水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度關(guān)鍵問(wèn)題研究及其應(yīng)用

1、2005年 1月 SHUILI XUEBAO第 1期 文章編號(hào) : 0559-9350(200501-0051-05水 庫(kù) 防 洪 預(yù) 報(bào) 調(diào) 度 關(guān) 鍵 問(wèn) 題 研 究 及 其 應(yīng) 用曹永強(qiáng) 1,殷峻暹 2,胡和平 1(1.清華大學(xué) 水利水電工程系,北京 100084; 2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水資源研究所,北京 100044摘要:為使水庫(kù)防洪功能與興利功能盡可能結(jié)合起來(lái), 更好地提高洪水資源利用率, 本文探討了利用水文和氣象等 預(yù)報(bào)信息來(lái)指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí)調(diào)度。研究了實(shí)施防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方法的內(nèi)涵、機(jī)理、需要滿足的基本條件等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn) 題,結(jié)合碧流河水庫(kù)的應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明該方法的實(shí)用性和可行性。

2、實(shí)例證明,碧流河水庫(kù)采用以累積凈雨總量控 制的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度運(yùn)用方式,可提高洪水資源可利用量約 4000萬(wàn) m 3。關(guān)鍵詞:水庫(kù);預(yù)報(bào)調(diào)度;凈雨;汛限水位中圖分類(lèi)號(hào):TV697.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度方法把初設(shè)階段采用的防洪調(diào)度方案視為建庫(kù)后水庫(kù)實(shí)際調(diào)度應(yīng)遵循的準(zhǔn)則,而忽略 了這兩個(gè)階段水庫(kù)調(diào)度工作的任務(wù)和依據(jù)的信息條件發(fā)生的巨大變化,它沒(méi)有充分利用氣象云圖分析系 統(tǒng)、水雨情遙測(cè)系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng),不考慮洪水預(yù)報(bào)或降雨預(yù)報(bào)信息。其調(diào)度方式單一,缺乏靈活 性,未能充分發(fā)揮水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用,雖然合法但不盡合理。從而導(dǎo)致許多水庫(kù),尤其是北方水庫(kù)形成調(diào)洪 過(guò)程受汛限水位的約束發(fā)生棄水,洪水過(guò)

3、后又無(wú)水可蓄的局面,造成洪水資源的浪費(fèi)。要改變這種汛期棄 水汛后又無(wú)水可蓄的矛盾局面,一是改變現(xiàn)行水庫(kù)固定時(shí)間固定汛限水位的調(diào)度方式;二是依托天氣預(yù)報(bào) 和洪水預(yù)報(bào)技術(shù)挖掘水庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度的潛力 1。 本文根據(jù)洪水出現(xiàn)的規(guī)律, 結(jié)合水文氣象等預(yù)報(bào)信息, 在不 改變現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下研究預(yù)報(bào)調(diào)度方式,實(shí)現(xiàn)防洪效益與興利效益的轉(zhuǎn)換。實(shí)時(shí)調(diào)度依據(jù)的信息比設(shè)計(jì)階段豐富得多,不僅有基于隨機(jī)理論的統(tǒng)計(jì)信息和基于成因分析的確定性 信息, 還有基于統(tǒng)計(jì)信息、 確定性信息和調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的模糊信息 2。 利用運(yùn)行階段各種信息, 研究防洪預(yù)報(bào) 調(diào)度方式不僅必要, 而且可行 3。 防洪預(yù)報(bào)調(diào)度可簡(jiǎn)單定義為:為充分發(fā)揮水庫(kù)效益

4、, 使防洪與興利盡可 能地結(jié)合起來(lái),利用預(yù)報(bào)的洪水過(guò)程,實(shí)施防洪調(diào)度的方法。防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方法的優(yōu)點(diǎn)在于增長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期、 提高防洪效益,缺點(diǎn)是要冒預(yù)報(bào)誤差帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐證明,防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式既有理論價(jià)值又有經(jīng)濟(jì)與 社會(huì)效益,預(yù)計(jì)將來(lái)會(huì)部分地替代常規(guī)調(diào)度方法。1 防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的機(jī)理分析在實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度過(guò)程中,氣象降雨預(yù)報(bào)早于實(shí)際降雨信息,實(shí)際降雨早于預(yù)報(bào)凈雨信息,預(yù)報(bào)凈 雨早于入庫(kù)洪峰信息,更早于調(diào)洪最高水位信息。基于這一特點(diǎn),水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式選擇前期信息作 為判斷水庫(kù)遭遇洪水的量級(jí)和改變泄流量的判斷指標(biāo) 4。 這就是防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式設(shè)計(jì)提高洪水資源利用 率的機(jī)理。圖 1以遼寧省碧流河水庫(kù)

