水庫汛限水位控制方法對比與應用

張鵬

（河南省白龜山水庫管理局，河南平頂山 467000）

水庫汛限水位控制方法對比與應用

張鵬

（河南省白龜山水庫管理局，河南平頂山 467000）

由于我國水資源利用率普遍較低，特別是在水庫汛限水位控制上，制約了水庫水資源的利用效率。基于此，對比固定汛限水位法和分期汛限水位法，就兩者的優越性和可行性進行探討，并從設計原則、運行條件、實施過程中的風險控制等方面提出解決思路，以提升水庫汛限水位控制水平。

水庫；汛限水位；控制方法

水資源作為人類社會發展的重要基礎性資源，由于地域時空分布不均衡，導致地域性水資源短缺問題突出。因此，通過優化水庫水資源汛限水位控制方法，來提升水資源利用率，不失為經濟合理的途徑。當然，對于水庫汛限水位的設置，在汛期是為了保障對可能的洪水進行庫容調蓄，而其水位在控制方法上，同樣經歷了靜態控制到動態控制的轉變過程。事實上，隨著現代水文地質測量及歷年來區域性水庫相關水文數據資料的逐年增多，動態控制法逐漸成為研究主流。但是，針對一些流域基礎設施建設不到位，水文自動化測報水平較低的情況，靜態控制法中的分期汛限水位法具有較廣的應用價值。

1 汛限水位法概述

從汛限水位法控制實踐來看，主要有動態汛限水位法和靜態控制法［1］。其中，靜態控制法根據汛限水位固定值的設定，可細化為固定汛限水位法和分期汛限水位法2種。動態水位控制法是基于靜態水位控制發展而來的，具體應用方法是通過對相關水文氣象數據資料的全面分析，結合地域性降水、洪水信息統計數據，在保證水庫庫容安全，滿足下游庫區防洪標準的前提下，以實時預報來實現對水庫汛限水位的動態控制。靜態控制法中，固定汛限水位法通常是在水庫設計及施工后，結合汛期水位狀況來進行設定汛限水位。在我國北方的多數水庫防洪調度中，多采用固定汛限水位法來進行調蓄管理。該方法在操作上相對簡單，能夠保障防洪安全，但對水庫汛期水資源的利用率不高。分期汛限水位法是在固定汛限水位基礎上，結合對地域水資源統計資料的分析，從汛期階段分布上進行細化，如汛前、汛中、汛后三期，并就不同汛期階段，結合最大降雨量及最大洪水量等來設定汛限水位。隨著現代監測技術及水庫自動化測報水平的提升，動態汛限水位法受到廣泛關注，但其理論及方法還不成熟，在汛限水位確定及控制上，多采用固定汛限水位作為控制下限，通過引入測報分析、預泄能力分析、庫容補充分析等方法來確定汛限控制上限。

2 靜態汛限水位法與動態汛限水位法的對比分析

靜態汛限水位控制中的固定點水位法，相對簡單，暫不闡述。而對于分期汛限水位法與動態水位控制法來說，兩者具有較廣的對比優勢。從汛限水位控制目標來看，無論是動態控制法還是分期汛限水位控制法，都是在不增加庫區大壩防洪及泄洪風險的前提下，實現對汛期汛限水位的調整，并在防洪的同時提升庫容水資源的利用率，促進地區社會經濟發展。當然，兩者在實際操作中也各有優勢。對于分期汛限水位控制，主要兼顧汛限特點與發揮水資源效益目標，避免因前期放空而帶來后期無水可蓄的被動局面；同時，利用分期汛限水位控制，針對不同季節汛限水位變化，更多地考慮到服務地域水資源供需平衡，比單純的傳統靜態汛限水位法更具應用價值。而利用動態汛限水位控制法，需要借助于庫區自動化測報系統，來實現對庫區水位的動態優化。

2.1 理念上具有差異性

從分期汛限水位控制設計理念來看，在保障固定汛限水位點管理的基礎上，融入地域水文變化因素，特別是根據不同汛期不同階段，從水文信息數據統計分析上，來演算不同分期可能出現的汛限水位，提升科學預測水平。該方法在實施時，需要先對庫區歷年的水文資料進行分析，特別是確定汛期分期起止時間，利用不同地域水文資料來確定分期。如某水庫汛期為6-9月；而在分期處理上，將6月設定為汛前期，7-8月設定為汛中期，9月設定為汛后期。但是，因不同地域、不同庫區水文狀況存在差異性，因此在劃分分期時，可以對分期時間進行多階段分解，通常以3～5個汛期為宜。分期時間確定后，需要就不同分期庫區不同水文資料進行分期統計，計算出最大暴雨量，推演出最大洪水量、結合庫容等參數數據來設定不同分期的汛限水位值。需要強調的是，在保障庫區防洪安全時，對于分期汛限水位應參考固定汛限水位基準，引入最小二乘法、頻率分析法等來優化偏離值。

