杜利勝

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆伊犁 835100)

0 引言

某大型水利樞紐工程正常蓄水位105 m，主汛期(6～8月)汛限水位99.60 m，當(dāng)水庫(kù)水位在99.6 m，根據(jù)計(jì)劃年度最高蓄水位105 m的目標(biāo)，對(duì)后續(xù)天然來水及下游灌溉用水的綜合分析，貫徹目前國(guó)家提出的從控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變的治水新思路，從預(yù)報(bào)調(diào)度角度對(duì)水庫(kù)攔蓄洪尾調(diào)度措施進(jìn)行探討研究，以求在滿足庫(kù)區(qū)防護(hù)對(duì)象防洪要求和不增加下游防洪負(fù)擔(dān)的前提下，利用非工程性的調(diào)度措施緩解水庫(kù)蓄水與下游灌溉之間的矛盾，充分發(fā)揮水庫(kù)綜合效益.

1 攔蓄洪尾的必要性

水庫(kù)壩址處8月份多年平均流量802 m3/s，9月份多年平均流量563 m3/s，根據(jù)當(dāng)?shù)卣峁┑南掠喂喔扔盟螅?月份灌溉用水流量620 m3/s［1］.由于下游存在大量無壩引水工程，為使這些工程能引到水，水庫(kù)必須加大泄量，抬高下游河道水位，這使得9月份實(shí)際出庫(kù)的灌溉流量大于設(shè)計(jì)的灌溉需求流量，若按目前的渡汛方案，主汛期末(8月31日)水庫(kù)的水位不超過99.6 m的要求，8月份以后水庫(kù)不但無法蓄水，反而要向下游供水，水庫(kù)水位將從99.6 m持續(xù)下降，無法完成今年105 m的蓄水任務(wù).

2 工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)

按照國(guó)家批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則，水庫(kù)防洪任務(wù)的特點(diǎn)是在保證大壩樞紐本身的安全為主，并保護(hù)下游100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)下不受淹沒影響.設(shè)計(jì)規(guī)劃明確，水庫(kù)大壩下游至下一工程段河道安全泄量1 500 m3/s，入庫(kù)洪水＜4 500 m3/s時(shí)按＜1 500 m3/s泄放，＞4 500 m3/s時(shí)按相應(yīng)的最大能力泄放［2］.

3 攔蓄洪尾調(diào)度可行性分析

3.1 工程所在河流洪水特性分析

工程所在河流1號(hào)水文站站的洪水成因可分為:冰川積雪消融型、暴雨型和消融、降雨相疊的混合型三種成因洪水.其中:消融型洪水約占30.3%，暴雨型洪水約占24.2%，混合型洪水約占45.5%.三種洪水成因中，實(shí)際發(fā)生以消融型與混合型成因居多.

1號(hào)水文站消融型成因的洪水過程多為復(fù)峰型，且隨氣溫的日變化而變化，洪水過程呈一日一峰的鋸齒型，洪水過程的歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，洪量相對(duì)較大，形成本流域大洪水.如1963年、1966年、1973年、1999年大洪水等.1號(hào)水文站1959-2001年(47年)最大歷史連續(xù)洪水各月發(fā)生頻次見表1.從表1可見，6月份發(fā)生大洪水的次數(shù)占總數(shù)的18.5%，7月發(fā)生次數(shù)占總數(shù)的58.1%，8月發(fā)生次數(shù)占總數(shù)的23.4%，且洪峰流量大于900 m3/s以上的大洪水幾乎發(fā)生在7月，見表2.

表1 卡恰甫其海站最大連續(xù)洪水各月發(fā)生情況表

表2 1號(hào)站不同流量各月發(fā)生情況表

3.2 1959－2005年8月份水量分析

根據(jù)1959-2005年1號(hào)水文站實(shí)測(cè)歷史資料，統(tǒng)計(jì)各年8月份逐日流量過程，可知在過去的47年歷史中，多年平均流量537 m3/s，各年8月份來水過程基本相似，主要集中在中旬以前，其中最大洪峰發(fā)生在 1998 年，最大流量為 12 000 m3/s［3］.根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的采用面積比擬法，由式Q壩址=(F壩址/F1號(hào)水文站)×Q水庫(kù)壩址的洪峰及時(shí)段洪量值，Q壩址 =0.91 745×Q1號(hào)水文站 =0.91 745×Q1=1 200m3/s，壩址處最大流量1 200m3/s，小于五年一遇洪水，根據(jù)以上計(jì)算可知，1號(hào)水文站8月份發(fā)生較大洪水的概率比較小，見表2.

