下六甲水庫汛限水位動態(tài)控制與論證報告

1、下六甲水庫汛限水位動態(tài)控制與論證報告（匯報簡稿）、項目背景及任務(wù)下六甲水庫在2006年、2013年發(fā)生了兩場特大洪水導(dǎo)致下 游城鎮(zhèn)洪災(zāi)嚴(yán)重，居民生命財產(chǎn)遭受巨大威脅和破壞，下六甲水 庫由于在規(guī)劃設(shè)計時沒有對防洪限制水位進(jìn)行設(shè)計，使水庫在實 際運(yùn)行中的防洪調(diào)度沒有科學(xué)可靠依據(jù)，為確保下六甲電廠在設(shè) 計洪水標(biāo)準(zhǔn)下不發(fā)生“水淹廠房”事故，在校核洪水標(biāo)準(zhǔn)下不發(fā) 生“漫壩”、“跨壩”，確保安全度汛，確保大壩安全運(yùn)行和上下 游人民生命財產(chǎn)安全的前提下，根據(jù)水情預(yù)報，力爭多發(fā)電，以 提高水能利用率，確保水電站的經(jīng)濟(jì)效益。按照原能源部頒發(fā)的 水電廠防汛管理辦法、水電站大壩安全管理辦法和自治區(qū) 防汛抗旱指揮部防

2、汛文件要求，結(jié)合下六甲電廠實際情況，特對 下六甲水庫汛期防洪限制水位進(jìn)行設(shè)計及論證。二、項日總體論證框架及結(jié)果不考慮分期的年設(shè)計洪水調(diào)節(jié)及汛限水位的確定數(shù)理統(tǒng)計方法汛期的劃分（綜合結(jié)果）（主汛期：4.018.20,后汛期：8.219.30）考慮分期情況下洪水調(diào)節(jié)及汛限水位的確定主（后）汛期調(diào)洪及水位確模糊集方法方案一：不考慮下游防洪目標(biāo)汛位：292（293），P=2%： 294.02（293），P=0.1%：297.31（293.68）方案二：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水汛位：289（293） ， P=2%： 293.89, P=0.1%： 297.22方案三：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水汛位：2

3、91（293） ，P=2%： 294，P=0.1%： 297.3三、論證過程（一）不考慮分期下的調(diào)洪及汛限水位的確定1）調(diào)洪方案方案一：不考慮下游防洪目標(biāo)的方案。本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，不考慮下游防洪要求，即水 庫不承擔(dān)下游的防洪任務(wù)，只根據(jù)水庫自身的防洪標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)節(jié)和 控制洪水下泄的大小，但水庫下泄的洪水不能大于天然洪水，以 免因水庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng)而加大下游洪災(zāi)損失的情況發(fā)生。計 算工況為起調(diào)水位從溢流堰頂高程283m開始，每升高1m作為 一個起調(diào)水位方案，一直到292m水位為止。共10個起調(diào)水位 方案。對每個起調(diào)水位方案分別用P=20%、10%、5%、2%、1% 和0.1%頻率的洪水過

4、程進(jìn)行調(diào)洪演算，得到的結(jié)果表明當(dāng)起調(diào) 水位較小時，受限于庫區(qū)地形和水庫泄水設(shè)施的泄流能力，最大 下泄流量及上游洪水位變化不大;但同時，隨著起調(diào)水位的升高， 水庫的泄流能力逐漸加強(qiáng)，當(dāng)泄流能力大于入庫流量時，水庫來 水來多少泄多少，并沒有起到調(diào)節(jié)洪水的作用。方案二：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水的方案。本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，考慮下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田的防洪 要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水。假設(shè)下游現(xiàn)狀的天然情況，沒 有防洪堤等工程設(shè)施，其安全泄量為兩年一遇洪峰流量，即 520m3/s，調(diào)洪時，當(dāng)天然入庫流量不大于安全泄量520m3/s時， 按天然入庫流量泄洪，保持水庫的防洪限制水位不變；當(dāng)天然入 庫流量

