水庫群聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度分析
——以忠建河流域?yàn)槔?/h1>
2024-05-10 18:34:18袁延泰劉遠(yuǎn)金鍇
城市建設(shè)理論研究(電子版) 2024年13期
袁延泰 劉遠(yuǎn) 金鍇
1.湖北省潛江市水文水資源勘測(cè)局 湖北 潛江 433100
2.湖北省恩施土家族苗族自治州水文水資源勘測(cè)局 湖北 恩施 445000
水庫防洪能力對(duì)于當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量有著重要的影響。為了確保流域內(nèi)水庫的防洪能力達(dá)到最佳狀態(tài)，需要關(guān)注并采用多樣化的手段來提升水庫群的防洪能力。針對(duì)不同流域的實(shí)際情況，可以進(jìn)行聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度，科學(xué)地管理和控制水庫的運(yùn)行，以提高其防洪能力，并降低周邊縣城的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。通過這些措施，可以實(shí)現(xiàn)水庫群與周邊地區(qū)的良好防洪效應(yīng)，使水庫在防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮更大的作用。
1 水庫群聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度概念
水庫有著調(diào)節(jié)洪峰、儲(chǔ)蓄洪水、減輕洪澇災(zāi)害的作用。一條河流的主線和支線都可以用來建造水庫，這樣能夠?qū)⒏鲄^(qū)域的河流匯集在一起便于集中管理，這種現(xiàn)象也成為水庫群。水庫群可以聯(lián)合調(diào)度，對(duì)流域內(nèi)的水文、水利等進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，劃分不同區(qū)域的任務(wù)。經(jīng)過各區(qū)域水庫統(tǒng)一協(xié)調(diào)，承擔(dān)起水庫管理工作。
2 忠建河流域概況
忠建河流域是一個(gè)山區(qū)性河流，其洪水特點(diǎn)為洪峰高量大、陡漲陡落。如果不及時(shí)采取防范措施，很容易導(dǎo)致洪水災(zāi)害。目前，忠建河河畔已建有兩座中型水庫，并且下游還有一座大型水庫。從理論上來看，科學(xué)的水庫調(diào)度可以減少洪峰流量，降低洪水影響。然而，目前存在的問題是各水庫之間無法有效進(jìn)行調(diào)度，導(dǎo)致預(yù)期的防洪效益難以實(shí)現(xiàn)。此外，還存在下游水庫回水的問題，可能對(duì)城區(qū)造成影響。為了解決這些問題，需要建立水庫群聯(lián)合防洪體系，使所有水庫共同參與到聯(lián)合調(diào)度中，保障該區(qū)域的安全，提高現(xiàn)有的防洪能力。
2.1 流域自然概況
2.1.1 流域自然地理
忠建河是清江中游右岸的最大支流，自西南向東北，流經(jīng)桐子營、中間河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，穿越數(shù)處峽谷，整體干流長度為120km，流城面積為1656km2，落差424m。其中，忠建河流域處于云貴高原延伸地帶，最低點(diǎn)兩河口356m，因地勢(shì)陡峻，使得河流落差較大。河流呈現(xiàn)放射狀分布，主支流有4條，流城內(nèi)暗河、泉洞較多，林草茂密、植被覆蓋性好。大量的森林覆蓋率，對(duì)于調(diào)節(jié)洪水產(chǎn)生有利影響，有助于提升調(diào)蓄功能。
2.1.2 水文氣象特征
忠建河流域?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，地形與海拔因素影響，形成了山地氣候。受到夏季和冬季分別受到海洋季風(fēng)與西伯利亞氣候影響，呈現(xiàn)冷暖氣團(tuán)交替，使得區(qū)域氣候處于溫和狀態(tài)。根據(jù)近些年的降水資料顯示，流城年平均降水為1505.1mm，降水集中在4-10月，7月份降水量最大。本流城位于暴雨區(qū)域，徑流量大，因存在巖溶天坑，一定程度調(diào)節(jié)了暴雨徑流，實(shí)際年徑流與降雨量相比變化小。宣恩站實(shí)測(cè)年徑流變化差系數(shù)為0.26，忠建河流域洪水由暴雨形成，洪水發(fā)生時(shí)，有明顯的季節(jié)性、地域性特征。地勢(shì)因素使得匯流時(shí)間短，暴雨出現(xiàn)時(shí)，洪水陡漲陡落，持續(xù)時(shí)間較短，通常為1-3d。宣恩站流量統(tǒng)計(jì)，忠建河流域最大洪峰流量在5-9月，7月洪水次數(shù)最多，9月洪峰最大，多發(fā)單峰、雙峰型洪水。