5、為例說(shuō)明采用預(yù)報(bào)調(diào)度方式獲得效益的機(jī)理。圖中小圓點(diǎn)代表采用常規(guī)調(diào)度方式,以庫(kù)水位作為判斷洪水發(fā)生量級(jí)與改變泄量的指標(biāo),由于前期泄收稿日期:2004-01-16基金項(xiàng)目:水利部、國(guó)家防總重大科技資助項(xiàng)目 (水利部 2002341號(hào) 作者簡(jiǎn)介:曹永強(qiáng) (1973-,男,內(nèi)蒙古人,博士,主要從事防洪減災(zāi)與水資源利用研究。2005年 1月 SHUILI XUEBAO第 1期 量偏小,第 25h 才改變泄流,使得后期泄流明顯偏大,防洪損失加大;小方塊代表采用預(yù)報(bào)調(diào)度方式,選 用預(yù)報(bào)的凈雨作為判斷洪水發(fā)生的量級(jí)與改變泄流的指標(biāo),第 20h 判斷洪水發(fā)生的量級(jí),并在下游允許的 前提下,較早加大泄量,后期最大

6、泄量明顯小于常規(guī)調(diào)度方式的泄量值,占用防洪庫(kù)容要小得多。預(yù)報(bào)調(diào)度方式獲得的效益有雙重性 4:若保持原設(shè)計(jì)汛限水位, 則可增加防洪效益;若保持原防洪效益不變,則可抬高汛限水位,增加洪水資源利用量。從以上分析可以看出,正確合理的水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度能夠有效地解決或緩解防洪與興利之間的矛盾。 圖 1 碧流河水庫(kù) (0.01%校核洪水 不同調(diào)度方式的泄流過(guò)程比較 2 實(shí)施預(yù)報(bào)調(diào)度方式需要具備的條件(1水、雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定,信息傳遞暢通率、誤碼率均達(dá)到規(guī)范要求 5,能及 時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地提供水、雨情信息。配備專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作。 (2洪水預(yù)報(bào)方案精度、合格率要高,特 別是要有較長(zhǎng)的預(yù)見(jiàn)期,要

7、達(dá)到規(guī)范規(guī)定的甲級(jí)水平。 (3短期降雨預(yù)報(bào)精度要較高。 (4泄流設(shè)備開(kāi)啟關(guān) 閉要靈活,有條件的水庫(kù)最好有閘門(mén)啟閉自動(dòng)化系統(tǒng)。 (5“洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)”與決策機(jī)構(gòu)聯(lián)系的“通 訊系統(tǒng)”配備專(zhuān)門(mén)技術(shù)人員,保證系統(tǒng)暢通。 (6一旦預(yù)報(bào)失誤,具有切實(shí)可行的工程和非工程彌補(bǔ)措施。3 實(shí)施預(yù)報(bào)調(diào)度方式的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題基于原設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果,改變洪水調(diào)度方式,即采用預(yù)報(bào)調(diào)度方式,研究選擇“預(yù)報(bào)凈雨、預(yù)報(bào)洪 峰或降雨預(yù)報(bào)等”作為判斷何時(shí)改變泄流量的規(guī)則指標(biāo),通過(guò)預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)劃上浮原汛限水位,要求所選定 的規(guī)則指標(biāo),應(yīng)具有外包功能,即能安全的調(diào)節(jié)各種頻率洪水過(guò)程,仍然保持原設(shè)計(jì)安全度。針對(duì)洪水資 源利用對(duì)短期洪水預(yù)報(bào)