5、大于安全泄量520m3/s時，用閘門控制下泄流量，保持下 泄流量為520m3/s，這個過程中，入庫流量大于下泄流量，水庫 水位上升。當(dāng)水庫水位大于或者等于五年一遇的洪水位時，打開 閘門自由泄流。但在水庫最大洪水位和最大下泄流量出現(xiàn)之前， 下泄流量不能大于天然入庫流量，以免因水庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng) 而加大下游洪災(zāi)損失的情況發(fā)生。計算工況為起調(diào)水位從溢流堰 頂高程283m開始，每升高1m作為一個起調(diào)水位方案，一直到 288m的正常蓄水位為止。共6個起調(diào)水位方案。對每個起調(diào)水 位方案分別用P=20%、10%、5%、2%、1%和0.1%頻率的洪水 過程進(jìn)行調(diào)洪演算。由其結(jié)果可知，當(dāng)起調(diào)水位較小時，受限于

6、庫區(qū)地形和水庫 泄水設(shè)施的泄流能力，最大下泄流量及上游洪水位變化不大；值 得注意的是，即使在同種頻率的洪水過程線下，由于不同起調(diào)水 位的下泄能力不同，水庫下泄流量大于下游安全泄量的時段也不 同，會對最終最大下泄流量和水位造成一定的影響，這就是調(diào)洪 成果規(guī)律性不強(qiáng)的原因；隨著起調(diào)水位的升高，對應(yīng)的下泄流量 不斷增大，泄流能力會大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)的安全泄量，即 520 m3/s。這時，為了保持汛限水位，必須來水來多少泄多少，但 水庫還未開始調(diào)洪，下泄流量就已經(jīng)大于安全泄量，無法做到洪 水到來時，在一定時段內(nèi)保持下泄流量為安全泄量。這對于下六 甲水庫目前還未安裝水情自動測報系統(tǒng)，流域內(nèi)無水文站測

7、報水情，主要依靠當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報預(yù)知雨情，即將來水情況不明的狀 況下，無論是對下游廠房還是下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田都未起到洪水調(diào)節(jié) 的作用。方案三：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水的方案本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，考慮下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田的防洪 要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水。假設(shè)下游建設(shè)了防洪標(biāo)準(zhǔn)為五 年一遇的防洪堤，其安全下泄流量為1000m3/s，調(diào)洪時，當(dāng)天然 入庫流量不大于安全泄量1000m3/s時，按天然入庫流量泄洪， 保持水庫的防洪限制水位不變；當(dāng)天然入庫流量大于安全泄量 1000m3/s時，用閘門控制下泄流量，保持下泄流量為1000m3/s， 這個過程中，入庫流量大于下泄流量，水庫水位上升。當(dāng)水庫水 位

8、大于或者等于十年一遇的洪水位時，打開閘門自由泄流。但在 水庫最大洪水位和最大下泄流量出現(xiàn)之前，下泄流量不能大于天 然入庫流量，以免因水庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng)而加大下游洪災(zāi)損失 的情況發(fā)生。計算工況為起調(diào)水位從溢流堰頂高程286m開始， 每升高1m作為一個起調(diào)水位方案，一直到290m的正常蓄水位 為止。共5個起調(diào)水位方案。對每個起調(diào)水位方案分別用P=10%、 5%、2%、1%和0.1%頻率的洪水過程進(jìn)行調(diào)洪演算。其結(jié)果與方案二相同，當(dāng)起調(diào)水位較小時，受限于庫區(qū)地形 和水庫泄水設(shè)施的泄流能力，最大下泄流量及上游洪水位變化不 大；同樣值得注意的是，即使在同種頻率的洪水過程線下，由于 不同起調(diào)水位的下泄能

