孫 熙 李程純子

（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，鄭州 450000）

0 引 言

海南博鰲樂(lè)城國(guó)際醫(yī)療旅游先行區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)先行區(qū)）位于海南島東海岸，瓊海市嘉積區(qū)和博鰲論壇核心區(qū)之間，橫跨萬(wàn)泉河兩岸。2013 年2 月28 日，國(guó)務(wù)院批復(fù)同意設(shè)立海南博鰲樂(lè)城國(guó)際醫(yī)療旅游先行區(qū)，為國(guó)家級(jí)新區(qū)，其建設(shè)發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略。先行區(qū)規(guī)劃立足國(guó)內(nèi)、放眼國(guó)際、面向未來(lái)，定位為參與“一帶一路”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的新平臺(tái)、國(guó)際一流的醫(yī)療旅游目的地、國(guó)家級(jí)醫(yī)療旅游先行示范區(qū)、海南國(guó)際旅游島建設(shè)的重要支撐點(diǎn)。先行區(qū)位于萬(wàn)泉河下游河道兩岸，頻繁發(fā)生暴雨洪水及風(fēng)暴潮災(zāi)害，在這樣一個(gè)區(qū)域打造新區(qū)，必須首先解決好水安全保障問(wèn)題。

水工程防洪調(diào)度是在保證水工程自身及保護(hù)對(duì)象防洪安全的前提下，兼顧興利目標(biāo)來(lái)進(jìn)行，一般調(diào)度時(shí)間緊急、時(shí)效性要求高，防洪調(diào)度相對(duì)復(fù)雜，可挖掘的潛力也是顯著的。按調(diào)度對(duì)象，防洪調(diào)度可分為單庫(kù)、河庫(kù)、庫(kù)群及流域4 種類(lèi)型[1]。目前大多數(shù)水庫(kù)都是單庫(kù)或河庫(kù)聯(lián)合的防洪調(diào)度，庫(kù)群調(diào)度以實(shí)際庫(kù)水位或入庫(kù)流量為判別條件，采取分級(jí)固定泄量或補(bǔ)償調(diào)度方式[2]，預(yù)報(bào)條件較好的庫(kù)群在調(diào)度時(shí)以一定預(yù)見(jiàn)期內(nèi)的預(yù)報(bào)入庫(kù)流量或預(yù)報(bào)流量與防洪控制點(diǎn)約束水位結(jié)合作為水庫(kù)泄流判別條件。庫(kù)群防洪調(diào)度還需要考慮水庫(kù)間水力聯(lián)系、防洪庫(kù)容分配，流域防洪調(diào)度則以流域防洪效益最大為目標(biāo)，綜合考慮水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)、閘、分洪道等多種水工程的聯(lián)合調(diào)度，但仍需就洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期及精度的提高、水庫(kù)汛限水位分期與動(dòng)態(tài)控制的研究、流域水工程防洪聯(lián)合調(diào)度模型的建立與求解等開(kāi)展工作。目前，部分流域正在進(jìn)行庫(kù)群、流域防洪聯(lián)合調(diào)度方面的探索與嘗試[1]。

面對(duì)復(fù)雜的水情和嚴(yán)峻防汛形勢(shì)，長(zhǎng)江流域在水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度研究上取得了顯著成效，2018年納入40座水庫(kù)，構(gòu)建流域?qū)用娴穆?lián)合調(diào)度體制，充分考慮上下游、干支流的洪水關(guān)系，研究水庫(kù)不同任務(wù)、不同時(shí)期的蓄泄水方案，科學(xué)精細(xì)調(diào)度，通過(guò)峰前預(yù)泄、迎洪削峰、錯(cuò)峰攔洪、峰后退水騰庫(kù)等措施，顯著發(fā)揮防洪減災(zāi)效益[3-6]?；春恿饔?qū)λ搌喓?、梅山?座對(duì)淮河干流中下游防洪影響較大的大型水庫(kù)實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，合理控泄、攔洪錯(cuò)峰，減輕淮河干流及相關(guān)支流防洪壓力，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)防洪目標(biāo)，保障流域防洪安全。