2.2 水庫防洪調(diào)度規(guī)程
2.2.1 流域梯級(jí)水庫情況
忠建河是清江中游最大直流，流域面積1656km2，有著較多直流，各直流上均建有小型水電站。現(xiàn)有小型水庫14座，總庫容在400萬m3左右。干流包括上述的中型水電站，各水庫基本情況如下。
（1）桐子營水電站水庫為忠建河流域的第一級(jí)電站，水庫以發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉等工作。樞紐工程主要由主壩、引水隧洞等建筑構(gòu)成。工程等級(jí)Ш級(jí)，工程為中型，采用100年一遇的洪水設(shè)計(jì)；（2）龍洞水電站水庫，屬于忠建河干流第二級(jí)開發(fā)，位于縣城上游，為不完全年調(diào)節(jié)水庫，集水面積735km2，是綜合利用的中型樞紐工程；（3）東坪水電站水庫，該水庫位于中建河下游，距離上游位置有42km，控制流域面積1421km2，平均徑流量為14.62億m3；（4）官千水庫位于宣恩縣域境內(nèi)，作為中建河右岸的一級(jí)主流，其流域面積為85.77km2，水庫主要功能為灌溉，兼顧供水，設(shè)計(jì)的高度為58.0m，正常蓄水位為631m，水庫總庫容996萬m3。
2.2.2 水庫安全現(xiàn)狀情況
當(dāng)前，各水庫在檢查中，能夠發(fā)現(xiàn)水建筑物總體狀況良好，各處泄洪消能建筑物總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不存在缺陷。進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)無明顯異常，整體運(yùn)行良好。臨近的壩庫岸處于穩(wěn)定狀態(tài)，水庫穩(wěn)定可靠。檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、滲流安全、抗震性能等均符合A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，金屬結(jié)構(gòu)安全性為B級(jí)，大壩工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。各建筑物運(yùn)行也滿足標(biāo)準(zhǔn)，為后期水庫防洪優(yōu)化調(diào)度奠定基礎(chǔ)。
3 水庫群聯(lián)合調(diào)度方式分析
3.1 聯(lián)合調(diào)度分析
將龍洞、桐子營水庫串聯(lián)在一起，水庫功能單一，兩水庫調(diào)洪庫容小，區(qū)間匯流時(shí)間段，水庫錯(cuò)峰能力差。將兩個(gè)水庫聯(lián)合在一起，能夠確保水庫自身防洪安全，充分利用水庫調(diào)洪庫容，限制防洪水位，不會(huì)影響水電站原有效益[1]。當(dāng)前水庫群聯(lián)合調(diào)度理論成熟，針對(duì)下游有防洪任務(wù)要求的水庫，可以采用補(bǔ)償調(diào)節(jié)、固定泄洪等方式，根據(jù)水庫距離防洪控制點(diǎn)距離合理選用，適宜采取調(diào)度。
3.2 桐子營與龍河調(diào)度方案擬定
想要切實(shí)發(fā)揮水庫防洪效益，需要充分利用水庫調(diào)洪庫容。根據(jù)工程原有設(shè)計(jì)參數(shù)，采用預(yù)泄的方式，在洪水來臨前，對(duì)庫容進(jìn)行調(diào)節(jié)。桐子營水庫正常蓄水位618.00m，按照現(xiàn)行調(diào)度方式，100年一遇以下洪水無法達(dá)到調(diào)峰目的。想要發(fā)揮水庫防洪效果，需要采用調(diào)度方案，預(yù)先預(yù)泄出一定庫容，達(dá)到削減洪峰的目的。龍洞水庫緊鄰?fù)┳訝I水庫，水庫容量566.87m，蓄水位550.00m，按照現(xiàn)有水位設(shè)計(jì)，應(yīng)具有1647萬m3的調(diào)洪庫容。針對(duì)于水庫串聯(lián)更多是通過預(yù)泄獲取，單一考慮水庫容量空間或是各自獲取的預(yù)泄庫容。根據(jù)調(diào)洪原理可知，同樣調(diào)洪庫容，泄洪能力強(qiáng)則削峰效果好。
