鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

李 菡

遼寧省供水局，遼寧沈陽 110003

鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

李 菡

遼寧省供水局，遼寧沈陽 110003

本文闡述了鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)中洪水預(yù)報子系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)及應(yīng)用。 該系統(tǒng)自2001年汛期投入運行至今，洪峰預(yù)報精度達(dá)到85%以上，徑流量預(yù)報精度達(dá)到90%以上，水庫利用該系統(tǒng)進(jìn)行汛限水位動態(tài)控制，由汛期敞泄變?yōu)檠雌谛钏畮斓暮樗{(diào)度工作實現(xiàn)了歷史性的突破。

水庫洪水調(diào)度；開發(fā)；應(yīng)用

1.系統(tǒng)開發(fā)背景

1.1 流域及水庫樞紐概況

鬧德海水庫位于遼寧省西部彰武縣境內(nèi)，是遼河支流柳河上的大型控制性工程，控制流域面積4051km2，有石門子、白廟子及三家子水文站控制入庫水沙，鬧德海出庫水文站控制出庫水沙。流域內(nèi)設(shè)有水文自動化測報系統(tǒng)，可以及時收集、整理、計算雨量、流量等數(shù)據(jù)。

水庫大壩為混凝土重力壩，壩頂高程194m，壩長167m，在151.5m高程設(shè)5個排沙底孔,在163.5m高程設(shè)2個泄洪中孔。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)背景

鬧德海水庫建在多泥沙河流上，汛期入庫徑流在不同的流量等級時水沙比相差懸殊，“平水期”、“中、小洪水期”、“大洪水期”水沙比依次減小，建立科學(xué)合理的水庫的洪水調(diào)度系統(tǒng)，解決水庫蓄水與排沙之間的矛盾，對于減少水庫泥沙淤積，增加興利能力，保證大壩安全具有十分重要意義。

《鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)》是國家防汛抗旱總指揮部試點項目，該系統(tǒng)包括：信息查詢子系統(tǒng)、洪水預(yù)報子系統(tǒng)、洪水調(diào)度子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。應(yīng)用本系統(tǒng)進(jìn)行汛限水位動態(tài)控制，依據(jù)鬧德海水庫泥沙沖淤規(guī)律，在合理調(diào)水的同時科學(xué)調(diào)沙，庫區(qū)在同期沒有造成較大淤積，基本維持了庫區(qū)泥沙沖淤平衡，水庫實現(xiàn)連續(xù)7年全年蓄水，充分利用汛期水資源量，使水庫蓄水量增加，大大提高了水庫的經(jīng)濟效益，年均增收工、農(nóng)業(yè)水費736萬元。

2. 系統(tǒng)開發(fā)依據(jù)的洪水預(yù)報方案、防洪標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)度原則

2.1 洪水預(yù)報模型

鬧德海水庫產(chǎn)、匯流預(yù)報分四個子單元進(jìn)行，然后在水庫斷面錯時段疊加。根據(jù)各子單元的不同特點，石門子、白廟子、庫區(qū)子單元的產(chǎn)流模型采用P～Pa～R降雨徑流相關(guān)圖，三家子子單元采用超滲產(chǎn)流模型，四個子單元的匯流模型均采用經(jīng)驗單位線。各子單元參與產(chǎn)流計算的雨量站有，石門子子單元：福興地、扣河子、水泉、白音花、石門子、白音它拉；白廟子子單元：庫倫、白廟子；三家子子單元：六家子、養(yǎng)畜牧、三家子；庫區(qū)子單元：石門子、白廟子、三家子、鬧德海。

2.2 工程防洪標(biāo)準(zhǔn)

校核洪水位（0.1%）193.1m，相應(yīng)庫容2.23億m3,洪峰流量12900 m3/s；設(shè)計洪水位（1%）189.5m，相應(yīng)庫容1.37億m3；洪峰流量7630 m3/s；汛限水位6月上旬至9月中旬174.0 m。

2.3 水庫洪水調(diào)度原則

汛期當(dāng)日均入庫流量小于100m3/s時，泄流量等于入庫流量；當(dāng)日均入庫流量大于100m3/s時，立即開啟全部泄流設(shè)備進(jìn)行泄洪。