萬(wàn)泉河流域上游是海南省的暴雨中心之一，暴雨強(qiáng)度大、歷時(shí)短、洪量集中，先行區(qū)位于萬(wàn)泉河下游，是上游洪水的承接地，防洪任務(wù)十分艱巨。為了提高先行區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)減少對(duì)先行區(qū)外區(qū)域的影響，水安全保障方案按照“上蓄、中疏、下排”的原則，通過(guò)上游牛路嶺水庫(kù)、紅嶺水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，中游加積壩重建，下游堤防新建，構(gòu)建萬(wàn)泉河流域“庫(kù)堤結(jié)合”的防洪工程體系。先行區(qū)內(nèi)堤防按照20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)修建，在先行區(qū)外通過(guò)紅嶺水庫(kù)和牛路嶺水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度等措施，將先行區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高到50年一遇，以保障先行區(qū)城市防洪安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。為此開(kāi)展水庫(kù)等水工程防洪聯(lián)合調(diào)度及工程方案研究，結(jié)合臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)，研究通過(guò)水庫(kù)分級(jí)控泄、增設(shè)判別條件、預(yù)泄、汛限水位動(dòng)態(tài)控制等多種方法，建立河道（堤防）、水庫(kù)群（閘）聯(lián)合調(diào)度模型，優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度，布局流域防洪體系。

1 萬(wàn)泉河流域防洪工程及防洪形勢(shì)

1.1 防洪工程概況

萬(wàn)泉河位于海南島東南偏東部，是海南島第三大河流，發(fā)源于瓊中縣五指山風(fēng)門(mén)嶺，有南北兩源。南源乘坡河，為萬(wàn)泉河干流，北源定安河（又名大邊河），為萬(wàn)泉河最大的一級(jí)支流，南北源在瓊海合口咀匯合后始稱(chēng)萬(wàn)泉河。乘坡河流域面積1 387 km2，定安河流域面積1 222 km2。兩河匯合后，向東流經(jīng)石壁、龍江、嘉積，然后折向東南至博鰲港入海，合口咀至入海口54 km。萬(wàn)泉河干流全長(zhǎng)157 km，流域面積3 693 km2。

合口咀上游31 km 處乘坡河上建有牛路嶺水庫(kù)，水庫(kù)控制流域面積1 236 km2，占乘坡河流域面積的89.1%，占萬(wàn)泉河流域面積的33.5%，是以發(fā)電為主、兼顧防洪、供水等綜合利用的水利工程，為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。水庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100 年一遇設(shè)計(jì)，1 000 年一遇+20%校核。死水位80.00 m，正常蓄水位和汛限水位均為105.00 m（56 榆林基面，下同），興利庫(kù)容4.17億m3，電站總裝機(jī)容量8萬(wàn)kW。設(shè)計(jì)洪水位107.94 m，校核洪水位112.04 m，總庫(kù)容7.78億m3，調(diào)洪庫(kù)容2.48 億m3。水庫(kù)建成后調(diào)度方案有所調(diào)整，目前執(zhí)行2014年批復(fù)的調(diào)度方案，其防洪調(diào)度是按控泄運(yùn)行，對(duì)萬(wàn)泉河下游洪水具有一定調(diào)控作用。

2014 年在大邊河中游建成紅嶺水庫(kù)，距萬(wàn)泉河合口咀上游33 km，距瓊中縣城約30 km，控制流域面積745 km2，占大邊河流域面積的61%，占總流域面積的20%，是以城鄉(xiāng)供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合防洪，兼顧發(fā)電等綜合利用水利樞紐工程，為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。水庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用500 年一遇設(shè)計(jì)，2 000 年一遇校核。死水位135.00 m，正常蓄水位168.00 m，汛期限制水位167.00 m，總庫(kù)容6.62 億m3，防洪庫(kù)容0.96 億m3。水庫(kù)建成后，結(jié)合下游城鎮(zhèn)堤防的建設(shè)，以大邊河為主的洪水通過(guò)紅嶺水庫(kù)的防洪調(diào)度，可使下游嘉積鎮(zhèn)、博鰲鎮(zhèn)的防洪能力從20年一遇提高至30年一遇。

加積壩樞紐工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)加積）距萬(wàn)泉河出海約24 km，具有發(fā)電、供水及旅游等功能，正常蓄水位7.40 m，20 年一遇設(shè)計(jì)洪水位12.83 m，100 年一遇校核洪水位13.57 m，總庫(kù)容6 270萬(wàn)m3。加積水文站位于加積壩下游1 km。

