研究水庫動態(tài)汛限水位與蓄水時機(jī)選定的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(tài)汛限水位與蓄水時機(jī)選定的優(yōu)化設(shè)計(jì)

敖向飛

（貴州聚龍水利科技有限公司 貴州貴陽 550000）

水庫分期汛限水位方法利用洪水的季節(jié)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(guān)系出發(fā)，以現(xiàn)有的分期水位標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，盡量達(dá)到理想的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在本次研究中將以月亮田水庫為研究標(biāo)準(zhǔn)，以水庫動態(tài)汛限水位優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性為基礎(chǔ)，結(jié)合具體情況，探究蓄水時機(jī)選定的優(yōu)化方式。

水庫；動態(tài)汛限水位；蓄水時機(jī)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(xiàn)的洪水，需要在汛期到來時對水位進(jìn)行調(diào)整。事實(shí)上，在汛期期間對水庫安全必須引起重視，考慮到汛期特點(diǎn)和水庫的實(shí)際容量，盡量抬高汛限水位。當(dāng)前水文自動測試系統(tǒng)、洪水調(diào)度系統(tǒng)等得到了廣泛的應(yīng)用，在水位設(shè)計(jì)階段需要考慮到洪水預(yù)報，合理應(yīng)用各種系統(tǒng)。

1 案例分析

在本次研究中以月亮田水庫為研究標(biāo)準(zhǔn)，擬建月亮田水庫位于安龍縣新安鎮(zhèn)西北部的法統(tǒng)村，該水庫以上法統(tǒng)村寨西面的大型洼地——月亮田洼地作為庫盆，庫區(qū)內(nèi)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(qū)集雨面積0.86km2，伏流區(qū)集雨面積0.75km2，明流區(qū)主河道長1.7km，主河道坡降41.27‰，流域形狀系數(shù)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(nèi)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(nèi)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(zhèn)，地理坐標(biāo)東經(jīng) 105°36′，北緯 25°07′，處于南盤江中下游，距離項(xiàng)目區(qū)約 7.91km。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)分期汛限水位的必要性

基于設(shè)計(jì)形式的特殊性和復(fù)雜性，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，要考慮到應(yīng)用準(zhǔn)則的基礎(chǔ)性要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)需要考慮到保護(hù)對象，以防洪標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以某一個設(shè)計(jì)區(qū)間作為防洪標(biāo)準(zhǔn)，對整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)前在分期汛限水位設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到安全性問題。根據(jù)應(yīng)用頻率的設(shè)計(jì)要求，工作人員要對水庫進(jìn)行有效的檢測。設(shè)計(jì)頻率是不斷變化的，只有對項(xiàng)目進(jìn)行有效的評估后，才能滿足風(fēng)險指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。由于防洪安全的風(fēng)險事故和原定標(biāo)準(zhǔn)之間存在一定的差異性，需要對防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效的分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)洪水的形式，對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，掌握對應(yīng)的年破壞概率。

為了不降低防洪標(biāo)準(zhǔn)，要對水庫的防洪風(fēng)險率進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u估，設(shè)計(jì)有效的風(fēng)險率指標(biāo)值。當(dāng)前水庫設(shè)計(jì)主要以安全設(shè)計(jì)為主的，為了對應(yīng)用頻率進(jìn)行分析，要考慮到工程防洪特點(diǎn)的變化，根據(jù)基本假定的意義，對規(guī)劃設(shè)計(jì)工程進(jìn)行有效的分析。工程項(xiàng)目本身對設(shè)計(jì)安全有一定的要求，只有確定風(fēng)險控制形式，才能對原有的控制指標(biāo)進(jìn)行分析。防洪標(biāo)準(zhǔn)可以采用防洪風(fēng)險率來表示。

3 汛限水位動態(tài)控制方式分析

基于降水和洪水預(yù)報信息的特殊性和復(fù)雜性，在實(shí)踐階段，可以根據(jù)不同方式的要求，對水位進(jìn)行分段和分步驟分析。降雨預(yù)報信息涉及到水位信息、分步驟管理等方面內(nèi)容，在設(shè)計(jì)階段，需要及時對預(yù)報信息進(jìn)行調(diào)整。

3.1 確定設(shè)計(jì)步驟

針對不同預(yù)報精準(zhǔn)度的降雨和洪水預(yù)報信息的重要性，要對水庫徑流量進(jìn)行測量，，考慮到風(fēng)險能力和補(bǔ)救措施等方面要求，選定合理的判斷標(biāo)準(zhǔn)。在對未來時段水庫的汛期進(jìn)行分階段和分層次測試和控制的階段，要根據(jù)降水預(yù)報信息的具體要求，做好初步調(diào)整工作。通過改變徑流量的情況，可以對洪水預(yù)報信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(diào)度運(yùn)行，在最后退水設(shè)計(jì)階段，根據(jù)水庫水位的具體變化，在演進(jìn)的階段要對演進(jìn)過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，選擇合理的調(diào)整方案。防洪標(biāo)準(zhǔn)對選定設(shè)計(jì)本身意義重大，要兼顧到防洪設(shè)計(jì)指標(biāo)，對各類應(yīng)用過程進(jìn)行評估。

