水庫運(yùn)行與調(diào)度管理的再認(rèn)識(shí)及優(yōu)化探析

王青惠

(新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

水庫運(yùn)行與調(diào)度管理的再認(rèn)識(shí)及優(yōu)化探析

王青惠

(新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

[摘要]水庫是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，防洪是其最為主要的功能之一。在有些流域中，存在多個(gè)水庫，為使這些水庫的運(yùn)行效益達(dá)到最優(yōu)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)度管理。以烏魯木齊河上的紅雁池水庫、烏拉泊水庫和大西溝水庫作為研究對(duì)象，在簡(jiǎn)要分析三座水庫運(yùn)行現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出水庫防洪聯(lián)合調(diào)度管理的優(yōu)化建議。提高水庫防洪管理水平。

[關(guān)鍵詞]水庫；運(yùn)行；調(diào)度管理

1水庫運(yùn)行現(xiàn)狀分析

本文以烏魯木齊河上的三座水庫作為研究對(duì)象，它們分別為紅雁池水庫、烏拉泊水庫和大西溝水庫，三座水庫的基本概況及運(yùn)行現(xiàn)狀如下：

1.1大西溝水庫

該水庫位于烏魯木齊河主干流大西溝出山口處，是烏魯木齊河上游規(guī)劃的控制性水利工程，其與烏魯木齊市之間的距離約為68 km。該水庫的主要功能為防洪兼灌溉，正常蓄水位1 961 m，死水位1 935 m；設(shè)計(jì)洪水位1 981 m，相應(yīng)庫容5 256萬 m3；調(diào)洪庫容6 858萬 m3；總庫容6 985.7萬 m3。于2013年10月正式進(jìn)入下閘蓄水期，利用防洪庫容，可將烏魯木齊市的防洪標(biāo)準(zhǔn)從不足30 a一遇提高至200 a一遇。該水庫由大壩、溢洪道、泄洪兼導(dǎo)流隧洞組成，大壩為粘土心墻壩，溢洪道為寬頂堰結(jié)構(gòu)，泄洪導(dǎo)流隧洞為有壓圓形洞。

1.2烏拉泊水庫

水庫位于烏魯木齊河中游，在烏魯木齊市南郊附近，是一座攔河水庫。整個(gè)水庫的淹沒面積約為6.4 km2，控制的耕地面積約為64萬畝，控制流域面積約為2 596 km2，蘭新鐵路及312國道均從該水庫的下游通過。該水庫正常蓄水位1 082.4 m、死水位1 071.52 m；設(shè)計(jì)洪水位1 086.08 m，相應(yīng)庫容4 953.7萬 m3；校核洪水位1 087.44 m，總庫容5 784萬 m3。該水庫興建于1959年，于1961年正式建成并蓄水，水庫由以下建筑物組成：主副壩、放水渠、放水涵洞、溢洪道等。由于該水庫興建的年代比較久遠(yuǎn)，受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件等因素的限制，加之長時(shí)期的運(yùn)行，使得水庫出現(xiàn)了不同程度的病險(xiǎn)問題，從1978年開始，該水庫共計(jì)進(jìn)行了四次除險(xiǎn)加固，目前，運(yùn)行情況較為穩(wěn)定。

1.3紅雁池水庫

該水庫位于烏拉泊水庫下游6 km左右的位置處，與烏魯木齊市的距離約為5 km，它是一座灌入式水庫，具備防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等功能，其來水取自烏拉泊水庫。該水庫大壩的結(jié)構(gòu)形式為土壩，壩長680 m，壩頂高程為1 009 m，最大壩高約為22 m，正常蓄水位1 002.8 m，相應(yīng)庫容4 501萬 m3；死水位986.6 m，相應(yīng)庫容654萬 m3；設(shè)計(jì)洪水位1 004.9 m，相應(yīng)庫容5 295萬 m3。該水庫興建于1948年，于1953年正式建成并投入使用，受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件等因素的限制，水庫的質(zhì)量問題較多，在1986-1987年對(duì)主壩進(jìn)行了加固處理，本次除險(xiǎn)加固中，采用了高壓旋噴灌漿和劈裂灌漿等技術(shù)措施，使水庫土壩的滲漏問題得到了初步解決。在1988-1989年，對(duì)水庫主壩的閘室兩側(cè)壩前坡進(jìn)行了混凝土面板加固處理，1998年對(duì)水庫進(jìn)行了又一次除險(xiǎn)加固，此次加固主要是對(duì)高低閘及高低放水渠進(jìn)行修復(fù)，由此進(jìn)一步確保了水庫下游供水的順暢。

