碧流河水庫預報調度方式研究

于萬濤 伏世紅 陳傳洋

(大連市水利建筑設計院， 遼寧 大連 116021)

碧流河水庫預報調度方式研究

于萬濤 伏世紅 陳傳洋

(大連市水利建筑設計院， 遼寧 大連 116021)

本文針對碧流河水庫原汛限水位“靜態控制法”所造成洪水資源浪費問題，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際情況，重點研究碧流河水庫汛限水位設計與應用理論、方法，為建立汛限水位設計與控制的新理念及充分利用洪水資源奠定基礎。將洪水預報總量作為改變水庫泄流方式的判別指標，提高水庫的汛限水位，增加洪水資源的利用率。

調度； 預報； 水庫； 控制

1 項目概況

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708.5m，總庫容9.34億m3，水庫洪水設計標準為500年一遇，校核標準為10000年一遇。原設計汛限水位68.10m，正常高水位69.00m，設計洪水位71.00m，校核洪水位72.60m。

碧流河水庫建庫初期洪水調度規劃方式主要是依據水庫水位的變化而確定，沒有考慮洪水預報與降雨預報。隨著水庫流域水情自動測報系統的建設與穩定運行、氣象信息收集與分析手段的改進、流域洪水預報與降雨預報水平的提高，具備了修改原防洪調度規劃方式的基本條件。根據碧流河水庫的實際狀況，本文提出修改防洪調度規劃方式，主要將洪水預報總量作為改變水庫泄流方式的判別指標，在滿足原規劃設計指標的前提下，確定水庫預報調度規劃方式，提高水庫的汛限水位，增加洪水資源的利用率。

2 水庫預報調度方式

根據水庫以上流域實際發生降雨的預報凈雨量，推求凈雨過程，設計水庫的水庫預報調度方式。

由于流域內尤其是壩址以上雨量站分布比較均勻，所以設計降雨量及雨量過程采用各站平均值。根據碧流河水庫降雨徑流相關圖，水庫Wm=120mm，在圖中讀點，即可將降雨過程轉化成凈雨過程。

根據預報的凈雨總量，判斷洪水量級，確定水庫的泄流方式。通過對不同頻率洪水過程的調節計算，確定水庫預報調度方式：

a.水庫以上流域未產生凈雨前，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準運行。

b.洪水頻率標準的判別，是按照1h前累計凈雨量的大小來判別。

c.最低水位的確定。由于可能產生凈雨量計算的誤差，從而使水庫出現“超泄”危險，所以根據凈雨量的大小來限定庫最低水位。這一指標的選取將在調洪計算中進行。

d.水庫上游防洪目標和指標，與原有調度原則相同。

e.水庫下游防洪目標和指標。

下游防洪目標和指標采用凈雨總量與水位同時控制，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計值，詳見表1。

f.關閘控制時間。當所知壩址以上控制面積內累計凈雨量與累計下泄水量的差值小于40mm時，閘門關閉，通過調節泄流量，保證穩定的汛限水位。

表1 水庫下泄流量控制運用

3 洪水調節計算

3.1 水位—泄量曲線的選擇

水庫原設計水位—最大泄量曲線詳見表2。

表2 水位—最大泄量曲線

3.2 洪水調節計算

調洪計算中最低水位的選擇是按照凈雨量的大小來判別的。初定：當流域內平均凈雨量小于40mm時，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。當凈雨量大于40mm時按表3執行。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

調洪成果詳見表4。

4 防洪限制水位的確定

由調洪計算過程可知，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，同時適當減小了下游防洪壓力。僅10年一遇洪水的洪水位比原設計高出0.05m，其持續過程較短，對水庫影響不大。

表4 調洪成果

但是，如表3、表4所示，對于各最低水位對應限定的累計凈雨量而言，其對各頻率洪水的最高洪水位影響較大。經過綜合分析，確定的各參數是合理的。各主要頻率最高洪水位均小于并接近原設計最高洪水位。

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

5 水庫控制運用方案

根據該次采用新的調洪原則，對于碧流河水庫今后的控制運用有如下要求，具體見表5。

表5 水庫控制運用參照

注 1.關閘控制時間同調洪原則第6項。

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

3.當3h洪量大于前3h洪量時，認為洪水過程開使，此時開始計算累計下泄總量。

6 復核分析成果

水庫建成至今發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“峰高量大”的特征，尤其是1985年洪水，不僅來水量大且集中，其匯流時間也遠遠小于正常值。所以該次設計將按照新的調洪原則對兩次已發生的洪水進行調洪檢測。各特征年洪水特征值詳見表6，調洪計算成果詳見表7。

表6 各特征年洪水特征值

表7 各特征年調洪成果 單位：m

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

[1] 大連理工大學，國家防汛抗旱總指揮辦公室.水庫防洪預報調度方法及應用[M].北京：中國水利水電出版社，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