3.3 8月份蓄水分析

8月開始進(jìn)入后汛期，雖然該時(shí)段也時(shí)有洪水發(fā)生，但洪水量級(jí)大多較小，多發(fā)生在8月15日以前，往往是峰高量小，危害較小.如果為此而延長(zhǎng)汛限水位時(shí)段，電站要承受很大的發(fā)電損失，經(jīng)濟(jì)上是不合理的，更重要的是后期無法按設(shè)計(jì)要求完成蓄水任務(wù)［4］.8月份壩址處多年平均流量為492 m3/s，按303 m3/s的灌溉用水下泄，水庫(kù)平均可蓄水189 m3/s.由于恰甫其海水庫(kù)目前處于初期蓄水階段，水位蓄到992 m時(shí)需要停滯15 d，若水庫(kù)水位從 989.6 m開始起蓄到 992.0 m，共需水1.26 億 m3，蓄水歷史 7.7 d，在從 992.0 m 蓄到995 m，共蓄水1.81億 m3，蓄水歷史11 d，由以上多年平均流量計(jì)算分析，初步將蓄水計(jì)劃定在8月1日.

3.4 汛期限制水位動(dòng)態(tài)控制方案

根據(jù)1959-2005年的實(shí)測(cè)歷史資料，水庫(kù)壩址處8月1日～8月6日的平均流量863 m3/s，減去603 m3/s的灌溉流量，平均蓄水量260 m3/s，8月1日從99.6 開始蓄水到102.0 m，共需 5.6 d，即到 8月6日水位達(dá)到102.0 m，然后將水位維持在102.0 m停滯15天，從8月22日開始繼續(xù)蓄水，22～31日恰甫其海壩址處多年平均716 m3/s，減去603 m3/s的灌溉流量，平均蓄水量113 m3/s，到8月31日共蓄水0.97 億 m3，月末庫(kù)水位達(dá)到 108.0 m.9 月開始按灌溉流量開始供水［5］.

4 風(fēng)險(xiǎn)控制

4.1 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

樞紐工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)于2008年汛期建成投運(yùn)，控制了1號(hào)水文站站以上27 000 km2的流域面積，共建遙測(cè)雨量站28個(gè)、水位站8個(gè)、中繼站4個(gè)、中心站1個(gè)，實(shí)現(xiàn)了雨水情遙測(cè)，人工流量合成預(yù)報(bào)，基本預(yù)見期為9～12 h.據(jù)2004-2005年間的次洪作業(yè)預(yù)報(bào)資料統(tǒng)計(jì)，預(yù)報(bào)精度達(dá)到82.2%，滿足洪水調(diào)度的需要.

4.2 預(yù)報(bào)預(yù)泄能力分析

由于洪水的復(fù)雜性和多變性，必須考慮次洪退水段攔尾超蓄后，出現(xiàn)復(fù)峰或突發(fā)性洪水而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，保證樞紐工程與下游兩岸的防洪安全.因此，利用建立的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，在預(yù)報(bào)將發(fā)生較大洪水的預(yù)見期內(nèi)進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)泄，可以有效地降低實(shí)際的起調(diào)水位，庫(kù)水位在100 m附近可預(yù)先降低水位0.5 m左右.但在實(shí)際運(yùn)用中要根據(jù)當(dāng)次洪水的預(yù)報(bào)成果慎重決策預(yù)泄汛限水位以下庫(kù)容的程度，以避免水庫(kù)回蓄困難.要著重注意如下幾點(diǎn):

(1)當(dāng)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)未來可能有特大暴雨時(shí)，可以采用預(yù)泄騰空庫(kù)容，適當(dāng)降低庫(kù)水位(至設(shè)計(jì)的汛限水位以下)，而不宜不管天氣狀況與水情趨勢(shì)，硬性要求降低水位.

(2)8月份開始超設(shè)計(jì)汛限水位蓄水，是根據(jù)多年平均流量計(jì)算的，流域水文氣象特性在時(shí)間和空間上具有較大的差異，應(yīng)根據(jù)分期洪水特點(diǎn)確定不同的分期水位.

5 結(jié)語

設(shè)計(jì)確定的水庫(kù)汛期限制水位是根據(jù)多年水文統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析得出的，是綜合性的參數(shù)，實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)結(jié)合氣象水文條件考慮分時(shí)段實(shí)行動(dòng)態(tài)控制運(yùn)用，可更好地協(xié)調(diào)防洪與發(fā)電、灌溉之間的矛盾，更充分地發(fā)揮水庫(kù)灌溉、發(fā)電、防洪等綜合利用效益.

［1］郭素珠.淺談廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展思路及對(duì)策［J］.水利科技，2002(1):107-109.

［2］陳惠源，陳森林，高似春.水庫(kù)防洪調(diào)度問題探討［J］.武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，16(1):12-14.

［3］黃 強(qiáng)，苗隆德，王增發(fā).水庫(kù)調(diào)度中的風(fēng)險(xiǎn)分析及決策方法［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，15(4):55-58.

［4］文峰，孟玉川.適合山地丘陵區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)——低壓管道［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2003(6):33-37.

［5］萬 俊，陳惠源，楊小東，等.白盆珠水庫(kù)汛期蓄水運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)分析［J］.水電能源科學(xué)，2000，18(1):112-115.