8、和氣象預(yù)報(bào)提出的要求,重點(diǎn)研究短期預(yù)報(bào)和防洪興利調(diào)度方案之間的結(jié)合方式, 確定不同洪水量級(jí)的判別方式和標(biāo)準(zhǔn), 分析洪水預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期對(duì)調(diào)度方案的影響 1。 進(jìn)行防洪預(yù)報(bào)調(diào) 度的重要條件是預(yù)見(jiàn)期、預(yù)報(bào)洪峰和洪量的精度與可靠性。3.1 水 庫(kù) 水 、 雨 情 測(cè) 報(bào) 系 統(tǒng) 和 洪 水 預(yù) 報(bào) 方 案 的 評(píng) 定 分 析 水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)劃方式能否實(shí)施, 關(guān)鍵在水、雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)性能是否可靠,運(yùn)行是否穩(wěn)定,能否及時(shí)準(zhǔn)確地提供水、雨情信息,同時(shí)要 有精度較高的預(yù)報(bào)方案。洪水預(yù)報(bào)受水文觀測(cè)資料、降雨時(shí)空分布特性、下墊面特性、人類(lèi)活動(dòng)等眾多因素的影響,必然存在 誤差。合格率是衡量預(yù)報(bào)方案可利用程度

9、的主要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)預(yù)報(bào)方案進(jìn)行評(píng)定包括兩個(gè)方面,除了對(duì)采用預(yù) 報(bào)方法的理論依據(jù)及所引用的點(diǎn)據(jù)因誤差很大而欲舍棄的理由做出合理性分析外,還需對(duì)預(yù)報(bào)誤差做出定 量分析。水文預(yù)報(bào)誤差表現(xiàn)在數(shù)量、分配和發(fā)生時(shí)間三個(gè)方面,它們都對(duì)預(yù)報(bào)調(diào)度產(chǎn)生影響,目前僅能從 洪水某一特征值的數(shù)量上考慮。水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范 SL250-2000規(guī)定:經(jīng)精度評(píng)定,凡洪水預(yù)報(bào)方案精 度達(dá)到甲、乙兩個(gè)等級(jí)者,可用于發(fā)布正式預(yù)報(bào);方案精度達(dá)到丙級(jí)的,可用于參考性預(yù)報(bào);丙級(jí)以下的 方案,只能作參考性估報(bào)。為安全考慮,建議洪水預(yù)報(bào)方案經(jīng)作業(yè)預(yù)報(bào) 10次以上,合格率超過(guò) 85%可用于 防洪預(yù)報(bào)調(diào)度中 6。3.2 短 期 降 雨 預(yù) 報(bào) 信

10、息 可 利 用 于 實(shí) 時(shí) 預(yù) 報(bào) 調(diào) 度 的 條 件 分 析 隨著遙測(cè)、遙感與衛(wèi)星技術(shù)的飛速發(fā) 展,它提供了過(guò)去不可能獲得的信息。降雨預(yù)報(bào)在實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度中的作用是很大的,而且貫穿于整個(gè)調(diào)度 過(guò)程。為保證防洪安全,充分利用洪水資源,北方水庫(kù)調(diào)度時(shí)較關(guān)心的是 6月上旬至 9月上旬期間的降雨預(yù)2005年 1月 SHUILI XUEBAO第 1期 報(bào)信息。調(diào)度者關(guān)心未來(lái)降雨多大,通過(guò)降雨徑流計(jì)算預(yù)估將增加多少水量,庫(kù)水位會(huì)上升多高,能否超 過(guò)防洪高水位,是否需要棄水,放水多少合適等問(wèn)題。然而,不容回避的事實(shí)是,目前即便在美國(guó),氣象 要素定量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度也只是百分之五十,誤差還是客觀存在的。降雨量預(yù)報(bào)

11、水平能否應(yīng)用,通常需要結(jié) 合各水庫(kù)調(diào)度情況具體研究。對(duì)各級(jí)氣象臺(tái)的各級(jí)降雨預(yù)報(bào)信息進(jìn)行準(zhǔn)確率、漏報(bào)率、空?qǐng)?bào)率分析是必要 的,更重要的是分析其誤差分布規(guī)律、誤差影響度及彌補(bǔ)措施。經(jīng)計(jì)算未來(lái) 24h 晴雨預(yù)報(bào)信息準(zhǔn)確率已在 90%以上,大雨以下量級(jí)信息預(yù)報(bào)誤差分布規(guī)律明顯,氣象部門(mén)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品是可利用的,尤 其是臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)。近些年來(lái),數(shù)值預(yù)報(bào)模型并結(jié)合衛(wèi)星云圖跟蹤,預(yù)報(bào)精度已有很大提高。各量級(jí)降雨 預(yù)報(bào)信息在實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度中都是可利用的 6,7。3.3 設(shè) 計(jì) 洪 水 的 復(fù) 核 水庫(kù)初步設(shè)計(jì)采用的是建庫(kù)前的雨洪資料。建庫(kù)后,流域水文特性發(fā)生變化。同 時(shí),隨著時(shí)間的推移,雨型、大洪水和特