3.2.1 上游桐子營與龍河調(diào)度方案擬定
（1）聯(lián)調(diào)技術(shù)方案
為了保證下游城區(qū)防洪安全，采用出庫流量控制法，保證區(qū)域流量科學(xué)控制，對(duì)各水庫最高水庫優(yōu)化。保證達(dá)到安全防洪目標(biāo)，還能保證水庫安全。根據(jù)水庫入庫洪水特征，以及遭遇的情況，采用典型洪水，對(duì)水庫入庫、河道區(qū)設(shè)計(jì)，建立防洪優(yōu)化調(diào)度名。利用模型檢測(cè)泄洪優(yōu)化策略，直到滿足要求調(diào)度方式。
（2）設(shè)計(jì)洪水
設(shè)計(jì)洪水是水利工程建設(shè)規(guī)模確定和管理的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)洪水能夠根據(jù)目標(biāo)洪峰流量與時(shí)段洪量值，結(jié)合特定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與防洪要求，使得洪峰特征與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相等，從而對(duì)典型洪水過程線放大。
桐子營設(shè)計(jì)洪水按照入庫水與出庫流量區(qū)域相應(yīng)頻率疊加，采用公式：
（3）調(diào)洪原則
調(diào)洪安全第一，統(tǒng)籌兼顧的原則；防洪優(yōu)化調(diào)度不應(yīng)影響水庫本身防洪安全。水庫群聯(lián)合調(diào)度，需要保證城區(qū)防洪安全的基礎(chǔ)上，削減洪峰；水庫設(shè)計(jì)洪水以下洪水，庫水位不得超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；預(yù)泄過程中，泄流流量不得大于洪峰及下游城區(qū)安全流量。水庫調(diào)洪可滿足下游防洪安全時(shí)，則不采用預(yù)泄的方式；防洪調(diào)度應(yīng)力求簡單。
（4）調(diào)洪成果
不考慮區(qū)域流量，假設(shè)水庫泄流能力足夠大，采用削平頭法控制水庫下泄流量[2]。根據(jù)下泄最大流量與水庫最高水位的關(guān)系，水庫預(yù)留調(diào)洪庫容最大峰量：
3.2.2 上游桐子營與龍洞聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方式
桐子營水庫設(shè)計(jì)時(shí)，未能設(shè)計(jì)防洪庫容，在保證水庫正常使用且不影響其效益的情況下。采用預(yù)泄方式，獲取調(diào)洪庫容，發(fā)揮防洪效益。根據(jù)桐子營正常蓄水位，結(jié)合宣恩縣城區(qū)安全流量，得知預(yù)泄流量加上龍洞水庫區(qū)間，計(jì)算出桐子營說水庫預(yù)泄期間流量不得超過800m3/s。根據(jù)本區(qū)域洪水預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)以及預(yù)報(bào)方案分析，桐子營水庫洪水水文預(yù)報(bào)通常在3h以上，確定預(yù)泄調(diào)度預(yù)泄有效下限為615.00m。想要進(jìn)一步發(fā)揮聯(lián)調(diào)防洪效益，需要考慮預(yù)報(bào)預(yù)泄，降低水庫調(diào)水位，增加龍河水庫庫容。對(duì)此，根據(jù)組合分析，確定兩個(gè)水庫的優(yōu)化方式如下。
表1 聯(lián)合調(diào)度方式成果表
3.3 調(diào)度方式成果
根據(jù)上述調(diào)度情況，對(duì)聯(lián)合調(diào)度進(jìn)行分析。對(duì)不同起調(diào)水位的水庫回水進(jìn)行分析，并針對(duì)典型洪水進(jìn)行分析。得出的結(jié)論為490.00m，按照宣恩城區(qū)現(xiàn)狀防洪產(chǎn)生的影響，想要消除影響，必須采用洪水調(diào)度。結(jié)合城區(qū)防洪現(xiàn)狀，應(yīng)按照484.50m控制調(diào)水位（20年一遇及以上）；486.00控制預(yù)泄起調(diào)水位（10-20年）；487.00控制預(yù)泄起調(diào)水位（5-10年）[3]。
3.4 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析
