黃石水庫(kù)科學(xué)調(diào)度運(yùn)用的思考

郭立平 官衛(wèi)明 莊大平

（桃源縣黃石水庫(kù)管理處常德市415700）

黃石水庫(kù)及灌區(qū)位于湖南省桃源縣的西北部，水庫(kù)集雨面積552 km2，多年平均徑流量5.59億m3，總庫(kù)容6.02億m3，正常蓄水位90.0 m，正常庫(kù)容4.58億m3，興利庫(kù)容2.68億m3，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（II）型水利工程，是湖南省大型灌區(qū)之一，設(shè)計(jì)灌溉面積2.5萬(wàn)hm2（37.5萬(wàn)畝），灌區(qū)屬丘陵地帶，區(qū)內(nèi)總土地面積11.2萬(wàn)hm2（168萬(wàn)畝），約占全縣25%，耕地3.05萬(wàn)hm2（45.8萬(wàn)畝），約占全縣36%，據(jù)近3年平均值統(tǒng)計(jì)，全灌區(qū)年糧食總產(chǎn)達(dá)2.5億kg，是桃源縣重要糧食生產(chǎn)基地。

由于地處典型的東亞季風(fēng)副熱帶氣候區(qū)，四季分明，是洪、澇、旱災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)，特別是洪澇災(zāi)害帶有突發(fā)性、多變性、連續(xù)性、并發(fā)性等特點(diǎn)，從年內(nèi)降雨分布情況看，雨水主要集中在4～6月，但時(shí)空分配不均，9月也時(shí)有秋汛出現(xiàn)，氣候變化復(fù)雜，防汛任務(wù)繁重，水庫(kù)控制運(yùn)用工作在不同惡劣氣候環(huán)境下，應(yīng)具有一定的應(yīng)變能力。

水庫(kù)控制運(yùn)用工作關(guān)系到水庫(kù)工程管理單位經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)系到灌區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。做好水庫(kù)控制運(yùn)用工作，要始終遵循：興利效益服從防洪效益，局部利益服從全局利益，眼前利益服從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的原則。水庫(kù)管理單位必須嚴(yán)格執(zhí)行批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計(jì)劃，根據(jù)本地的氣候特征，適時(shí)做好水庫(kù)調(diào)度工作，嚴(yán)格水庫(kù)調(diào)度程序，做好這一工作關(guān)鍵在于做好水庫(kù)防洪調(diào)度與水庫(kù)興利調(diào)度工作。

1 水庫(kù)防洪調(diào)度

水庫(kù)防洪調(diào)度是一門(mén)依據(jù)洪水規(guī)律，研究并采用各種對(duì)策和措施，預(yù)防和減輕洪災(zāi)損失的學(xué)問(wèn)，它包含工程措施和非工程措施。水庫(kù)調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)和業(yè)務(wù)素質(zhì)，決策者的意向是水庫(kù)防洪調(diào)度不可取代的寶貴的信息資源，在實(shí)時(shí)調(diào)度決策中必須做到有章可循，方能臨危不亂。

黃石水庫(kù)在防洪調(diào)度中，水庫(kù)的作用有：一是水庫(kù)的滯洪作用。將超過(guò)下游安全泄量的洪水臨時(shí)滯蓄在水庫(kù)中，當(dāng)洪水減少時(shí)，再將蓄留的洪水在下游安全泄量?jī)?nèi)進(jìn)行泄洪，騰空庫(kù)容，迎接下一場(chǎng)洪水。滯洪只能起削峰作用，不能減少洪水總量，單純防洪水庫(kù)的作用就是滯洪；二是水庫(kù)的蓄洪作用。汛期將洪水蓄積在水庫(kù)中，供汛期結(jié)束后興利之用，防洪與興利結(jié)合的水庫(kù)適合這樣的運(yùn)行；三是水庫(kù)的錯(cuò)峰作用。當(dāng)下游區(qū)間和支流來(lái)大洪水時(shí)，可利用上游水庫(kù)臨時(shí)控制下泄流量，使干流洪水不與支流或區(qū)間洪水遭遇，使洪峰錯(cuò)開(kāi)。

從工程上下游防洪安全角度出發(fā)，各水庫(kù)都應(yīng)實(shí)施防洪預(yù)報(bào)，擬定一些可供選擇的多種水庫(kù)防洪調(diào)度的蓄洪方案，在確保水庫(kù)安全的情況下，選擇一個(gè)滿意的調(diào)度方案指導(dǎo)防洪調(diào)度。擬定方案時(shí)要考慮工程約束條件，如：批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計(jì)劃，水庫(kù)起調(diào)水位，下游安全泄量，工程的薄弱環(huán)節(jié)，氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性等，因而，在防洪調(diào)度中根據(jù)不同時(shí)期的水、雨、工情及氣候特征，要適時(shí)做好洪水調(diào)度，在實(shí)際工作中要著重做好以下幾項(xiàng)工作：