3.2 徑流量合理性分析

根據(jù)《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(shù)為0.3～0.35，本次設(shè)計(jì)流域的徑流深為541.5mm，徑流量變差系數(shù)Cv為0.35，各項(xiàng)指標(biāo)均在合理的范圍內(nèi)。在后續(xù)設(shè)計(jì)過程中要對降水量進(jìn)行對比，考慮到變差系數(shù)的具體要求，將其控制在合理的范圍內(nèi)。徑流量的估算可以根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，水資源及各個區(qū)域的具體化要求，確定合理有效的統(tǒng)計(jì)表。設(shè)計(jì)流域徑流從年降水量、年降水變差系數(shù)、年徑流深、年徑流的變差系數(shù)上看，均符合地區(qū)分布規(guī)律，成果是合理的。

3.3 汛限水位的動態(tài)控制

針對水庫區(qū)域容量調(diào)整方式的特殊性，降水預(yù)報要適合信息化處理結(jié)構(gòu)的要求。為了達(dá)到安全設(shè)計(jì)的目的，降水預(yù)報和洪水預(yù)報必須規(guī)定不同的時間。在對歷史資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的階段，考慮到水庫自身的承載力，必須在短時間內(nèi)確定水位的下限值，針對預(yù)報無雨或者預(yù)報系統(tǒng)，必須對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，適應(yīng)動態(tài)控制機(jī)制的具體化要求。此外基于調(diào)度形式的有序性，可以對分界點(diǎn)區(qū)別、大小等進(jìn)行對比，隔河岸水庫水位要在有效的預(yù)見期內(nèi)回落，對控制下限進(jìn)行比較，在預(yù)報系統(tǒng)中，針對洪水預(yù)報判斷形式的特殊性，如果平均流量為大洪水，要對預(yù)見區(qū)域進(jìn)行控制。

3.4 確定調(diào)度方式

根據(jù)河岸水位發(fā)電流量和下游安全徑流量的設(shè)計(jì)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(jìn)行對比分析。三級控制形式范圍比較廣，當(dāng)水位與擬定的汛限水位相差不大，且洪水預(yù)報為小洪水時，必須根據(jù)實(shí)際情況確定調(diào)度方式，減少預(yù)報失誤造成的棄水損失。當(dāng)水位與擬定的汛限水位相差較大，或發(fā)生較嚴(yán)重的大雨，需要對原定區(qū)域進(jìn)行防洪調(diào)度，適應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)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(jìn)行有效的處理，避免出現(xiàn)棄水的情況。

3.5 選擇適當(dāng)?shù)姆桨?/p>

方案的選擇對水庫動態(tài)水位檢測有一定的影響，需要根據(jù)參數(shù)代入數(shù)值的要求，計(jì)算出不同頻率的設(shè)計(jì)方式。經(jīng)過多個演變方案的實(shí)踐后，可以將發(fā)電量和蓄水增量的評估作為最大的目標(biāo)，采用多個方案對其進(jìn)行調(diào)整，能在實(shí)際階段計(jì)算出基礎(chǔ)調(diào)試案例，并對汛期進(jìn)行有效的控制。在實(shí)際泄流階段針對具體情況的要求，要及時對發(fā)電流量進(jìn)行比較分析，考慮到泄流的原則性要求，明確選擇標(biāo)準(zhǔn)。具體明流區(qū)不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果表如表1。

表1 具體明流區(qū)不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果表

4 結(jié)束語

針對水庫動態(tài)汛限水位檢測的特殊性和復(fù)雜性，在后續(xù)應(yīng)用階段，要對水位進(jìn)行有效的比較，及時進(jìn)行調(diào)度和管理。只有確定合理有效的選定方案之后，才能適當(dāng)增加水庫的抗風(fēng)險能力。

[1]劉攀，郭生練，王才君，周芬.三峽水庫動態(tài)汛限水位與蓄水時機(jī)選定的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].水利學(xué)報，2004，07：86～91.

[2]劉攀，郭生練，李瑋，林凱榮.用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)水庫分期汛限水位[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2007，04：81～90.

[3]李繼清，姚志宗，賈懷森，紀(jì)昌明，繆益平，李崇浩.劉家峽水庫汛期動態(tài)防洪限制水位論證研究[J].水力發(fā)電學(xué)報，2007，05：1～6.

[4]李瑋，郭生練，劉攀，肖義，熊華康，張文選.水庫汛限水位動態(tài)控制方法研究及其應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2006，03：8～12.

[5]陳炯宏，郭生練，劉攀，李雨，郭家力，溫巖.梯級水庫汛限水位聯(lián)合運(yùn)用和動態(tài)控制研究[J].水力發(fā)電學(xué)報，2012，06：55～61+114.

TV697

A

1004-7344（2016）14-0122-02

2016-4-26