根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃念A(yù)報(bào)，對(duì)水庫進(jìn)行預(yù)泄，增加水庫調(diào)洪流量。保證下游城區(qū)安全的同時(shí)，還應(yīng)控制好流量，避免前期就將庫容蓄滿，影響后續(xù)調(diào)控，降低聯(lián)合調(diào)度防洪效果。
4 聯(lián)合調(diào)度方案
4.1 汛期時(shí)間以及汛限水位
汛期時(shí)間設(shè)定為4月15日-10月15日。
汛限水位設(shè)定為桐子營水庫、龍洞水庫、洞坪水庫。
4.2 調(diào)度控制運(yùn)用條件
庫水位以及入庫預(yù)報(bào)流量，是調(diào)度控制的關(guān)鍵條件。當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)洪水以下洪水時(shí)，庫水位不得超過設(shè)計(jì)洪水位，遭遇校核洪水時(shí)，需要保證庫水位不超出水位。宣恩縣成城區(qū)設(shè)計(jì)按照這一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，保證最大流量不超過城區(qū)安全流量，以水庫回水不影響上游為條件。
4.3 防洪聯(lián)合調(diào)度方式
4.3.1 桐子營與龍洞防洪聯(lián)合調(diào)度
（1）桐子營
桐子營、龍洞防洪聯(lián)合調(diào)度，根據(jù)下游城區(qū)安全流量，采用出庫流量與分級(jí)控制，實(shí)行聯(lián)合調(diào)度。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，核準(zhǔn)桐子營水庫汛限水位，根據(jù)前期泄量和入庫流量，在水位上漲時(shí)，加大閘門開度，提高控泄流量?？刂?0年一遇以下，根據(jù)設(shè)計(jì)水位監(jiān)測(cè)，當(dāng)臨近最高限制水位依舊有上漲趨勢(shì)，則加大泄量，按照來量進(jìn)行控制，確保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的水位不超出水庫設(shè)計(jì)水位；預(yù)報(bào)20-30年一遇以上洪水，則控制水位在615.00m，按照來量控制泄量，保證水位不超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
（2）龍洞水庫
流域20年一遇以下洪水，起調(diào)按照核準(zhǔn)的汛限水位，超過后則采用預(yù)泄的方式，控制起調(diào)水位。調(diào)度方式為以起調(diào)水位控制，前期按照預(yù)泄量等入庫流量控制。水位上漲則加大閥門開度，整體與桐子營水庫操作一致。
4.3.2 洞坪水庫
為了滿足防洪調(diào)度要求，水庫應(yīng)維持在488m以內(nèi)，將庫水位降至488m以下。減少對(duì)上游防洪的影響，調(diào)度方式為開啟單獨(dú)泄放，維持庫水位。水位上漲則加大泄量，水庫最高水位保持在490.00m以內(nèi)；5-10年一遇的洪水調(diào)度方式，則采用。不同年限的洪水調(diào)度，根據(jù)計(jì)算，將庫水位預(yù)泄至不同設(shè)計(jì)水位。
4.4 應(yīng)急調(diào)度方式
當(dāng)遭受超標(biāo)洪水以及特大自然災(zāi)害時(shí)，需要盡快上報(bào)。在防辦指揮下啟動(dòng)防汛搶險(xiǎn)預(yù)案，保證水庫大壩安全。當(dāng)來水超出工程泄洪能力，則運(yùn)用現(xiàn)有建筑權(quán)力阻擋泄洪能力下泄，降低水庫水位。水庫受到地震影響，則需要采取有效措施降低庫水位。利用緊急調(diào)度防止大壩持續(xù)惡化；對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害，則應(yīng)暫時(shí)降低庫水位運(yùn)行，消除可能存在的堵塞隱患。
5 結(jié)語
綜上所述，水庫群聯(lián)合防洪優(yōu)化措施，實(shí)際操作起來難度較大，計(jì)算也是相對(duì)復(fù)雜的過程。需要充分了解河流流域?qū)嶋H情況，通過分析削峰錯(cuò)峰、梯級(jí)調(diào)度等方式，建立防洪調(diào)度模型，對(duì)模型求解，通過應(yīng)用分析，將計(jì)算出的記過作為后續(xù)防洪的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)完整的調(diào)查規(guī)劃，削減區(qū)域內(nèi)的洪水，提高水庫抗洪能力，實(shí)現(xiàn)興利效益最大化。