2水庫防洪聯(lián)合調(diào)度管理的優(yōu)化建議

2.1防洪聯(lián)合調(diào)度的總體思路

為實(shí)現(xiàn)梯級(jí)最大的防洪效益目標(biāo)，大西溝、烏拉泊及紅雁池三座水庫進(jìn)行防洪聯(lián)合調(diào)度時(shí)，可以采用錯(cuò)峰的方式。由于這三座水庫之間的距離相對(duì)較小，結(jié)合上下游區(qū)間的實(shí)際情況，可采用后錯(cuò)峰的方式進(jìn)行防洪聯(lián)合調(diào)度，即在發(fā)生洪水的初期，利用上游水庫的防洪庫容先行攔蓄洪水，而后當(dāng)區(qū)間洪峰過后，對(duì)上游水庫攔蓄的洪水進(jìn)行泄放，由此能夠減小下游水庫的最大泄流量。

(1)在防洪聯(lián)合調(diào)度中，大西溝水庫應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)，對(duì)洪水進(jìn)行攔截，如果是一般性質(zhì)的洪水，應(yīng)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，若是特大洪水，則應(yīng)盡可能進(jìn)行控制，借此來減輕烏拉泊和紅雁池水庫攔洪時(shí)的泥沙淤積影響。

(2)當(dāng)三座水庫的區(qū)間出現(xiàn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同頻率的洪水時(shí)，為達(dá)到調(diào)節(jié)下泄流量的目的，先進(jìn)行大西溝水庫的入庫泄水，使下泄流量與區(qū)間洪水匯合流入烏拉泊水庫，而后根據(jù)烏拉泊水庫的實(shí)際入庫洪水量采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施，以確保大壩安全。

(3)在三座水庫中，防洪標(biāo)準(zhǔn)最低的水庫為烏拉泊水庫，所以烏拉泊水庫在選擇調(diào)洪方式時(shí)，必須充分考慮調(diào)洪方式對(duì)紅雁池水庫的影響，尤其在發(fā)生超出紅雁池水庫校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，要妥善選擇調(diào)洪方式盡量降低對(duì)紅雁池水庫的負(fù)面影響。

(4)三座水庫之間存在著水力連續(xù)的關(guān)系，三者為梯級(jí)水庫，在聯(lián)合防洪調(diào)度中，必須以三座水庫的整體性安全為立足點(diǎn)，充分考慮三座水庫的水工建筑物等級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)不相同的現(xiàn)狀，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的水庫采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，保證標(biāo)準(zhǔn)較高水庫的安全運(yùn)行。

2.2三座水庫的聯(lián)合調(diào)度方式

在三座水庫當(dāng)中，大西溝水庫是距離烏魯木齊市防洪控制點(diǎn)最遠(yuǎn)的水庫，由于烏拉泊水庫能夠調(diào)節(jié)大西溝水庫下泄的洪水流量，所以在三座水庫的洪水處于同步狀態(tài)的情況下，為了充分利用三座水庫的防洪庫容，要按照大西溝水庫、烏拉泊水庫、紅雁池水庫的先后順序進(jìn)行蓄洪。在實(shí)際操作中，三座水庫的蓄洪先后次序與泄洪次序相反，基于這一前提，在最下級(jí)水庫泄洪時(shí)，要保證洪水泄量與區(qū)間洪水流量之和不得超過防洪控制點(diǎn)的安全泄洪流量，在最短的時(shí)間內(nèi)以最快速度騰空防洪庫容。若遇特殊的降雨情況，如暴雨中心位于水庫附近，致使三座水庫的洪水組合異于一般狀況，那么應(yīng)當(dāng)放棄常規(guī)的聯(lián)合調(diào)度方式，根據(jù)氣象部門發(fā)布的降雨信息，先行對(duì)位于暴雨中心的上游水庫蓄洪，而后再對(duì)下游水庫蓄洪。

