計。當前在分期汛限水位設計過程中，需要考慮到安全性問題。根據應用頻率的設計要求，工作人員要對水庫進行有效的檢測。設計頻率是不斷變化的，只有對項目進行有效的評估后，才能滿足風險指標的設計要求。由于防洪安全的風險事故和原定標準之間存在一定的差異性，需要對防洪標準進行有效的分析，優化設計洪水的形式，對各項指標進行預測，掌握對應的年破壞概率。

為了不降低防洪標準，要對水庫的防洪風險率進行適當的評估，設計有效的風險率指標值。當前水庫設計主要以安全設計為主的，為了對應用頻率進行分析，要考慮到工程防洪特點的變化，根據基本假定的意義，對規劃設計工程進行有效的分析。工程項目本身對設計安全有一定的要求，只有確定風險控制形式，才能對原有的控制指標進行分析。防洪標準可以采用防洪風險率來表示。

3 汛限水位動態控制方式分析

基于降水和洪水預報信息的特殊性和復雜性，在實踐階段，可以根據不同方式的要求，對水位進行分段和分步驟分析。降雨預報信息涉及到水位信息、分步驟管理等方面內容，在設計階段，需要及時對預報信息進行調整。

3.1 確定設計步驟

針對不同預報精準度的降雨和洪水預報信息的重要性，要對水庫徑流量進行測量，，考慮到風險能力和補救措施等方面要求，選定合理的判斷標準。在對未來時段水庫的汛期進行分階段和分層次測試和控制的階段，要根據降水預報信息的具體要求，做好初步調整工作。通過改變徑流量的情況，可以對洪水預報信息進行適當的調整，針對即將入庫的洪水，需要按照大壩防洪的具體要求和調度運行，在最后退水設計階段，根據水庫水位的具體變化，在演進的階段要對演進過程進行適當的調整，選擇合理的調整方案。防洪標準對選定設計本身意義重大，要兼顧到防洪設計指標，對各類應用過程進行評估。

3.2 徑流量合理性分析

根據《貴州省地表水資源》可知，月亮田水庫壩址附近的徑流深為600mm左右，年徑流的變差系數為0.3～0.35，本次設計流域的徑流深為541.5mm，徑流量變差系數Cv為0.35，各項指標均在合理的范圍內。在后續設計過程中要對降水量進行對比，考慮到變差系數的具體要求，將其控制在合理的范圍內。徑流量的估算可以根據實地調查情況，水資源及各個區域的具體化要求，確定合理有效的統計表。設計流域徑流從年降水量、年降水變差系數、年徑流深、年徑流的變差系數上看，均符合地區分布規律，成果是合理的。

3.3 汛限水位的動態控制

針對水庫區域容量調整方式的特殊性，降水預報要適合信息化處理結構的要求。為了達到安全設計的目的，降水預報和洪水預報必須規定不同的時間。在對歷史資料進行統計的階段，考慮到水庫自身的承載力，必須在短時間內確定水位的下限值，針對預報無雨或者預報系統，必須對計算結果進行對比分析，適應動態控制機制的具體化要求。此外基于調度形式的有序性，可以對分界點區別、大小等進行對比，隔河岸水庫水位要在有效的預見期內回落，對控制下限進行比較，在預報系統中，針對洪水預報判斷形式的特殊性，如果平均流量為大洪水，要對預見區域進行控制。

3.4 確定調度方式

根據河岸水位發電流量和下游安全徑流量的設計要求，水庫面臨測試水位、下一時段水位評估比較特殊，要對排泄方式進行對比分析。三級控制形式范圍比較廣，當水位與擬定的汛限水位相差不大，且洪水預報為小洪水時，必須根據實際情況確定調度方式，減少預報失誤造成的棄水損失。當水位與擬定的汛限水位相差較大，或發生較嚴重的大雨，需要對原定區域進行防洪調度，適應優化設計機制的整體性要求。需要注意的是在洪水尾水處理階段，要對其進行有效的處理，避免出現棄水的情況。

3.5 選擇適當的方案

方案的選擇對水庫動態水位檢測有一定的影響，需要根據參數代入數值的要求，計算出不同頻率的設計方式。經過多個演變方案的實踐后，可以將發電量和蓄水增量的評估作為最大的目標，采用多個方案對其進行調整，能在實際階段計算出基礎調試案例，并對汛期進行有效的控制。在實際泄流階段針對具體情況的要求，要及時對發電流量進行比較分析，考慮到泄流的原則性要求，明確選擇標準。具體明流區不同頻率設計洪水成果表如表1。

表1 具體明流區不同頻率設計洪水成果表

4 結束語

針對水庫動態汛限水位檢測的特殊性和復雜性，在后續應用階段，要對水位進行有效的比較，及時進行調度和管理。只有確定合理有效的選定方案之后，才能適當增加水庫的抗風險能力。

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