袁延泰 劉遠(yuǎn) 金鍇
1.湖北省潛江市水文水資源勘測(cè)局 湖北 潛江 433100
2.湖北省恩施土家族苗族自治州水文水資源勘測(cè)局 湖北 恩施 445000
水庫防洪能力對(duì)于當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量有著重要的影響。為了確保流域內(nèi)水庫的防洪能力達(dá)到最佳狀態(tài)，需要關(guān)注并采用多樣化的手段來提升水庫群的防洪能力。針對(duì)不同流域的實(shí)際情況，可以進(jìn)行聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度，科學(xué)地管理和控制水庫的運(yùn)行，以提高其防洪能力，并降低周邊縣城的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。通過這些措施，可以實(shí)現(xiàn)水庫群與周邊地區(qū)的良好防洪效應(yīng)，使水庫在防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮更大的作用。
1 水庫群聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度概念
水庫有著調(diào)節(jié)洪峰、儲(chǔ)蓄洪水、減輕洪澇災(zāi)害的作用。一條河流的主線和支線都可以用來建造水庫，這樣能夠?qū)⒏鲄^(qū)域的河流匯集在一起便于集中管理，這種現(xiàn)象也成為水庫群。水庫群可以聯(lián)合調(diào)度，對(duì)流域內(nèi)的水文、水利等進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，劃分不同區(qū)域的任務(wù)。經(jīng)過各區(qū)域水庫統(tǒng)一協(xié)調(diào)，承擔(dān)起水庫管理工作。
2 忠建河流域概況
忠建河流域是一個(gè)山區(qū)性河流，其洪水特點(diǎn)為洪峰高量大、陡漲陡落。如果不及時(shí)采取防范措施，很容易導(dǎo)致洪水災(zāi)害。目前，忠建河河畔已建有兩座中型水庫，并且下游還有一座大型水庫。從理論上來看，科學(xué)的水庫調(diào)度可以減少洪峰流量，降低洪水影響。然而，目前存在的問題是各水庫之間無法有效進(jìn)行調(diào)度，導(dǎo)致預(yù)期的防洪效益難以實(shí)現(xiàn)。此外，還存在下游水庫回水的問題，可能對(duì)城區(qū)造成影響。為了解決這些問題，需要建立水庫群聯(lián)合防洪體系，使所有水庫共同參與到聯(lián)合調(diào)度中，保障該區(qū)域的安全，提高現(xiàn)有的防洪能力。
2.1 流域自然概況
2.1.1 流域自然地理
忠建河是清江中游右岸的最大支流，自西南向東北，流經(jīng)桐子營、中間河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，穿越數(shù)處峽谷，整體干流長度為120km，流城面積為1656km2，落差424m。其中，忠建河流域處于云貴高原延伸地帶，最低點(diǎn)兩河口356m，因地勢(shì)陡峻，使得河流落差較大。河流呈現(xiàn)放射狀分布，主支流有4條，流城內(nèi)暗河、泉洞較多，林草茂密、植被覆蓋性好。大量的森林覆蓋率，對(duì)于調(diào)節(jié)洪水產(chǎn)生有利影響，有助于提升調(diào)蓄功能。
2.1.2 水文氣象特征
忠建河流域?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，地形與海拔因素影響，形成了山地氣候。受到夏季和冬季分別受到海洋季風(fēng)與西伯利亞氣候影響，呈現(xiàn)冷暖氣團(tuán)交替，使得區(qū)域氣候處于溫和狀態(tài)。根據(jù)近些年的降水資料顯示，流城年平均降水為1505.1mm，降水集中在4-10月，7月份降水量最大。本流城位于暴雨區(qū)域，徑流量大，因存在巖溶天坑，一定程度調(diào)節(jié)了暴雨徑流，實(shí)際年徑流與降雨量相比變化小。宣恩站實(shí)測(cè)年徑流變化差系數(shù)為0.26，忠建河流域洪水由暴雨形成，洪水發(fā)生時(shí)，有明顯的季節(jié)性、地域性特征。地勢(shì)因素使得匯流時(shí)間短，暴雨出現(xiàn)時(shí)，洪水陡漲陡落，持續(xù)時(shí)間較短，通常為1-3d。宣恩站流量統(tǒng)計(jì)，忠建河流域最大洪峰流量在5-9月，7月洪水次數(shù)最多，9月洪峰最大，多發(fā)單峰、雙峰型洪水。