12、大洪水的過(guò)程線都會(huì)有較大的變化。因此,進(jìn)行防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī) 劃方式的研究,必須加入建庫(kù)后的資料對(duì)水文資料進(jìn)行復(fù)核。包括對(duì)汛期日來(lái)水量資料的復(fù)核、典型洪水 過(guò)程線和歷史洪水的考證、水庫(kù)庫(kù)容曲線的校正等。重點(diǎn)是對(duì)原設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行復(fù)核。將建庫(kù)后洪水資料與工程初步設(shè)計(jì)采用的洪水資料進(jìn)行分析比較,從中選出對(duì)水庫(kù)工程和下游防洪區(qū) 安全最不利的洪水作為設(shè)計(jì)洪水。設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核有常規(guī)和隨機(jī)模擬兩種方法,前者是在實(shí)際發(fā)生資料基 礎(chǔ)上進(jìn)行頻率分析計(jì)算,它適用于實(shí)測(cè)資料系列較長(zhǎng)的;隨機(jī)模擬方法則是在隨機(jī)模擬的雨洪系列資料基 礎(chǔ)上進(jìn)行頻率分析,它適用于實(shí)測(cè)資料系列較短的。設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核采用的是壩址洪水資料,建庫(kù)前資料 需

13、演算到壩址。洪水總量的選樣采用“固定時(shí)段獨(dú)立選取的年最大值法”,洪峰流量的選樣采用“年最大 法”。3.4 預(yù) 報(bào) 調(diào) 度 方 式 判 別 條 件 的 選 擇 在實(shí)時(shí)調(diào)度中, 判斷洪水是否超過(guò)某一防洪標(biāo)準(zhǔn)以及執(zhí)行何種泄 流方式均依據(jù)判別條件。對(duì)于有下游防洪任務(wù)的水庫(kù),判別條件的選擇對(duì)制定合理的防洪調(diào)度方式顯得更 加重要。原因在于目前的中、長(zhǎng)期水文氣象預(yù)報(bào)無(wú)法事先判定一次洪水的量級(jí)。常規(guī)防洪調(diào)度方式的判斷指標(biāo),通常是選擇庫(kù)水位或?qū)嶋H入庫(kù)流量;防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的判斷指標(biāo)可 選擇凈雨量、入庫(kù)流量、峰前量、峰前蓄水量及水位。這五個(gè)指標(biāo)作為判別條件時(shí)預(yù)見(jiàn)期依次縮短,準(zhǔn)確 性逐級(jí)增高?；谶@一特點(diǎn),水庫(kù)防洪

14、預(yù)報(bào)調(diào)度方式選擇前期信息作為判斷水庫(kù)遭遇洪水的量級(jí)、改變泄 量的判斷指標(biāo),必然能達(dá)到提前下泄、均勻泄流,需要防洪庫(kù)容較小的效果。一般將產(chǎn)流預(yù)報(bào)的“累積凈 雨量”或匯流預(yù)報(bào)的“入庫(kù)洪峰流量”或短時(shí)“晴雨”預(yù)報(bào)信息等作為遭遇洪水量級(jí)及相應(yīng)泄量的判斷指 標(biāo) 8。4 預(yù)報(bào)調(diào)度方式的應(yīng)用實(shí)例以大連市碧流河水庫(kù)為例,說(shuō)明實(shí)施預(yù)報(bào)調(diào)度方式的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題和效果。玉石水庫(kù)位于碧流河水庫(kù)上游, 2001年 10月蓄水,在玉石水庫(kù)可行性研究報(bào)告和碧流河水庫(kù)大 壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告都論證過(guò)玉石水庫(kù)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水 (0.01%不會(huì)垮壩,玉石水庫(kù)修建后,對(duì)碧流河水庫(kù) 的入庫(kù)洪峰有削減作用,將碧流河水庫(kù) 0.01%的設(shè)計(jì)洪峰由