1.2 防洪形勢(shì)

萬(wàn)泉河流域上游兩大水庫(kù)控制流域面積占流域總面積的53.7%，但受限于水庫(kù)主要功能的定位，不能完全發(fā)揮其防洪作用，上游水庫(kù)工程現(xiàn)狀調(diào)控洪水能力無(wú)法滿足流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)防洪保安的要求。特別是牛路嶺水庫(kù)建于1979年，未明確承擔(dān)下游防洪任務(wù)，其所在乘坡河的洪水未得到有效控制?，F(xiàn)狀萬(wàn)泉河下游防洪能力較低，不足10年一遇。

萬(wàn)泉河下游河道主要防洪保護(hù)對(duì)象先行區(qū)，按規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)需達(dá)到50 年一遇?；谙刃袇^(qū)存在的防洪薄弱環(huán)節(jié)，首先研究通過(guò)建設(shè)堤防工程使其達(dá)到20年一遇，進(jìn)一步研究牛路嶺、紅嶺水庫(kù)聯(lián)合調(diào)洪和其他措施，使防洪保護(hù)對(duì)象防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高至50年一遇。

在不改變水庫(kù)規(guī)模、不影響工程安全的前提下，研究萬(wàn)泉河流域現(xiàn)有水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的思路和方法，提出水庫(kù)群防洪聯(lián)合調(diào)度原則，結(jié)合水閘、分洪道、堤防等其他工程措施，進(jìn)一步提高下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。以加積水文站為防洪控制斷面，運(yùn)用臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、預(yù)泄、分級(jí)控泄、適時(shí)降低汛限水位等方法，優(yōu)化和精細(xì)化防洪調(diào)度，包括判定蓄泄時(shí)機(jī)和流量、調(diào)整調(diào)度判別條件，完善單個(gè)水庫(kù)調(diào)度方式，建立水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度方案，充分發(fā)揮流域控制性水庫(kù)群的防洪效益。

2 水庫(kù)群防洪聯(lián)合調(diào)度方案研究

2.1 現(xiàn)狀調(diào)度方式

（1）牛路嶺水庫(kù)。當(dāng)氣象預(yù)報(bào)水庫(kù)上游將發(fā)生強(qiáng)降雨，且水庫(kù)水位接近汛期限制水位105.00 m 時(shí)，提前預(yù)泄納洪，預(yù)泄流量一般不超過(guò)800 m3/s，水庫(kù)水位達(dá)到汛期限制水位后，根據(jù)水庫(kù)水位和入庫(kù)流量確定下泄流量。水庫(kù)調(diào)度方式見(jiàn)表1。

表1 牛路嶺水庫(kù)現(xiàn)狀洪水調(diào)度方式

（2）紅嶺水庫(kù)。紅嶺水庫(kù)承擔(dān)將萬(wàn)泉河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由20 年一遇提高到30 年一遇的防洪任務(wù)，防洪高水位170.56 m，防洪庫(kù)容0.96 億m3。水庫(kù)水位達(dá)到汛期限制水位后，根據(jù)水庫(kù)水位和下游防洪控制斷面加積流量確定下泄流量。水庫(kù)調(diào)度方式見(jiàn)表2。

表2 紅嶺水庫(kù)現(xiàn)狀洪水調(diào)度方式

2.2 調(diào)度方式調(diào)整的可行性

2.2.1 水庫(kù)運(yùn)用條件

牛路嶺水庫(kù)現(xiàn)狀根據(jù)入庫(kù)流量、庫(kù)水位進(jìn)行判別控泄，未考慮結(jié)合下游洪水水情，沒(méi)有明確防洪任務(wù)。從水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行情況看，1994-2015年汛期多年平均運(yùn)行水位為90.38 m，遠(yuǎn)低于汛限水位105.00 m，即水庫(kù)汛期發(fā)電運(yùn)行時(shí)，具有較大的蓄洪庫(kù)容；根據(jù)水庫(kù)特征水位復(fù)核，校核洪水位比現(xiàn)狀采用成果偏低約2.00 m，總庫(kù)容較大，有調(diào)整優(yōu)化泄流方式、挖掘水庫(kù)防洪潛力的可能性?？紤]利用臺(tái)風(fēng)、降雨、洪水預(yù)報(bào)信息，在洪水來(lái)臨前進(jìn)行預(yù)泄，降低水位運(yùn)行，洪水過(guò)后蓄至汛限水位，挖掘水庫(kù)防洪潛力。

