【摘要】本文闡述了水庫防洪調(diào)度的現(xiàn)狀、水庫防洪調(diào)度的特點以及目前常用的水庫防洪調(diào)度方式。鑒于目前防洪與興利之間的矛盾,對水情、雨情、工情掌控較好的工程,進(jìn)行汛限水位動態(tài)控制研究是今后防洪水庫的重要課題。
【關(guān)鍵詞】防洪調(diào)度;汛限水位;水庫防洪
一、水庫防洪調(diào)度現(xiàn)狀分析
近年來,我國的水庫在防洪調(diào)度的過程中雖然取得了突破性的進(jìn)展,但也出現(xiàn)了一系列的問題,主要是難以平衡防洪與興利之間的矛盾,難以適應(yīng)實時防洪形勢的變化。在傳統(tǒng)的水庫防洪調(diào)度中,調(diào)度方法是一種半理論與半經(jīng)驗的方法,輔助以必要的防洪調(diào)度圖與能力圖等經(jīng)驗性圖表實行調(diào)度,技術(shù)應(yīng)用的主體以動態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、線性規(guī)劃等為主。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,許多的學(xué)者逐步在水庫防洪調(diào)度的理論研究中引入了模糊集理論,探討了洪水預(yù)報與運行決策問題,促進(jìn)了水庫職能的更好發(fā)揮,有助于更好地實現(xiàn)社會與經(jīng)濟(jì)的綜合效益。
二、水庫防洪調(diào)度的特點
水庫防洪調(diào)度有兩個鮮明特點,第一個特點是水庫防洪調(diào)度的影響因素眾多,降雨、入庫徑流、泄洪能力、工情、庫容等都會影響著水庫的防洪調(diào)度,在防洪形勢異常嚴(yán)峻的時候,水庫決策者對風(fēng)險的抗壓能力與自身的心理素質(zhì)都制約著水庫防洪調(diào)度的決策;第二個特點是水庫防洪調(diào)度是一個多目標(biāo)、多階段的決策過程,考慮水庫防洪調(diào)度的各種風(fēng)險和不確定因素。
三、水庫防洪調(diào)度方式
設(shè)有閘門控制泄洪的水庫,才能進(jìn)行防洪調(diào)度,否則只能起滯洪作用。為了滿足下游防洪要求的防洪調(diào)度,一般根據(jù)下游防洪要求,控制下泄流量,利用汛限水位至防洪高水位之間的防洪庫容削減洪水。水庫通常有以下幾種防洪調(diào)度方式。
①固定泄量調(diào)度
設(shè)置汛期最大下泄流量,當(dāng)入庫洪水大于該流量時,水庫按照最大下泄流量下泄,多余水量存蓄在庫中。該方法多用于防洪保護(hù)目標(biāo)距離水庫較近,區(qū)間流域面積較小,水庫對防洪保護(hù)對象起主要防洪作用的工程。
②防洪補償調(diào)度
水庫防洪補償調(diào)度需要控制水庫的泄量,使下游防洪控制斷面的流量不超過安全泄量,或水位不超過安全水位。當(dāng)防洪控制斷面流量超過保證水位相應(yīng)的泄量時,超額的水量蓄于水庫中;反之,當(dāng)水庫入流量小于該泄量時,水庫可騰空部分庫容,但一般不應(yīng)低于汛限水位。制定防洪補償調(diào)度方式時,根據(jù)區(qū)間洪水的變化特點,可以采用考慮洪水傳播時間或考慮區(qū)間洪水預(yù)報,以及綜合考慮防洪控制斷面水位、流量、漲落率等因素。對于防洪控制斷面離水庫較遠(yuǎn),兩者區(qū)間流量多變的情況,一般采用這種調(diào)度方式。
③防洪預(yù)報調(diào)度
在水庫控制運用中,用氣象、水文預(yù)報方法預(yù)報將來要發(fā)生的徑流過程,據(jù)以進(jìn)行的水庫調(diào)度。一般此方法需要流域內(nèi)有較為準(zhǔn)確的水情自動測報系統(tǒng),通過分析氣象資料,對壩址以上各站點的資料能夠?qū)崟r掌控,同時需要一定的預(yù)見期,以便于決策者進(jìn)行防洪調(diào)度決策。
除了上述方法外,還有一些防洪調(diào)度方式,需要根據(jù)不同防洪保護(hù)對象的要求和水庫工程特點進(jìn)行防洪調(diào)度設(shè)計。