15、15100(m3/s削減到 14710(m3/s,對(duì)碧流河水庫(kù) 的防洪有一定作用。本文以玉石水庫(kù)修建后,碧流河水庫(kù)以上實(shí)際發(fā)生降雨的累積凈雨量作為水庫(kù)泄流的 控制條件,經(jīng)水庫(kù)各頻率洪水調(diào)節(jié)計(jì)算,來(lái)確定碧流河水庫(kù)的防洪調(diào)度方式。4.1 碧 流 河 水 庫(kù) 防 洪 調(diào) 度 運(yùn) 用 的 邊 界 條 件 碧流河水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用研究,必須滿足水庫(kù)原設(shè)計(jì)指 標(biāo),并保證大壩安全,故以水庫(kù)原設(shè)計(jì)下游防洪要求及原設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)洪水位 71.00m 和校核洪水位 72.60m 作 為約束條件,具體如下。(1 20年一遇洪水時(shí),保證下游農(nóng)田和城鎮(zhèn)的安全,小宋家屯站洪水組合流量 不超過(guò) 3400m 3/s,且壩前庫(kù)水位不

16、超過(guò) 70.20m 。 (250年一遇洪水時(shí),保證公路和碧流河橋的安全,小宋家2005年 1月 SHUILI XUEBAO 第 1期 屯站洪水組合流量不超過(guò) 5500m 3/s。 (3水庫(kù) p=0.2%洪水設(shè)計(jì)水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)值 71.00m 。 (4水庫(kù) p=0.01%洪水校核水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)值 72.60m 。4.2 碧 流 河 水 庫(kù) 防 洪 調(diào) 度 方 式 的 擬 定 本文將累積凈雨總量作為判斷洪水頻率的標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)對(duì)多方 案的全區(qū)各頻率洪水的調(diào)節(jié)計(jì)算,擬定水庫(kù)的防洪調(diào)度方式,具體內(nèi)容見(jiàn)表 1。4.3 碧 流 河 水 庫(kù) 汛 限 水 位 的 確 定 在上述邊界條件和閘門(mén)運(yùn)用方式下,經(jīng)過(guò)擬

17、定多方案試算,選定汛限水位為 68.80m ,洪水調(diào)節(jié)成果如下:5%頻率洪水,下游組合流量 3368m 3/s,壩前庫(kù)水位 70.20m ,滿足水庫(kù)防洪調(diào)度的邊界條件要求; 2%頻率洪水,下游組合流量 5465m 3/s,滿足水庫(kù)防洪調(diào)度的邊界條件要求;0.2%頻率洪水,設(shè)計(jì)水位 70.44m ,滿足水庫(kù)防洪調(diào)度的邊界條件要求; 0.01%頻率洪水,設(shè)計(jì)水位 72.17m , 滿足水庫(kù)防洪調(diào)度的邊界條件要求。4.4 以 壩 前 庫(kù) 水 位 控 制 水 庫(kù) 防 洪 調(diào) 度 為了分析以累積凈雨總量作為判別條件的防洪調(diào)度方式和以 壩前庫(kù)水位作為判別條件的防洪調(diào)度運(yùn)用的差別,擬定了汛限水位抬高到 68

18、.80m ,以壩前庫(kù)水位作為判別 條件的水庫(kù)閘門(mén)運(yùn)用方式,水庫(kù)閘門(mén)開(kāi)啟方式與以凈雨控制相同,即擬定防洪限制水位 68.8070.20m , 見(jiàn)表 1。表 1 碧 流 河 水 庫(kù) 防 洪 調(diào) 度 運(yùn) 用 方 式項(xiàng)目頻率 累積凈雨總量 /mm 庫(kù)水位 /m 底孔 溢流壩 5%以下 240以下 2孔全開(kāi) 4孔 2.5m 開(kāi)度, 3孔 3.0m 開(kāi)度 5%以上, 2%以下 240以上, 305以下2孔全開(kāi) 2孔 2.0m 開(kāi)度, 4孔 3.0m 開(kāi)度, 3孔全開(kāi) 累積凈雨總量控制 2%以上 305以上 2孔全開(kāi) 9孔全開(kāi)5%以下 68.8070.20 2孔全開(kāi) 4孔 2.5m 開(kāi)度, 3孔 3.0m

