防洪調(diào)度圖在水庫調(diào)度中的應(yīng)用

◎張瑩

引言：著社會的發(fā)展，國家對安全生產(chǎn)和生態(tài)流量泄放工作更加重視，對水電站的管理明顯加強。水電站有必要提高水庫調(diào)度管理水平，在實際工作中統(tǒng)籌兼顧安全發(fā)電、生態(tài)流量泄放和提高發(fā)電效益。在我國傳統(tǒng)水庫調(diào)度運行方式建設(shè)過程中，實際調(diào)度工作主要是根據(jù)防洪、洪水和發(fā)電等工作執(zhí)行調(diào)度操作，實現(xiàn)水文條件的均一化操作，這也是整體水庫調(diào)度運行的最佳結(jié)果。防洪調(diào)度是運用防洪工程或防洪系統(tǒng)的各項工程及非工程措施，對汛期發(fā)生的洪水有計劃的進行控制調(diào)節(jié)。

一、防洪調(diào)度圖應(yīng)用意義

防洪調(diào)度圖是汛期水庫調(diào)度的工具，根據(jù)入庫流量、水庫水位、電站負荷三者的關(guān)系，來確定水庫是處在蓄水階段還是要棄水運行。如果要棄水運行，先根據(jù)調(diào)度圖算出泄洪總量，在下游允許的情況下，就可盡早預(yù)泄騰出庫容，而不是待庫水位逼近正常高水位時才棄水，只有及早預(yù)泄，才能多的防洪庫容，才能在防洪中爭取主動。改變了過去只依據(jù)水位來調(diào)度水庫的被動狀況，并解決了水庫防洪與發(fā)電的矛盾，在不減少發(fā)電量的前提下為水庫獲得了足夠的防洪庫容。

二、水庫調(diào)度的基本原則

1.保證基本生活和生態(tài)需水量。在水庫生態(tài)調(diào)度操作執(zhí)行過程中，主要操作目的就是讓區(qū)域水資源緊缺問題得到有效緩解，但如果水庫早遇到嚴(yán)重的干旱問題時，人們應(yīng)該按照人與自然和諧發(fā)展的原則內(nèi)容，實現(xiàn)對居民基本生活和生態(tài)需水量的量化操作，設(shè)置好居民最低保障用水定額，還要將枯水期一般水性生物生存最小水量當(dāng)做生態(tài)需水指標(biāo)，在滿足上述雙重指標(biāo)要求之后，才能進行用水量的壓縮。

2. 平衡防洪和生態(tài)保護之間的關(guān)系。在汛期之中，平衡防洪和生態(tài)保護之間的關(guān)系是水庫運行的重要管理內(nèi)容之一。一般來說，大洪水本身具備不可控制特征，在洪峰到來之前，人們需要對風(fēng)險進行合理化控制，此時，防洪調(diào)度也需要先于其他調(diào)度工作進行。管理人員可以根據(jù)實際中小洪水防洪風(fēng)險可控特征，確保防洪安全同時，讓水位和流量始終保持正常狀態(tài)之下，并將下泄平攤流量延長，避免后續(xù)工作受到影響。

三、水庫調(diào)度的現(xiàn)狀

2019 年，水利部辦公廳文件“關(guān)于開展2019 年水庫（群）洪水調(diào)度方案全面修訂完善工作的通知”（防辦［2019］23 號）指出：為深入貫徹落實鄂竟平部長1 月15 日在2019 年全國水利工作會議上的重要講話精神，進一步強化對水庫汛期洪水調(diào)度運用的監(jiān)管，經(jīng)研究，決定在全國范圍內(nèi)開展水庫以及水庫群汛期洪水調(diào)度（用）案的全面梳理和修訂工作，以提高方案的科學(xué)合理性和可操作性，確保水庫運行安全，充分發(fā)揮水庫（群）防洪減災(zāi)效益。

我國整體水庫調(diào)度的執(zhí)行，主要涉及的項目有供水、發(fā)電、防洪等，主要目的就是確保社會經(jīng)濟效益得到充分完善。水庫所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益受到了相關(guān)部門的高度關(guān)注，但在很多情況下，生態(tài)系統(tǒng)問題并沒有得到全面保障，進而導(dǎo)致水庫調(diào)度出現(xiàn)很多問題。對于主體水庫調(diào)度，涉及的內(nèi)容有防洪調(diào)度和興利調(diào)度。首先，防洪調(diào)度可以維護水庫大壩安全不受任何影響，降低洪水對大壩的沖擊，常見手段有防洪庫容、消減洪峰等，確保水庫綜合效益的全面發(fā)揮，讓防洪和興利之間的矛盾可以得到全面化解。其次，對于興利調(diào)度的執(zhí)行，主要集中在非汛期，是實現(xiàn)水庫經(jīng)濟效益最大化的最佳調(diào)度方式，實現(xiàn)水資源的有效分配。