2.2 水庫防洪調(diào)度規(guī)程
2.2.1 流域梯級(jí)水庫情況
忠建河是清江中游最大直流，流域面積1656km2，有著較多直流，各直流上均建有小型水電站。現(xiàn)有小型水庫14座，總庫容在400萬m3左右。干流包括上述的中型水電站，各水庫基本情況如下。
（1）桐子營水電站水庫為忠建河流域的第一級(jí)電站，水庫以發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉等工作。樞紐工程主要由主壩、引水隧洞等建筑構(gòu)成。工程等級(jí)Ш級(jí)，工程為中型，采用100年一遇的洪水設(shè)計(jì)；（2）龍洞水電站水庫，屬于忠建河干流第二級(jí)開發(fā)，位于縣城上游，為不完全年調(diào)節(jié)水庫，集水面積735km2，是綜合利用的中型樞紐工程；（3）東坪水電站水庫，該水庫位于中建河下游，距離上游位置有42km，控制流域面積1421km2，平均徑流量為14.62億m3；（4）官千水庫位于宣恩縣域境內(nèi)，作為中建河右岸的一級(jí)主流，其流域面積為85.77km2，水庫主要功能為灌溉，兼顧供水，設(shè)計(jì)的高度為58.0m，正常蓄水位為631m，水庫總庫容996萬m3。
2.2.2 水庫安全現(xiàn)狀情況
當(dāng)前，各水庫在檢查中，能夠發(fā)現(xiàn)水建筑物總體狀況良好，各處泄洪消能建筑物總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不存在缺陷。進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)無明顯異常，整體運(yùn)行良好。臨近的壩庫岸處于穩(wěn)定狀態(tài)，水庫穩(wěn)定可靠。檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、滲流安全、抗震性能等均符合A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，金屬結(jié)構(gòu)安全性為B級(jí)，大壩工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。各建筑物運(yùn)行也滿足標(biāo)準(zhǔn)，為后期水庫防洪優(yōu)化調(diào)度奠定基礎(chǔ)。
3 水庫群聯(lián)合調(diào)度方式分析
3.1 聯(lián)合調(diào)度分析
將龍洞、桐子營水庫串聯(lián)在一起，水庫功能單一，兩水庫調(diào)洪庫容小，區(qū)間匯流時(shí)間段，水庫錯(cuò)峰能力差。將兩個(gè)水庫聯(lián)合在一起，能夠確保水庫自身防洪安全，充分利用水庫調(diào)洪庫容，限制防洪水位，不會(huì)影響水電站原有效益[1]。當(dāng)前水庫群聯(lián)合調(diào)度理論成熟，針對(duì)下游有防洪任務(wù)要求的水庫，可以采用補(bǔ)償調(diào)節(jié)、固定泄洪等方式，根據(jù)水庫距離防洪控制點(diǎn)距離合理選用，適宜采取調(diào)度。
3.2 桐子營與龍河調(diào)度方案擬定
想要切實(shí)發(fā)揮水庫防洪效益，需要充分利用水庫調(diào)洪庫容。根據(jù)工程原有設(shè)計(jì)參數(shù)，采用預(yù)泄的方式，在洪水來臨前，對(duì)庫容進(jìn)行調(diào)節(jié)。桐子營水庫正常蓄水位618.00m，按照現(xiàn)行調(diào)度方式，100年一遇以下洪水無法達(dá)到調(diào)峰目的。想要發(fā)揮水庫防洪效果，需要采用調(diào)度方案，預(yù)先預(yù)泄出一定庫容，達(dá)到削減洪峰的目的。龍洞水庫緊鄰?fù)┳訝I水庫，水庫容量566.87m，蓄水位550.00m，按照現(xiàn)有水位設(shè)計(jì)，應(yīng)具有1647萬m3的調(diào)洪庫容。針對(duì)于水庫串聯(lián)更多是通過預(yù)泄獲取，單一考慮水庫容量空間或是各自獲取的預(yù)泄庫容。根據(jù)調(diào)洪原理可知，同樣調(diào)洪庫容，泄洪能力強(qiáng)則削峰效果好。
3.2.1 上游桐子營與龍河調(diào)度方案擬定
（1）聯(lián)調(diào)技術(shù)方案