2.2.2 預(yù)報(bào)信息的可利用分析

（1）臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)。臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)主要是對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及風(fēng)雨預(yù)報(bào)3方面預(yù)報(bào)，近年來(lái)，我國(guó)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)精度較高，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨預(yù)報(bào)精度一般。臺(tái)風(fēng)生成監(jiān)測(cè)較為準(zhǔn)確，采用臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)作為牛路嶺水庫(kù)調(diào)度的參考依據(jù)，對(duì)水庫(kù)防洪相對(duì)較為安全。同時(shí)為減少“過(guò)度預(yù)警”的影響，適當(dāng)結(jié)合天氣預(yù)報(bào)。

對(duì)牛路嶺水庫(kù)5年一遇以上洪水（洪峰大于5 150 m3/s）共14場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中11場(chǎng)洪水由臺(tái)風(fēng)引起。根據(jù)牛路嶺水庫(kù)由臺(tái)風(fēng)造成的11場(chǎng)大洪水分析，從臺(tái)風(fēng)生成到牛路嶺產(chǎn)生洪峰至少有68 h。為便于與天氣預(yù)報(bào)銜接，牛路嶺水庫(kù)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期采用48 h。

若預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生或發(fā)生暴雨以上天氣系統(tǒng)，則水庫(kù)進(jìn)入預(yù)泄降低水位運(yùn)行狀態(tài)，若24 h天氣預(yù)報(bào)為暴雨以上天氣系統(tǒng)，則水庫(kù)應(yīng)繼續(xù)預(yù)泄，降低水位運(yùn)行，洪水過(guò)后蓄至汛限水位，挖掘水庫(kù)防洪潛力。同時(shí)兼顧洪水資源利用，盡可能減小對(duì)水庫(kù)興利效益的影響。

（2）洪水預(yù)報(bào)。牛路嶺水庫(kù)流域有牛路、乘坡、新中、中平、太平、長(zhǎng)安6個(gè)雨量站，水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)測(cè)報(bào)范圍覆蓋壩址以上全流域，系統(tǒng)運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)報(bào)送準(zhǔn)確及時(shí)可靠，其預(yù)報(bào)方式有自動(dòng)和人工干預(yù)兩種。在2014 年、2015 年若干場(chǎng)洪水中，實(shí)測(cè)來(lái)水和預(yù)報(bào)值接近，預(yù)報(bào)精度較高。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)雨峰出現(xiàn)時(shí)間與入庫(kù)洪峰發(fā)生時(shí)間，確定洪水預(yù)見(jiàn)期。通過(guò)分析1998 年以來(lái)20 余場(chǎng)次較大洪水降雨，其洪水預(yù)見(jiàn)期為2～14 h。由降雨形成洪水時(shí)間較短，防洪決策風(fēng)險(xiǎn)大。本次研究暫不考慮洪水預(yù)報(bào)，僅作為牛路嶺水庫(kù)防洪調(diào)度的輔助手段，在調(diào)度的實(shí)施過(guò)程中為指揮決策提供依據(jù)。

2.3 調(diào)度方式調(diào)整原則

牛路嶺水庫(kù)、紅嶺水庫(kù)防洪調(diào)度方式的調(diào)整原則：①牛路嶺水庫(kù)維持死水位、正常蓄水位不變，紅嶺水庫(kù)維持死水位、汛限水位、正常蓄水位不變；②維持水庫(kù)現(xiàn)有規(guī)模不變，不增加移民征遷，不影響工程安全。即水庫(kù)5年一遇水位、20年一遇水位、校核洪水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)值；③盡量減少對(duì)水庫(kù)供水、發(fā)電等興利任務(wù)的影響；④調(diào)度方式盡可能簡(jiǎn)單，具有可操作性。