四、水庫防洪調(diào)度方案編制

1.洪水預(yù)報方案的編制與修編。根據(jù)歷史的水文資料和水文條件，在已有洪水預(yù)報方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)近10a 的洪水資料，修訂已有的大型水庫洪水預(yù)報方案，對中型水庫進行洪水預(yù)報方案編制，以滿足洪水作業(yè)預(yù)報的精度要求。降雨徑流預(yù)報是利用流域降雨量經(jīng)過產(chǎn)流計算和匯流計算，預(yù)報流域出口斷面的徑流過程。

2.單庫模擬洪水預(yù)報和洪水調(diào)度成果圖表。建立各控制節(jié)點所控制流域面積不同時間點流域蓄水量計算模型，確立不同條件下的流域包氣帶蓄水量。分6 個降雨級 別（降 雨 為 50、100、150、200、250、300mm），建立各站模擬洪水預(yù)報和洪水調(diào)度成果圖表。

3.水庫抗雨能力分析。中小型水庫具有流域面積小、河道比降大、匯流時間短、洪水來勢兇猛等特點，導(dǎo)致水庫預(yù)報的預(yù)見期很短，且中小型水庫管護人員能力參差不齊。為提高中小型水庫預(yù)報的時效性，基于水庫水量平衡基本原理，提出適合中小型水庫洪水預(yù)報預(yù)警的抗雨能力概念。（1）方法建立與適應(yīng)條件論證。結(jié)合水庫特點、基礎(chǔ)資料情況和泄流方式不同，建立多種滿足不同條件的抗暴雨能力算法，并對抗雨能力計算方法及其適應(yīng)條件進行論證。對分析方法與計算結(jié)果進行評估，分別從計算方法的科學(xué)性、基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性、關(guān)鍵指標(biāo)的可靠性、計算結(jié)果的合理性等方面進行全面分析，找出影響分析計算結(jié)果的可能原因。最終制定出一種或多種適應(yīng)水庫特點的，切實可行的抗暴雨能力計算方法。主要抗暴雨能力分析方法分類：①按照水庫現(xiàn)有基本資料不同分類為是否考慮降雨徑流關(guān)系的抗雨能力計算，是否考慮土壤含水量的抗雨能力計算，是否考慮泄洪情況的抗雨能力計算；②按照考慮水庫不同泄流方式分類為開敞式溢洪道的水庫水位不超過溢洪道底的抗雨能力計算和水位超過溢洪道底的抗雨能力計算，溢洪道有閘控制的水庫閘門全關(guān)情況下的水庫抗雨能力計算和溢洪道不同泄量情況下的抗雨能力計算；③設(shè)有開敞式溢洪道和輸水洞聯(lián)合泄洪的情況為溢洪道底以下的水庫抗雨能力計算，允許最高水位以下的抗雨能力計算。（2）抗暴雨能力查算圖表制作。完成境內(nèi)水庫抗暴雨能力查算圖表的制作，在水庫集水面積、水位—庫容關(guān)系曲線、降雨徑流相關(guān)圖等特征信息基礎(chǔ)上，確定了水庫允許最高洪水位后，計算水庫各級水位與不同前期影響雨量情況下的允許最大降雨量，即水庫抗暴雨能力，水庫抗暴雨能力分析計算包括抗暴雨能力計算表和抗暴雨能力計算圖2 種體現(xiàn)形式。最終形成工程特性及抗暴雨能力查算圖表手冊，便于防汛人員快速查詢，及時采取措施，確保水庫及下游安全度汛。

4. 汛期調(diào)度計劃及防洪調(diào)度方案編制。水庫控制運用與調(diào)度的目的，就是根據(jù)洪水預(yù)報成果，結(jié)合水庫的調(diào)度措施，模擬計算水庫某種調(diào)度模式下可能發(fā)生的最高水位、最大泄洪流量。重要的大中型水庫，要求預(yù)報出水庫水位和出庫流量的變化過程，以便進行科學(xué)的調(diào)度運用，正確處理好蓄泄關(guān)系，以確保水庫工程和下游河道的安全，并合理攔蓄洪水，以滿足灌溉、發(fā)電和水產(chǎn)養(yǎng)殖等興利事業(yè)的要求，充分發(fā)揮工程效益。

結(jié)束語：防洪調(diào)度圖在水庫防洪調(diào)度的方法和概念上有所創(chuàng)新和發(fā)展，是水庫實時調(diào)度和獲得或增加防洪庫容，更好地發(fā)揮防洪作用的一種好方法。防洪調(diào)度圖應(yīng)用下的水庫調(diào)度方案具有科學(xué)合理性和可操作性，但在具體應(yīng)用中，需要技術(shù)人員在做大量基礎(chǔ)工作后，繪制防洪調(diào)度圖，研究分析進行水庫調(diào)度時需要考慮的各種情況，制定了多個專項水庫調(diào)度方案，從而有效確保水庫運行安全，進一步完善防洪體系建設(shè)。