（1）編制年度控制運(yùn)用計(jì)劃：年初，以當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)為依據(jù)，科學(xué)地編制年度控制運(yùn)用計(jì)劃，對(duì)流域的水文氣象、徑流情況進(jìn)行分月預(yù)測(cè)，并以本地氣候特征、水庫(kù)電力生產(chǎn)、灌區(qū)農(nóng)作物需水和居民生活用水特點(diǎn)，進(jìn)行逐月供需的水量平衡分析計(jì)算與計(jì)劃，控制運(yùn)用庫(kù)水位在汛限水位以下運(yùn)行，為防止發(fā)生秋旱和保證次年的春灌，在汛末期還預(yù)蓄適當(dāng)?shù)乃?，確保灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水。

（2）水庫(kù)調(diào)度人員在洪水期間，根據(jù)水庫(kù)工程及下游防護(hù)區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、安全泄量等情況，進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)、分析、制定調(diào)度方案工作，選定洪水預(yù)報(bào)、調(diào)度方式及調(diào)度原則。在實(shí)施水庫(kù)防洪調(diào)度時(shí)，計(jì)算在不同起調(diào)水位的各種頻率出現(xiàn)最高洪水位，按選定的汛限水位計(jì)算調(diào)洪成果，明確下游允許通過(guò)的最大組合流量。在預(yù)報(bào)洪水時(shí)，預(yù)報(bào)出達(dá)到或超過(guò)汛限水位和最大洪峰流量的時(shí)間；對(duì)于超標(biāo)準(zhǔn)洪水預(yù)報(bào)指明洪水預(yù)報(bào)方案可參考程度和意義，預(yù)測(cè)失事可能造成的后果，及時(shí)提供給上級(jí)防指，做好決策者的參謀。

（3）根據(jù)降雨（含前期影響雨量）、徑流、洪峰流量、水庫(kù)起調(diào)水位等相關(guān)資料制作“洪水預(yù)報(bào)簡(jiǎn)圖”。“洪水預(yù)報(bào)簡(jiǎn)圖”制作后，能使工程對(duì)不同頻率洪水有明確的預(yù)見(jiàn)性。在已知起調(diào)水位，前期影響雨量的條件下，能比較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出不同頻率出現(xiàn)的最高洪水位、洪峰流量、最大下泄流量等數(shù)據(jù)。具體操作步驟如下：

●密切注意各種氣象預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)報(bào)確定可能給水庫(kù)帶來(lái)影響的次降雨量。

●根據(jù)預(yù)報(bào)雨量、前期影響雨量查“洪水預(yù)報(bào)圖”，得出不同量級(jí)降雨量情況下的水庫(kù)入庫(kù)水量、入庫(kù)最大洪峰流量、最高洪水位、水庫(kù)最大下泄洪量及可能出現(xiàn)的時(shí)間，提供給決策者和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，包括水庫(kù)上、下游的有關(guān)部門(mén)。

（4）利用洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)將歷史上出現(xiàn)比較典型且不同量級(jí)的降雨過(guò)程輸入電腦，對(duì)相似的降雨過(guò)程進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)，并結(jié)合當(dāng)前的水庫(kù)起調(diào)水位模擬出不同的調(diào)度方案，為抗擊洪水提供可靠的參考資料。

（5）對(duì)水庫(kù)調(diào)度資料與調(diào)度經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累匯編，對(duì)歷史上發(fā)生過(guò)的洪水水文資料，進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)匯編，對(duì)歷次抗洪中調(diào)度資料進(jìn)行匯集，年度洪水調(diào)度工作及時(shí)進(jìn)行總結(jié)?？偨Y(jié)包括對(duì)每場(chǎng)降水過(guò)程、降水量特征值、洪水總量、洪峰洪量、起調(diào)水位、最高洪水位、洪水起調(diào)時(shí)間、本次洪水調(diào)度工作中的經(jīng)驗(yàn)、存在問(wèn)題的說(shuō)明等。

（6）在非汛期中，對(duì)水工建筑物、機(jī)電設(shè)備、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)工作。汛后組織有關(guān)人員進(jìn)行檢查，對(duì)易損部件定期檢查、定期更換，特別是泄洪設(shè)施檢查嚴(yán)格把關(guān)，定期保養(yǎng)，重要部位要配備備用電源，并對(duì)備用電源進(jìn)行常規(guī)性的維護(hù)保養(yǎng)，定期試車(chē)，特別對(duì)啟動(dòng)設(shè)施進(jìn)行特殊保養(yǎng)，在防汛物資儲(chǔ)備上也要按照國(guó)家儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物資儲(chǔ)備，及時(shí)更新。