2.4 調(diào)度方式調(diào)整思路

萬(wàn)泉河下游防洪保護(hù)對(duì)象為先行區(qū)，河道洪水主要是來(lái)自加積水文站以上，選取加積斷面為防洪控制斷面。

在分析兩水庫(kù)入庫(kù)洪水、區(qū)間洪水與下游防洪控制斷面加積洪水組成關(guān)系的基礎(chǔ)上，考慮洪水的河道演進(jìn)時(shí)間，通過(guò)控制上游兩座水庫(kù)的下泄洪水過(guò)程，有效削減下游加積洪峰流量，滿足先行區(qū)50年一遇防洪目標(biāo)。

為使水庫(kù)防洪調(diào)度更加具有針對(duì)性、有效性，初步設(shè)置庫(kù)水位和下游加積面臨時(shí)刻流量為判別條件。在保證牛路嶺、紅嶺水庫(kù)現(xiàn)有征遷水位、工程規(guī)模不變的前提下，通過(guò)調(diào)整優(yōu)化兩水庫(kù)防洪調(diào)度方式，分析防洪保護(hù)對(duì)象達(dá)標(biāo)的可能性及方案，再通過(guò)削峰效果及調(diào)整影響等綜合評(píng)價(jià)，提出相對(duì)合理的調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)防洪效益最大化、最優(yōu)化。

3 聯(lián)合調(diào)度方案研究

3.1 下游安全泄量

當(dāng)加積洪水位低于9.00 m、相應(yīng)流量小于3 300 m3/s時(shí)，屬正常行洪；當(dāng)加積洪水位9.60 m、相應(yīng)流量4 120 m3/s時(shí)，先行區(qū)范圍內(nèi)萬(wàn)泉河達(dá)到平槽流量，開(kāi)始預(yù)警；當(dāng)加積洪水位達(dá)到10.70 m、相應(yīng)流量6 000 m3/s時(shí)，相當(dāng)于5年一遇洪水，為河道現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)安全泄量。先行區(qū)范圍內(nèi)規(guī)劃按20 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)修建堤防，相應(yīng)河道安全泄量9 380 m3/s。

預(yù)泄階段，考慮下游防洪安全，采用加積斷面3 300 m3/s、6 000 m3/s 作為下游安全泄量。防洪調(diào)度階段，采用9 380 m3/s作為下游安全泄量。

3.2 調(diào)度方案擬定

以下游加積防洪控制斷面流量和水庫(kù)水位作為判別條件，考慮分級(jí)控泄、預(yù)泄等措施，水庫(kù)調(diào)度方式擬定原則見(jiàn)表3。擬定時(shí)設(shè)置各級(jí)流量、水位、泄量及預(yù)泄范圍，并考慮水庫(kù)調(diào)蓄、河道演進(jìn)的作用，再聯(lián)合調(diào)算、分析、確定。

表3 水庫(kù)防洪調(diào)度方式擬定

3.2.1 調(diào)度方案初擬

通過(guò)試算，將加積50年一遇流量削減至9 380 m3/s，牛路嶺最低起調(diào)水位97.00 m，同時(shí)為了盡可能減少對(duì)水庫(kù)興利功能的影響，結(jié)合預(yù)泄，汛限水位可調(diào)整至101.00 m。故預(yù)泄水位變化區(qū)間設(shè)置為97.00～101.00 m。

根據(jù)工程條件和下游要求，考慮現(xiàn)狀汛限水位及預(yù)泄降低不同的幅度，綜合分析，篩選5個(gè)可行性較高的方案。

方案1：牛路嶺水庫(kù)、紅嶺水庫(kù)維持汛限水位105.00 m、167.00 m不變，調(diào)整泄流方式；

方案2：牛路嶺水庫(kù)維持汛限水位105.00 m不變，洪水前48 h內(nèi)預(yù)泄至101.00 m（預(yù)泄過(guò)程加積流量≤3 300 m3/s）；紅嶺水庫(kù)維持汛限水位167.00 m不變；調(diào)整泄流方式；

方案3：牛路嶺水庫(kù)汛限水位降至101.00 m，洪水前48 h內(nèi)預(yù)泄至97.00 m（預(yù)泄過(guò)程加積流量≤3 300 m3/s）；紅嶺水庫(kù)維持汛限水位167.00 m不變；調(diào)整泄流方式；

方案4：牛路嶺水庫(kù)維持汛限水位105.00 m不變，洪水前48 h內(nèi)預(yù)泄至99.00 m（預(yù)泄過(guò)程加積流量≤6 000 m3/s）；紅嶺水庫(kù)維持汛限水位167.00 m不變；調(diào)整泄流方式；