19、開(kāi)度5%以上, 2%以下 70.2070.50 2孔全開(kāi) 2孔 2.0m 開(kāi)度, 4孔 3.0m 開(kāi)度, 3孔全開(kāi)水位控制 2%以上 70.50以上 2孔全開(kāi) 9孔全開(kāi) 4.5 分 析 兩 種 調(diào) 度 方 式 的 差 別 為了分析以累積凈雨總量作為判別條件和以壩前庫(kù)水位作為判別條 件控制水庫(kù)閘門(mén)運(yùn)用的差別,將兩種水庫(kù)防洪調(diào)度的調(diào)洪計(jì)算成果匯總見(jiàn)表 2。項(xiàng)目 頻率 (% 入庫(kù)洪峰 /(m3/s 最高庫(kù)水位 /m 相應(yīng)庫(kù)容 /106m 3 最大泄量 /(m3/s2 6150 70.01 773 4257 0.2 10147 70.44 7907445 0.1 11246 70.84 8237875

20、 凈雨控制 0.01 14710 72.17 9079437 2 6150 70.40 797 4434 0.2 10147 71.05 8368101 0.1 11246 71.42 8598515 水位控制 0.01 14710 72.69 940 9997 由表 2可知,以累積凈雨總量作為判別條件,汛限水位可以抬高到 68.80m ,以壩前水位作為判別條件, 汛限水位不能抬高到 68.80m 。因?yàn)橐岳鄯e凈雨總量作為控制可以提前在大洪水前期中小洪水時(shí),在有降雨 而匯流未形成之前,將水庫(kù)中的水預(yù)泄出去,而以壩前庫(kù)水位為控制的防洪調(diào)度不能提前泄流,只能是庫(kù) 水位達(dá)到相應(yīng)的閘門(mén)運(yùn)用水位,水庫(kù)才

21、能泄流。將以累積凈雨總量作為控制的防洪調(diào)度和以壩前水位為控 制的防洪調(diào)度兩種調(diào)節(jié)計(jì)算成果的庫(kù)水位繪在一張圖, 0.2%頻率水位比較見(jiàn)圖 2, 0.01%頻率水位比較見(jiàn)圖2005年 1月 SHUILI XUEBAO第 1期 3?？梢钥吹?以累積凈雨總量作為控制的防洪調(diào)度的庫(kù)水位始終比以壩前庫(kù)水位為控制的防洪調(diào)度庫(kù)水 位低。因?yàn)橐岳鄯e凈雨總量作為控制可以提前 3.55h 在大洪水前期中小洪水時(shí),在有降雨而匯流未形成 之前,將水庫(kù)中的水提前泄流出去。2個(gè)底孔全開(kāi), 2孔 2.0m 開(kāi)度, 4孔 3.0m 開(kāi)度, 3孔全開(kāi) 2個(gè)底孔全開(kāi), 9孔閘門(mén)全開(kāi)凈雨:240mm 水位:70.20m 差值 凈雨:

22、305mm 水位:70.50m 差值 頻率(% 水位 /m庫(kù)容/106m 3水位/m庫(kù)容/106m 3庫(kù)容/106m 3時(shí)間/h水位/m庫(kù)容/106m 3水位/m庫(kù)容/106m 3庫(kù)容/106m 3時(shí)間 /h0.2 68.92 710 70.20 784 74 提前4h69.11 720 70.50 803 83 提前 4h0.01 68.80 704 70.20 784 80 提前5h68.83 705 70.50 803 98 提前 4h以累積凈雨總量為控制和以壩前水位為控制兩種方式調(diào)節(jié) 0.01%頻率洪水的分析見(jiàn)表 3和圖 1。在調(diào)節(jié) 0.01%頻率洪水時(shí),以累積凈雨總量作為控制的調(diào)度中

23、當(dāng)壩前庫(kù)水位為 68.80m 時(shí),水庫(kù) 2個(gè)底孔 全開(kāi), 2孔 2.0m 開(kāi)度, 4孔 3.0m 開(kāi)度, 3孔全開(kāi); 而在以壩前庫(kù)水位為控制的防洪調(diào)度中當(dāng)壩前庫(kù)水位為 70.20m 時(shí),水庫(kù) 2個(gè)底孔全開(kāi), 2孔 2.0m 開(kāi)度, 4孔 3.0m 開(kāi)度, 3孔全開(kāi)。也就是相當(dāng)于以累積凈雨總量為判別條件 可以提前約 5h 騰空庫(kù)容 8000萬(wàn) m 3。 以累積凈雨總量作為控制的防洪調(diào)度中當(dāng)壩前庫(kù)水位為 68.83m 時(shí), 水庫(kù) 2個(gè)底孔全開(kāi), 9孔全開(kāi);而在以壩前庫(kù)水位為控制的防洪調(diào)度中當(dāng)壩前庫(kù)水位為 70.50m 時(shí),水庫(kù) 2個(gè)底孔全 開(kāi), 9孔全開(kāi)。也就是相當(dāng)于以累積凈雨總量為判別條件可以提