2 水庫(kù)興利調(diào)度

水庫(kù)興利調(diào)度原則是保證水庫(kù)在安全度汛的前提下，利用水庫(kù)的蓄水能力重新分配天然來(lái)水量，使之符合興利部門(mén)的用水要求，充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合利用效益。根據(jù)運(yùn)用期間的實(shí)際情況分析水庫(kù)天然來(lái)水量和興利水量，及其平衡關(guān)系，作好興利調(diào)度計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上選定水庫(kù)運(yùn)用的各個(gè)特征水位和蓄、供水方式，繪制水庫(kù)調(diào)度圖。對(duì)興利庫(kù)容進(jìn)行合理的控制運(yùn)用，黃石水庫(kù)在興利調(diào)度中要著重做好以下幾項(xiàng)工作：

（1）做好水庫(kù)控制運(yùn)用計(jì)劃編制工作，制作“興利調(diào)度圖”?！芭d利調(diào)度圖”制作的灌溉保證率是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)水庫(kù)徑流資料進(jìn)行排頻計(jì)算，算出水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉保證率的徑流量，選擇典型年，典型年是按水利年度計(jì)算，且接近水庫(kù)原設(shè)計(jì)保證率。需水量結(jié)合當(dāng)前灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水的實(shí)際情況，確定各月供水量。

（2）適時(shí)做好水庫(kù)調(diào)度工作。黃石水庫(kù)的興利調(diào)度是根據(jù)本地氣候特征，雨洪規(guī)律，灌區(qū)歷年來(lái)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的需水特點(diǎn)和農(nóng)作物生長(zhǎng)規(guī)律，合理安排灌區(qū)需水的預(yù)計(jì)時(shí)間，有效地利用汛期的蓄水量，提高水庫(kù)供水、灌溉保證率。因氣象部門(mén)預(yù)報(bào)精度不可能滿足水庫(kù)調(diào)度的實(shí)際工作需要，對(duì)出現(xiàn)復(fù)雜多變異常的氣候，水庫(kù)還及時(shí)適時(shí)地調(diào)整了運(yùn)用計(jì)劃。

（3）做好年度供水平衡。黃石水庫(kù)流域及灌區(qū)氣候變化復(fù)雜，降雨時(shí)空且分配不均，農(nóng)業(yè)灌溉用水有比較明顯的季節(jié)性，在調(diào)度過(guò)程中我們掌握了農(nóng)作物對(duì)不同時(shí)期的需水。黃石灌區(qū)以水稻種植為主，在實(shí)際工作中以水稻生長(zhǎng)規(guī)律來(lái)確定不同時(shí)期的供水量，春灌和夏灌用水是灌區(qū)需水高峰期，考慮春灌用水時(shí)，在上年度底水庫(kù)按照調(diào)度圖蓄足水量，來(lái)滿足來(lái)年春季用水，夏季用水按灌區(qū)干旱時(shí)灌區(qū)的需水量來(lái)考慮，若前期降雨不足就把握住入梅時(shí)間及早稻擱田期間的水庫(kù)回蓄，在此其間水庫(kù)減少放水量直至電廠停機(jī)蓄水，出梅以后，水庫(kù)及時(shí)補(bǔ)充渠道水量，及時(shí)向農(nóng)業(yè)部門(mén)了解本年度雙季用水高峰時(shí)間，雙季生產(chǎn)過(guò)后，再根據(jù)灌區(qū)需水量進(jìn)行供水。在水庫(kù)興利實(shí)際調(diào)度運(yùn)用中，應(yīng)視氣候變化情況和灌區(qū)不同時(shí)期需水量，做好水庫(kù)興利調(diào)度。

（4）做好水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。黃石水庫(kù)興利調(diào)度中的優(yōu)化調(diào)度，其實(shí)質(zhì)是提高單位發(fā)電量，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。做好黃石水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度，首先，要保證水庫(kù)安全，滿足灌區(qū)用水的需要；其次，要對(duì)灌區(qū)需水特點(diǎn)有充分的了解，及時(shí)了解天氣變化、發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)汛后期（一般在9月20日后）還要做好攔蓄洪水尾巴的工作，蓄足非灌溉期的下游河道環(huán)境用水；再次，優(yōu)化調(diào)度工作中，還要解決汛期中介過(guò)渡階段的理論和實(shí)際工作結(jié)合問(wèn)題，因?yàn)椤把雌凇笔冀K是個(gè)模糊的概念，要解決這一理論上的問(wèn)題，必須依據(jù)多年的歷史資料（水、雨、工情）進(jìn)行綜合分析，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析中介過(guò)渡理論的存在。從目前的情況看，黃石水庫(kù)流域及灌區(qū)從汛期向非汛期的轉(zhuǎn)變過(guò)程均是一個(gè)漸變過(guò)程。