方案5：牛路嶺水庫(kù)汛限水位降至101.00 m，洪水前48 h內(nèi)預(yù)泄至97.00 m（預(yù)泄過(guò)程加積流量≤6 000 m3/s）；紅嶺水庫(kù)維持汛限水位167.00 m不變；調(diào)整泄流方式。

當(dāng)不能滿足下游防洪要求時(shí)，考慮堤防加高或合口咀建閘、開(kāi)辟新的分洪道等進(jìn)一步削減洪水。其中，合口咀建閘方案改變了現(xiàn)有防洪工程體系構(gòu)成，增加一個(gè)河道控制節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)洪水區(qū)間，需要對(duì)水庫(kù)、水閘等流域水工程進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。萬(wàn)泉河流域水工程防洪聯(lián)合調(diào)度模型系統(tǒng)進(jìn)行概化，見(jiàn)圖1。

圖1 萬(wàn)泉河流域水工程防洪聯(lián)合調(diào)度模型系統(tǒng)概化圖

結(jié)合萬(wàn)泉河合口咀地形，為了減小居民密集區(qū)淹沒(méi)影響，規(guī)劃在乘坡河、大邊河匯流處選址建閘，初擬合口咀閘防洪調(diào)度方式見(jiàn)表4。

表4 合口咀閘防洪調(diào)度方式

3.2.2 計(jì)算方法與模型

按照擬定的調(diào)度方案，對(duì)防洪斷面不同典型年的設(shè)計(jì)洪水組成進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算模型結(jié)構(gòu)關(guān)系及過(guò)程表示見(jiàn)圖2。

圖2 水庫(kù)群防洪調(diào)度方案調(diào)整計(jì)算模型框架

模型計(jì)算時(shí)計(jì)入合口咀建閘對(duì)洪水進(jìn)行調(diào)控，將水庫(kù)至加積一個(gè)區(qū)間洪水按面積比方法計(jì)算出合口咀上、下兩個(gè)區(qū)間，各種不同地區(qū)洪水組成洪水經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)后，演進(jìn)到合口咀，與水庫(kù)至合口咀區(qū)間洪水疊加調(diào)控后，演進(jìn)到加積，再與合口咀至加積區(qū)間洪水疊加得到加積設(shè)計(jì)洪水。

水庫(kù)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)調(diào)節(jié)均滿足調(diào)度方式調(diào)整原則，綜合不同典型年洪水調(diào)節(jié)結(jié)果，提取了滿足各典型的調(diào)度運(yùn)行方式，擬定的5個(gè)泄流方式和臨時(shí)降低汛限水位的組合方案，均可保證牛路嶺水庫(kù)、紅嶺水庫(kù)5年一遇水位、20年一遇水位、校核洪水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)值，不影響水庫(kù)規(guī)模和防洪安全。

3.3 調(diào)度方案分析與選定

3.3.1 對(duì)興利影響分析

牛路嶺水庫(kù)死水位、正常蓄水位不變，洪水入庫(kù)前進(jìn)行預(yù)泄，根據(jù)預(yù)泄調(diào)度各方案庫(kù)水位降落幅度，按每年發(fā)生3次，每次影響10 d計(jì)，計(jì)算減少的發(fā)電量，作為興利效益影響值。洪水過(guò)后及時(shí)蓄水至汛限水位，充分利用洪水資源，減少后期發(fā)電影響。

紅嶺水庫(kù)死水位、正常蓄水位、汛限水位均不變，興利效益不受影響。

遇50年一遇洪水時(shí)，萬(wàn)泉河水庫(kù)群防洪聯(lián)合調(diào)度方案主要成果見(jiàn)表5。

表5 不同防洪聯(lián)合調(diào)度調(diào)整方案主要成果對(duì)比表

3.3.2 方案比較與選定

遇50年一遇洪水時(shí)，方案3、方案5可將加積洪峰直接削減至現(xiàn)狀20年一遇設(shè)計(jì)流量9 380 m3/s，滿足先行區(qū)防洪要求，流域不需新增防洪工程、不需協(xié)調(diào)征地移民；但牛路嶺水庫(kù)需降低汛限水位4.00 m，存在長(zhǎng)期發(fā)電補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)。