2.3防洪調(diào)度優(yōu)化措施

在進(jìn)行防洪優(yōu)化調(diào)度的過程中，除了要結(jié)合流域的洪水預(yù)報(bào)之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)雨情、水情等信息加以充分利用，按照新的洪水分布情況，對(duì)防洪決策進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。當(dāng)新的雨情出現(xiàn)時(shí)，要隨即啟用洪水預(yù)報(bào)，并調(diào)用防洪優(yōu)化調(diào)度模型，使其在最快的時(shí)間內(nèi)做出最為正確的決策，據(jù)此展開調(diào)度工作，這樣能夠使洪水的聯(lián)合調(diào)度接近最優(yōu)。對(duì)于上述優(yōu)化措施而言，優(yōu)化調(diào)度模型的構(gòu)建是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是整個(gè)防洪聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度得以有序開展的關(guān)鍵。因此，下面重點(diǎn)對(duì)該模型的建模過程進(jìn)行介紹：該模型的構(gòu)建共分為以下幾個(gè)步驟：首先，明確三座水庫防洪系統(tǒng)的任務(wù)及目標(biāo)；其次，以數(shù)學(xué)的方法對(duì)耦合在一起的防洪系統(tǒng)進(jìn)行解耦處理，依據(jù)解耦結(jié)果進(jìn)行協(xié)調(diào)；再次，構(gòu)建起全新的數(shù)學(xué)模型，選取相應(yīng)的解算方法；最后，進(jìn)行總體驗(yàn)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

(1)應(yīng)對(duì)流域內(nèi)的綜自化管理系統(tǒng)加以完善，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，增設(shè)大西溝、烏拉泊、紅雁池三座水庫的防洪調(diào)度自動(dòng)化專家輔助決策支持系統(tǒng)。通過新增設(shè)的系統(tǒng)，對(duì)與洪水有關(guān)的各類信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集，如雨情信息、水情信息等等，由此能夠使洪水預(yù)報(bào)更加及時(shí)和準(zhǔn)確，這樣便可以在最短的時(shí)間內(nèi)提出科學(xué)合理、行之有效的聯(lián)合防洪調(diào)度方案，為各級(jí)防洪指揮決策部門提供支撐。

(2)依據(jù)上述聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度思路，假定流域內(nèi)出現(xiàn)200 a一遇的洪水災(zāi)情，洪災(zāi)7 d的總流量約為10 390萬 m3，據(jù)此啟動(dòng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方案，在洪水錯(cuò)峰后，由大西溝水庫開始進(jìn)行泄水，再由烏拉泊水庫進(jìn)行調(diào)洪4 400萬 m3，由紅雁池水庫調(diào)洪2 300萬 m3，由此三座水庫總的調(diào)洪量可達(dá)到11 159萬 m3，從而可確保烏魯木齊市的防洪安全，三座水庫在洪水調(diào)節(jié)方面的作用均得到有效發(fā)揮。這樣進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所提出的聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度方案的可行性。

3結(jié)語

綜上所述，水庫作為水利工程中重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其在防洪方面具有不可替代的作用。本文以烏魯木齊河上的三座水庫為研究對(duì)象，提出了水庫聯(lián)合防洪優(yōu)化調(diào)度方案，通過實(shí)例驗(yàn)證了調(diào)度方案的可行性，期望可以為同類工程提供借鑒參考。

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[收稿日期]2016-01-08

[作者簡(jiǎn)介]王青惠(1979-)，女，甘肅永昌人，工程師，主要從事水利工程運(yùn)行與管理工作。

[中圖分類號(hào)]TV697.1+1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0144-02