24、前約 4h 騰空庫(kù)容約 1億 m 3,見(jiàn)表 3。 圖 2 碧流河水庫(kù)以凈雨控制與以水位控制庫(kù)水位比較 (0.2%設(shè)計(jì)洪水 圖 3 碧流河水庫(kù)以凈雨控制與以水位控制庫(kù)水位比較 (0.01%校核洪水 5 結(jié)論本文提出的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式集隨機(jī)理論與成因理論為一體,是實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度的預(yù)泄方法在設(shè)計(jì) 中的體現(xiàn),較常規(guī)調(diào)度設(shè)計(jì),更靠近實(shí)際應(yīng)用。但應(yīng)用這一設(shè)計(jì)方法必須滿足一定條件。假如防洪預(yù)報(bào)調(diào) 度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品應(yīng)用系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性均滿足條件,可以應(yīng)用預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則來(lái)指導(dǎo)實(shí) 時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度,提高洪水資源的利用率。經(jīng)過(guò)實(shí)例分析計(jì)算,碧流河水庫(kù)采用以累積凈雨總量控制的防洪調(diào)度運(yùn)用方式,水庫(kù)可以提前泄

25、流, 騰空庫(kù)容,可以將汛限水位提高 0.7m ,可提高洪水資源可利用量約 4000萬(wàn) m 3。但以累積凈雨總量作為控制 的水庫(kù)防洪調(diào)度,由于沒(méi)有考慮雨強(qiáng)的影響,產(chǎn)生了 2%頻率洪水調(diào)洪最高庫(kù)水位為 70.01m ,比 5%頻率洪水 調(diào)洪最高庫(kù)水位 70.20m 低的情況,這也是采用累積凈雨量判別水庫(kù)調(diào)度的不足之處,所以今后應(yīng)進(jìn)一步研 究預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則的“天氣類(lèi)型指標(biāo)”確定法。即根據(jù)暴雨預(yù)報(bào)的天氣類(lèi)型選擇相應(yīng)的指標(biāo)數(shù)值域,使設(shè)計(jì)水 利 學(xué) 報(bào) 2005 年 1 月 SHUILI XUEBAO 第1期 與實(shí)時(shí)調(diào)度的思想更貼近。同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步研究考慮降雨預(yù)報(bào)信息的預(yù)報(bào)調(diào)度方式設(shè)計(jì)理論與方法，可先考 慮“

26、晴雨”短時(shí)預(yù)報(bào)信息預(yù)報(bào)調(diào)度方式設(shè)計(jì)，然后研究不同量級(jí)降雨預(yù)報(bào)調(diào)度方式設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)： 1 胡四一，高波，等.海河流域洪水資源安全利用J.中國(guó)水利，2002，(10：105-108. 2 邱瑞田，王本德，周惠成.水庫(kù)汛期限制水位控制理論與觀念的更新探討J.水科學(xué)進(jìn)展，2004，(1：68-72. 3 曹永強(qiáng).汛限水位動(dòng)態(tài)控制方法研究及其風(fēng)險(xiǎn)分析D.大連：大連理工大學(xué)，2003. 4 大連理工大學(xué),國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室.水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方法及應(yīng)用M.北京：中國(guó)水利水電出版社，1996. 5 大連工學(xué)院水利系水工教研室，大伙房水庫(kù)工程管理局.水庫(kù)控制運(yùn)用M.北京：水利出版社，1986. 6 王本德，周惠成.可利用豐滿氣象臺(tái)短期降雨預(yù)報(bào)時(shí)效分析J.水利管理技術(shù)，1999，(2：35-39. 7 王本德，周惠成，程春田，等.水庫(kù)預(yù)蓄效益與風(fēng)險(xiǎn)控制模型J.水文，2000，(1：14-18. 8 候召成.水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度模糊集與風(fēng)險(xiǎn)分析理論研究與應(yīng)用D.大連：大連理工大學(xué)，2004. Study on key point of reservoir regulation based on flood forecasting and its application CAO Yong-qiang1, YIN Jun-xian