方案1、方案2、方案4 可將加積洪峰削減至9 570～10 650 m3/s，仍大于9 380 m3/s，不能滿足先行區(qū)防洪要求；結(jié)合堤防加高、合口咀建閘以及分洪道開(kāi)辟3 種工程措施后，方案1、方案2、方案4 均可將加積洪峰削減至9 380 m3/s。合口咀建閘無(wú)移民、征地少，但工程投資大、影響小，可作為遠(yuǎn)期規(guī)劃工程；開(kāi)辟分洪道線路長(zhǎng)、占地大、使用率低，但投資及影響較大；加高堤防施工簡(jiǎn)單、投資少，但占地協(xié)調(diào)難度大。

通過(guò)各方案的效果、投資及影響綜合比較，方案4 最優(yōu)。遇50年一遇洪水時(shí)，首先通過(guò)兩座水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度將下游加積洪水削減至9 570 m3/s，再結(jié)合加積壩至入?？诙卧谠?guī)劃20 年一遇堤頂高程上加高0.08 m（摘自2019 年水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院編制《水庫(kù)防洪聯(lián)合調(diào)度及工程方案研究報(bào)告》），即可滿足將先行區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高到50年一遇。

根據(jù)歷年運(yùn)行情況分析，牛路嶺水庫(kù)汛期實(shí)際運(yùn)行水位較低，多年平均水位90.38 m，預(yù)泄階段水位調(diào)整至99.00 m 對(duì)其興利的實(shí)際影響不大。故綜合比較，方案4 作為研究成果的推薦方案。

依照牛路嶺水庫(kù)、紅嶺兩水庫(kù)優(yōu)化的防洪調(diào)度方式進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，以加積為防洪控制斷面，可滿足流域、區(qū)域防洪目標(biāo)。牛路嶺水庫(kù)維持汛限水位105.00 m 不變，洪水來(lái)臨前48 h內(nèi)預(yù)泄至99.00 m，按調(diào)整后泄流方式運(yùn)用；紅嶺水庫(kù)維持汛限水位167.00 m 不變，按相應(yīng)泄流方式運(yùn)用。兩水庫(kù)防洪聯(lián)合調(diào)度推薦方案見(jiàn)表6。

表6 牛路嶺、紅嶺水庫(kù)防洪聯(lián)合調(diào)度推薦方案

4 結(jié) 論

本文結(jié)合萬(wàn)泉河流域水庫(kù)工程實(shí)例，采用分級(jí)控泄、增設(shè)判別條件、預(yù)泄、汛限水位動(dòng)態(tài)控制等方法研究水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度及水庫(kù)群防洪聯(lián)合調(diào)度，合理布局流域防洪工程體系，結(jié)論如下：

（1）在保證牛路嶺、紅嶺水庫(kù)現(xiàn)有征遷、工程規(guī)模等不變的前提下，優(yōu)化精細(xì)化水庫(kù)群調(diào)度，可有效提高萬(wàn)泉河下游保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合堤防加高、合口咀建閘或分洪道開(kāi)辟等工程措施，可將先行區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高至50年一遇。

（2）綜合考慮萬(wàn)泉河流域水文氣象特點(diǎn)、工程實(shí)際、防洪要求和流域水工程布局，以下游防洪控制斷面防洪標(biāo)準(zhǔn)或流量控制為約束條件，結(jié)合臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)，研究上游水庫(kù)群、閘等控制性水工程聯(lián)合調(diào)度規(guī)劃調(diào)節(jié)計(jì)算方法及防洪調(diào)度方式，為流域?qū)用鎻?fù)雜地區(qū)洪水組合情況下的防洪規(guī)劃和調(diào)度給出有效的非工程措施治理思路，提出水庫(kù)群防洪聯(lián)合調(diào)度方案，進(jìn)而挖掘了現(xiàn)有水庫(kù)的防洪潛力，體現(xiàn)了科學(xué)和精細(xì)調(diào)度運(yùn)用的價(jià)值，對(duì)流域治理規(guī)劃合理布局、調(diào)整區(qū)域水利工程布局、減少工程建設(shè)投入、指導(dǎo)實(shí)際調(diào)度運(yùn)用均有重要意義。