某水库汛限水位动态控制研究

陈 浩

(郎溪县龙须湖水库管理处，安徽 郎溪 242000)

1 概 述

随着国民经济的飞速发展以及人口数量的进一步提升，我国当前所面临的水资源短缺问题日益严重，供需矛盾不断加大，因而使得洪水资源化得到极大关注。对于洪水资源化，即借助科学技术的突破，使各大流域水利工程的调蓄能力得到充分运用，将水资源合理分配，提升水资源利用率，发挥抗旱、防洪功效。因此，洪水资源化是针对我国水资源分布不均匀以及解决我国水资源供需矛盾的根本方法策略，同时也是未来我国所要坚持的主要治理措施。

在洪水资源化中，采用水库汛限水位对水资源进行调控是较为有效的途径。所谓汛限水位指的是处于在汛期的水库所能蓄最大量水的上限水位，也指洪水在设计频率的状态下的起调水位。我国气候四季分明，每个季度的降水情况变化较大，降雨量分布不均，因此需要通过水库来进行水的调度从而实现水资源的充分利用。我国多数大坝项目在汛期采用汛限水位静态调控方式，这是当地水利局从大坝安全因素方面考虑的结果，但是这样的处理方式浪费了巨大的洪水资源。

为了改善水库汛限水位静态控制对洪水资源利用的不足，本文根据流域历史水文规律，结合流域降雨预报，针对汛限水位动态控制方案以及所能获得的相关效益进行分析研究具有重要的现实意义。

2 工程概况

某水库位于长江流域水阳江水系郎川河支流，坝址控制流域面积25 km2，水库为多年调节，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的中型水库。水库设计灌溉面积0.166 7×104hm2；防洪保护下游乡镇4.0万人，0.2×104hm2耕地，年供水量300×104t。水库按100年一遇洪水设计，2 000年一遇洪水校核，水库正常蓄水位为28.0 m。

水库所在地属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，雨量丰沛，季风明显。本流域属于赣皖山地暴雨区，暴雨发生频繁，降雨的年际变化较大。暴雨多由梅雨锋、台风以及冷锋低槽、低涡切变等天气系统形成，以6-8月份最多，此类雨型降雨集中、笼罩面广、降水量大，极易引起洪涝灾害。洪水特性与暴雨特性基本一致，历时约24h，洪水过程一般呈陡涨陡落的单峰型。

采用设计暴雨计算设计洪水，将年最大1 h、年最大24 h设计暴雨通过面积折算系数转换成设计面暴雨，再进行扣损计算，得到设计净雨量。本水库流域形状系数f=0.23，修正系数为0.8。

采用纳希线性瞬时单位线模型推求设计洪水，其设计洪水过程曲线见表1。

表1 设计洪水过程曲线 /m3·s-1

3 汛限水位动态控制方法

对一次洪水来临前水库能预泄水量的确定，就是汛限水位动态调控范围的上限，用公式表达为：

计算汛期运行水位动态调控上限的具体步骤为：

1)有效预见期t1，计算公式如下：

t1=tf-tc-tj-tz

式中：tf为降雨预报或洪水预报预见期，h；tc为预报信息传递时间，h；tj为预泄决策与决策指令的传递时间，h；tz为开闸操作时间，h。

4)汛限水位动态控制域上限水位Z1计算。公式如下：

有效预见期t1时段内的预泄水量：

有效预见期t1时段末的库容：

V1=V0+ΔV1

式中：V0为设计汛限水位Z0时的库容，m3；V1为预泄水量，m3。

由V1查询水位库容关系曲线，得到相应水位Z1，则Z1即为汛限水位动态控制域上限水位。汛期运行水位动态控制范围计算成果见表2。

表2 汛期运行水位动态控制范围计算成果

4 汛限水位动态控制方案

采用预蓄预泄法确定水库实时调度阶段汛限水位动态控制方案。方案主要分3个阶段，具体内容如下：

4.1 预蓄阶段

当水库预报系统给出流域未来24 h发生无雨或小雨量级降雨的预报信息时，水库逐步关闭闸门，开始预蓄，迅速将库水位上浮至汛限水位动态控制域的上限28.5 m。此时不开闸泄洪，利用放水洞调洪，兴利发电。

4.2 预泄阶段

当水库预报系统给出流域未来24 h发生中雨量级降雨的预报信息时，将放水洞和闸门开启，按照下泄流量300 m3/s进行预泄，快速地将库水位控制在汛限水位动态控制域的中限28.3 m；当水库预报系统给出流域未来24 h发生中雨以上量级降雨的预报信息时，将放水洞和闸门开启，按照下泄流量300 m3/s进行预泄，在有效预见期8 h内，根据水库自身泄水过流能力以及下游控制点允许的安全泄量，迅速将库水位下调至汛限水位动态控制域的下限28.0 m。

4.3 退水阶段

若预报未来24 h发生无雨或小雨或者气象形势良好，今后一段时间内不会出现较大降雨和洪水的情况时，考虑下游防洪安全和水库流域不再发生大降雨，水库水位可能蓄不到汛限水位动态控制上限29.85 m的情况，可以在退水阶段适当控制下泄流量，为水库预蓄做准备。

5 结 论

面对我国频繁的洪水灾害和严重的水资源供需矛盾，需注重工程措施与非工程措施并用，从提高水库的洪水资源利用着手，依据日益可靠的短期降雨预报，改变汛期单一汛限水位的调度方式，科学合理地对水库运行水位做出调控。经优化计算的汛限水位比目前上限可抬高1.0 m，经济效益显著。