四、水庫防洪調(diào)度相關(guān)問題
1、汛限水位的設(shè)置
對水庫防洪而言,汛限水位控制的越低,防洪庫容越大,對防洪安全就越為有利。而汛限水位降低又有可能對水庫興利功能產(chǎn)生影響。因此,汛限水位的設(shè)置一般有三種形式:不結(jié)合、部分結(jié)合和完全結(jié)合。
2、汛限水位動態(tài)控制
近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各用水部門對水庫的供水保障提出了更高的要求,水庫的防洪與興利矛盾不斷加劇。針對這種現(xiàn)象,專家學(xué)者們對汛限水位控制方法進(jìn)行了探索與研究,如分期抬高汛限水位控制法、預(yù)報調(diào)度法等。隨著氣象預(yù)報水平、洪水預(yù)報水平與技術(shù)的迅猛發(fā)展,水庫管理工作中調(diào)度技術(shù)人員所掌握的基本信息資料與建庫初期設(shè)計階段相比已不可同日而語。許多大型水庫建立了雨水情遙測、現(xiàn)代觀測與監(jiān)視系統(tǒng),數(shù)字通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展與利用使水文氣象預(yù)報的預(yù)見期更長、預(yù)報精度更高,為建立汛限水位動態(tài)控制提供了有利條件。
目前水庫汛限水位動態(tài)控制研究的主要方法有:實時預(yù)報調(diào)度法、綜合信息推理模式法、耦合于防洪預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)的汛限水位動態(tài)控制值優(yōu)選法、綜合信息汛限水位動態(tài)控制決策支持表法、評價決策法、補償調(diào)度法等。在水庫調(diào)度人員實時動態(tài)控制汛限水位時,需要根據(jù)水庫流域特征、水庫洪水預(yù)報方案精度、水庫流域降雨定性分級預(yù)報精度、水庫閘門啟閉靈活性等具體情況選定適合的汛限水位動態(tài)控制方法。此外,將單庫的汛限水位動態(tài)控制方法擴(kuò)展到庫群中的應(yīng)用,是未來科研、實踐中需要繼續(xù)研究的問題。
3、水庫防洪調(diào)度風(fēng)險
水庫防洪調(diào)度涉及設(shè)計洪水典型選擇、洪水來水過程、水庫實際調(diào)度操作、水庫泄流能力等不確定性因素,防洪預(yù)報調(diào)度還要涉及洪水預(yù)報不確定性、降雨預(yù)報不確定性因素。眾多不確定因素的存在,尤其是汛限水位抬高以后,導(dǎo)致水庫防洪控制運用過程中均有可能出現(xiàn)泄流量超過下游河道安全泄量、水庫水位超過某一防洪標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的防洪特征水位等風(fēng)險。因此,若要在保證水庫防洪安全的前提下,增加水庫有效蓄水量,充分發(fā)揮其防洪與興利的綜合效益,則需對水庫在各種不確定性因素影響下分析防洪調(diào)度中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行,以便為水庫優(yōu)選防洪調(diào)度規(guī)則及相應(yīng)的泄流方式提供參考依據(jù)。
綜上所述,本文探究防洪調(diào)度的若干問題具有重要的現(xiàn)實性意義,水庫的防洪調(diào)度對保壩安全與下游的防洪安全起著至關(guān)重要的制約作用,不管是為了取得更大的社會經(jīng)濟(jì)效益還是從水庫工程的安全性與防洪要求來說,都一定要做好水庫的防洪調(diào)度。水庫防洪調(diào)度從常規(guī)的調(diào)度方式,逐漸發(fā)展成依靠氣象預(yù)報、水情測報系統(tǒng)等方法和設(shè)施的綜合調(diào)度系統(tǒng),充分發(fā)揮出水庫的興利與防洪綜合效益。
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