對于動態汛限水位控制方法，主要根據庫區水位自動測報系統，利用實時水文資料來分析和確定動態汛限水位。該方法在實施上也具有分期性，也應該根據不同汛期階段，從洪水預報中來確定汛限水位值。當然，對于該分期來說，并非固定分段，而是動態的，需要從天氣、水文數據分析及預報中來進行提前演算得出洪水可能到達的時間、可能最高水位，并做好提前預泄和安排下游防洪準備工作，降低汛期可能對水庫安全造成的影響。

2.2 實施條件上具有差異性

針對不同地域環境下不同水庫流域的實際防洪控制要求的差異性，選擇汛限水位法時，需根據不同的條件來確定。分期汛限水位控制法，多應用于具有明顯水文季節變化地區，如有汛期、枯期之分，汛期降水量又特別顯著。而對于動態汛限水位控制法，主要應用于降雨季節變化不大，或者季節分配不明顯，需要結合水文降雨洪水資料來動態調度。當然，對于動態控制汛限水位法，需要具備較為完善的水文自動化測報系統，特別是在流域水文氣象資料測量上，要能夠快速及時反饋給調度中心，并根據預報信息，參考歷年水文資料來確定最大預泄水量及可能的最高水位。所以，對于分期汛限水位法與動態汛限水位法，兩者在應用上具有一定的適用條件。通常北方地區較為適宜分期汛限水位法，滿足汛期雨水季節性變化大的實際；而南方水庫適宜動態汛限水位控制法。當然，由于我國很多水庫在信息化建設上還不完善，對動態汛限水位控制法的應用還存在制約條件。

2.3 實施操作復雜度具有差異

與動態汛限水位控制法相比，分期汛限水位法的操作較為簡便，復雜度相對較低。主要針對不同地域降雨季節分布及降雨規律變化，來設定不同的分期方式，再結合具體的雨洪數據來設定不同分期的汛限水位，由此來制定水庫汛限水位防洪調度模型。當汛期進入分期階段，通過提前進行庫容調度來優化汛限水位，實現水庫水資源的合理有效利用。動態汛限水位控制法在實施上較為復雜，在水位計算上無法給予準確設定，只能從范圍浮動上來控制。也就是說，對于不同氣候降雨條件下的水文預報，在進行洪水預報及數據分析時，由于面臨更多不確定性因素，使得調控操作更為復雜，通常需要自動化儀器及閘門來進行動態調度。

2.4 風險控制上存在差異

無論是哪種汛限水位控制方法，都存在不確定性因素，也伴隨一定的風險。我國很多水庫在流域內水文監測工作起步較晚，對相關不同歷史時期降雨及洪水記錄資料存在缺失問題，而傳統上以插補方式來計算，也難免出現誤差，影響汛限水位分析的準確性。如在分期汛限水位確定上，可能因洪水的計算資料不完整而帶來風險。同樣，在動態水位控制上，由于水位值具有動態性，與不同監測點、實時降雨預報信息關系緊密，而在演算中又受到水文氣象資料的干擾，加之各檢測點信息通訊故障也可能帶來不確定性因素，從而增加控制誤差，帶來風險。

3 結語

對于水庫汛限水位的確定，通過對不同控制方法的原理、運用條件，以及在實際操作中可能遇到的風險和復雜難度的分析，為優化水庫汛限水位方法確定提供參考。隨著我國水文自動化系統的不斷完善和發展，其在動態控制領域的準確性及自動化管理控制上的應用也將獲得快速發展。

［1］肇磊.基于水庫分期汛限水位的研究設計分析［J］.黑龍江水利科技，2014（11）：79-80.

Comparison and Application of Control Method of Reservoir Flood Control Level

Zhang Peng
（Henan Baiguishan Reservoir Authority，Pingdingshan Henan 467000）

Because of the low utilization rate of water resources in our country,especially in the control of flood con?trol level,the utilization efficiency of water resources is restricted.Based on this,comparing the fixed limit water lev?el method and flood control water level method,the advantages and feasibility of these were discussed,and the solu?tions were put forward from the aspects of design principle,operation conditions,the implementation process of risk control and so on,to enhance the level of reservoir flood control level.

reservoir；flood control level；control method

TV697.13

A

1003-5168（2016）10-0100-02

2016-09-17

張鵬（1983-），男，本科，中級工程師，研究方向：水庫管理。