3. 洪水預(yù)報子系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 預(yù)報時間設(shè)置

在系統(tǒng)時間設(shè)置后,允許在預(yù)報窗口修改降雨預(yù)報開始時間，在某一單元的時間修改后，同系統(tǒng)的時間也相應(yīng)發(fā)生變化。

3.2 實時提取水情自動測報系統(tǒng)數(shù)據(jù)

這部分提供洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)與實時遙測系統(tǒng)預(yù)報接口。可以任意提取某一時間段1小時時段降雨，并將其存入實時水情數(shù)據(jù)庫。

（1）時段降雨和實時水位數(shù)據(jù)自動提取；

（2）日降雨水情數(shù)據(jù)自動提取；

3.3 前期土壤含水量計算

（1）設(shè)置前期土壤含水量計算起止時間；

（2）輸入或修改各站日降雨量；

（3）顯示計算結(jié)果；

3.4 實時預(yù)報

(1)修改降雨開始時前期土壤含水量；

(2)輸入或修改各站降雨；

3.5 人機交互修正洪水預(yù)報

根據(jù)面臨時刻之前實際水情信息和預(yù)報人員的經(jīng)驗可以方便地進(jìn)行人機交互修正預(yù)報,可以在數(shù)據(jù)窗口的相應(yīng)行中輸入修正值,也可以在預(yù)報主窗口的圖形窗口用鼠標(biāo)直接修改預(yù)報洪水過程線。

3.6 假擬預(yù)報

(1)修改降雨開始時前期土壤含水量；

(2)輸入模擬降雨；

3.7 實時圖上統(tǒng)計功能

在預(yù)報主窗口中堅持圖文并茂的原則,加大了圖形窗口的文本信息量,主要是與顯示圖形有關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)有本次預(yù)報洪水降雨開始時間、降雨結(jié)束時間、總降雨量、總凈雨量、預(yù)報洪水總量。

3.8 與調(diào)度子系統(tǒng)的接口設(shè)計

可以將實時洪水預(yù)報成果,尤其是經(jīng)過實時修正的洪水預(yù)報成果存入調(diào)度庫,用于水庫調(diào)洪計算。還可以同時保存多個預(yù)報方案，選定其中的一個用于水庫調(diào)洪計算。

4. 洪水預(yù)報子系統(tǒng)運行情況

本系統(tǒng)從2001年汛期投入運行以來，通過7年汛期的運行使用，運行情況良好，預(yù)報精度符合要求，預(yù)報時間比手工計算測報提前1～3小時，根據(jù)預(yù)報能夠迅速做出洪水調(diào)度方案，給上級主管防汛部門決策提供支持，增加了決策的時效性和科學(xué)性。

利用本系統(tǒng)對2001～2007年10次大小洪水作了預(yù)報，預(yù)報結(jié)果全部符合要求。洪峰預(yù)報精度達(dá)到了85%以上，比以往人工預(yù)報精度可提高15～20%；徑流量預(yù)報精度達(dá)到90%以上，比以往人工預(yù)報精度可提高10～15%。以2003年6月18日洪水為例：預(yù)報最大入庫洪峰流量218 m3/s,實際入庫最大洪峰流量205 m3/s,預(yù)報精度達(dá)到93.7%；預(yù)報徑流量為1014萬m3，實際徑流量為940萬m3，預(yù)報精度為92.1%。

由于利用本系統(tǒng)能夠快速地完成鬧德海水庫的洪水預(yù)報工作，為洪水調(diào)度工作提供充分、可靠的數(shù)據(jù)，鬧德海水庫的洪水調(diào)度工作也實現(xiàn)了歷史性的突破，保證了中小洪水情況下城市用水要求，2001～2007年7年共增加工、農(nóng)業(yè)供水量5億m3，水庫增收水費5000多萬元。同時，在削減洪峰方面效果顯著，減輕了下游洪澇災(zāi)害。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.047

李涵,女,高級工程師,遼寧省供水局,從事水庫調(diào)度與供水管理。