為了保證下游城區(qū)防洪安全，采用出庫流量控制法，保證區(qū)域流量科學(xué)控制，對(duì)各水庫最高水庫優(yōu)化。保證達(dá)到安全防洪目標(biāo)，還能保證水庫安全。根據(jù)水庫入庫洪水特征，以及遭遇的情況，采用典型洪水，對(duì)水庫入庫、河道區(qū)設(shè)計(jì)，建立防洪優(yōu)化調(diào)度名。利用模型檢測(cè)泄洪優(yōu)化策略，直到滿足要求調(diào)度方式。
（2）設(shè)計(jì)洪水
設(shè)計(jì)洪水是水利工程建設(shè)規(guī)模確定和管理的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)洪水能夠根據(jù)目標(biāo)洪峰流量與時(shí)段洪量值，結(jié)合特定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與防洪要求，使得洪峰特征與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相等，從而對(duì)典型洪水過程線放大。
桐子營設(shè)計(jì)洪水按照入庫水與出庫流量區(qū)域相應(yīng)頻率疊加，采用公式：
（3）調(diào)洪原則
調(diào)洪安全第一，統(tǒng)籌兼顧的原則；防洪優(yōu)化調(diào)度不應(yīng)影響水庫本身防洪安全。水庫群聯(lián)合調(diào)度，需要保證城區(qū)防洪安全的基礎(chǔ)上，削減洪峰；水庫設(shè)計(jì)洪水以下洪水，庫水位不得超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；預(yù)泄過程中，泄流流量不得大于洪峰及下游城區(qū)安全流量。水庫調(diào)洪可滿足下游防洪安全時(shí)，則不采用預(yù)泄的方式；防洪調(diào)度應(yīng)力求簡單。
（4）調(diào)洪成果
不考慮區(qū)域流量，假設(shè)水庫泄流能力足夠大，采用削平頭法控制水庫下泄流量[2]。根據(jù)下泄最大流量與水庫最高水位的關(guān)系，水庫預(yù)留調(diào)洪庫容最大峰量：
3.2.2 上游桐子營與龍洞聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方式
桐子營水庫設(shè)計(jì)時(shí)，未能設(shè)計(jì)防洪庫容，在保證水庫正常使用且不影響其效益的情況下。采用預(yù)泄方式，獲取調(diào)洪庫容，發(fā)揮防洪效益。根據(jù)桐子營正常蓄水位，結(jié)合宣恩縣城區(qū)安全流量，得知預(yù)泄流量加上龍洞水庫區(qū)間，計(jì)算出桐子營說水庫預(yù)泄期間流量不得超過800m3/s。根據(jù)本區(qū)域洪水預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)以及預(yù)報(bào)方案分析，桐子營水庫洪水水文預(yù)報(bào)通常在3h以上，確定預(yù)泄調(diào)度預(yù)泄有效下限為615.00m。想要進(jìn)一步發(fā)揮聯(lián)調(diào)防洪效益，需要考慮預(yù)報(bào)預(yù)泄，降低水庫調(diào)水位，增加龍河水庫庫容。對(duì)此，根據(jù)組合分析，確定兩個(gè)水庫的優(yōu)化方式如下。
表1 聯(lián)合調(diào)度方式成果表
3.3 調(diào)度方式成果
根據(jù)上述調(diào)度情況，對(duì)聯(lián)合調(diào)度進(jìn)行分析。對(duì)不同起調(diào)水位的水庫回水進(jìn)行分析，并針對(duì)典型洪水進(jìn)行分析。得出的結(jié)論為490.00m，按照宣恩城區(qū)現(xiàn)狀防洪產(chǎn)生的影響，想要消除影響，必須采用洪水調(diào)度。結(jié)合城區(qū)防洪現(xiàn)狀，應(yīng)按照484.50m控制調(diào)水位（20年一遇及以上）；486.00控制預(yù)泄起調(diào)水位（10-20年）；487.00控制預(yù)泄起調(diào)水位（5-10年）[3]。
3.4 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析
根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃念A(yù)報(bào)，對(duì)水庫進(jìn)行預(yù)泄，增加水庫調(diào)洪流量。保證下游城區(qū)安全的同時(shí)，還應(yīng)控制好流量，避免前期就將庫容蓄滿，影響后續(xù)調(diào)控，降低聯(lián)合調(diào)度防洪效果。
4 聯(lián)合調(diào)度方案
4.1 汛期時(shí)間以及汛限水位
汛期時(shí)間設(shè)定為4月15日-10月15日。
汛限水位設(shè)定為桐子營水庫、龍洞水庫、洞坪水庫。
4.2 調(diào)度控制運(yùn)用條件
庫水位以及入庫預(yù)報(bào)流量，是調(diào)度控制的關(guān)鍵條件。當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)洪水以下洪水時(shí)，庫水位不得超過設(shè)計(jì)洪水位，遭遇校核洪水時(shí)，需要保證庫水位不超出水位。宣恩縣成城區(qū)設(shè)計(jì)按照這一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，保證最大流量不超過城區(qū)安全流量，以水庫回水不影響上游為條件。
4.3 防洪聯(lián)合調(diào)度方式
4.3.1 桐子營與龍洞防洪聯(lián)合調(diào)度
（1）桐子營
桐子營、龍洞防洪聯(lián)合調(diào)度，根據(jù)下游城區(qū)安全流量，采用出庫流量與分級(jí)控制，實(shí)行聯(lián)合調(diào)度。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，核準(zhǔn)桐子營水庫汛限水位，根據(jù)前期泄量和入庫流量，在水位上漲時(shí)，加大閘門開度，提高控泄流量?？刂?0年一遇以下，根據(jù)設(shè)計(jì)水位監(jiān)測(cè)，當(dāng)臨近最高限制水位依舊有上漲趨勢(shì)，則加大泄量，按照來量進(jìn)行控制，確保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的水位不超出水庫設(shè)計(jì)水位；預(yù)報(bào)20-30年一遇以上洪水，則控制水位在615.00m，按照來量控制泄量，保證水位不超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
（2）龍洞水庫
流域20年一遇以下洪水，起調(diào)按照核準(zhǔn)的汛限水位，超過后則采用預(yù)泄的方式，控制起調(diào)水位。調(diào)度方式為以起調(diào)水位控制，前期按照預(yù)泄量等入庫流量控制。水位上漲則加大閥門開度，整體與桐子營水庫操作一致。
4.3.2 洞坪水庫
為了滿足防洪調(diào)度要求，水庫應(yīng)維持在488m以內(nèi)，將庫水位降至488m以下。減少對(duì)上游防洪的影響，調(diào)度方式為開啟單獨(dú)泄放，維持庫水位。水位上漲則加大泄量，水庫最高水位保持在490.00m以內(nèi)；5-10年一遇的洪水調(diào)度方式，則采用。不同年限的洪水調(diào)度，根據(jù)計(jì)算，將庫水位預(yù)泄至不同設(shè)計(jì)水位。
4.4 應(yīng)急調(diào)度方式
當(dāng)遭受超標(biāo)洪水以及特大自然災(zāi)害時(shí)，需要盡快上報(bào)。在防辦指揮下啟動(dòng)防汛搶險(xiǎn)預(yù)案，保證水庫大壩安全。當(dāng)來水超出工程泄洪能力，則運(yùn)用現(xiàn)有建筑權(quán)力阻擋泄洪能力下泄，降低水庫水位。水庫受到地震影響，則需要采取有效措施降低庫水位。利用緊急調(diào)度防止大壩持續(xù)惡化；對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害，則應(yīng)暫時(shí)降低庫水位運(yùn)行，消除可能存在的堵塞隱患。
5 結(jié)語
綜上所述，水庫群聯(lián)合防洪優(yōu)化措施，實(shí)際操作起來難度較大，計(jì)算也是相對(duì)復(fù)雜的過程。需要充分了解河流流域?qū)嶋H情況，通過分析削峰錯(cuò)峰、梯級(jí)調(diào)度等方式，建立防洪調(diào)度模型，對(duì)模型求解，通過應(yīng)用分析，將計(jì)算出的記過作為后續(xù)防洪的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)完整的調(diào)查規(guī)劃，削減區(qū)域內(nèi)的洪水，提高水庫抗洪能力，實(shí)現(xiàn)興利效益最大化。