9、力不同，水庫下泄流量大于下游安全泄量 的時段也不同，會對最終最大下泄流量和水位造成一定的影響， 這就是調(diào)洪成果規(guī)律性不強(qiáng)的原因；隨著起調(diào)水位的升高，對應(yīng) 的下泄流量不斷增大，泄流能力會大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)的安 全泄量，即1000 m3/s。這時，為了保持汛限水位，必須來水來 多少泄多少，但水庫還未開始調(diào)洪，下泄流量就已經(jīng)大于安全泄 量，無法做到洪水到來時，在一定時段內(nèi)保持下泄流量為安全泄 量。這對于下六甲水庫目前還未安裝水情自動測報系統(tǒng)，流域內(nèi) 無水文站測報水情，主要依靠當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報預(yù)知雨情，即將來 水情況不明的狀況下，無論是對下游廠房還是下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田都 未起到洪水調(diào)節(jié)的作用。3）年汛限

10、水位的確定綜合水庫實際運(yùn)行情況和上述三個方案的論證結(jié)果，若不考 慮下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)，可將水庫年汛限水位定為292m，設(shè)計洪水位（P=2%）為 293.64m，校核洪水位（P=0.1%）為 297.30m，；若 考慮下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇洪水，可將水庫年汛限水位定為 288m，設(shè)計洪水位（P=2%）為293.49m，校核洪水位（P=0.1%） 為297.20m，；若考慮下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，可將水 庫年汛限水位定為290m，設(shè)計洪水位（P=2%）為293.55m，校 核洪水位（P=0.1%）為297.24m。上述三種方案的設(shè)計洪水位和 校核洪水位均小于原設(shè)計方案的設(shè)計洪水位（P=2%）

11、295.0m和 校核洪水位（P=0.1%）297.51m。（二）考慮汛期分期下的調(diào)洪計算及汛限水位的確定1）汛期分期對于汛期的劃分采用了數(shù)理統(tǒng)計與模糊集兩種方法，綜合兩種 方法的成果得到了最終的分期成果：主汛期（4.18.20），后汛期 （8.219.30）。數(shù)理統(tǒng)計方法基于下六甲水庫中平水文站1963至 1984年資料分別從歷年各月旬暴雨日數(shù)、旬平均降雨量、旬最大 3d降雨量三個方面對汛期進(jìn)行劃分，模糊集方法確定汛期的時間論 域為TE 04月1日，9月30日，確定表征汛期特性的降雨量指標(biāo) 閥值為:YT=30mm，經(jīng)過統(tǒng)計計算得到這兩種方法的結(jié)果，見表3-7。表3-7下六甲水庫汛期分期綜合成果

12、表方法前汛期主汛期后汛期數(shù)理統(tǒng)計法4月上5月中5月下8月下9月上9月下4月上5月中5月下8月下9月上9月下4月上5月上5月中8月下9月上9月下模糊集分析法4月1日5月2日5月3日8月14日8月15日9月30日結(jié)合水庫汛期特點(diǎn)及下六甲工程實際情況，采用兩個分期以 便于水庫的管理及實際調(diào)度應(yīng)用，具體劃分為主汛期、后汛期， 主汛期綜合以上成果為4月1日至8月20日，后汛期為8月21 日至9月30日。2）洪水過程線推求根據(jù)中平水文站1963年至1984年的洪水資料得到分期的各 個最大流量系列，采用P-III曲線適配得到不同頻率的設(shè)計洪峰 流量，以此洪峰流量作為基礎(chǔ)，應(yīng)用同倍比放大法得到不同頻率 的洪水

13、過程線，進(jìn)行調(diào)洪演算及確定汛限水位。3）主、后汛期調(diào)洪演算方案一：不考慮下游防洪目標(biāo)的方案。本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，不考慮下游防洪要求，即水庫 不承擔(dān)下游的防洪任務(wù)，只根據(jù)水庫自身的防洪標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)節(jié)和 控制洪水下泄的大小，但水庫下泄的洪水不能大于天然洪水， 以免因水庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng)而加大下游洪災(zāi)損失的情況發(fā) 生。計算工況為起調(diào)水位從溢流堰頂高程283m開始，每升高 1m作為一個起調(diào)水位方案，一直到292m水位為止。共10個 起調(diào)水位方案。對每個起調(diào)水位方案分別用P=20%、10%、5%、 2%、1%和0.1%頻率的洪水過程進(jìn)行調(diào)洪演算，結(jié)果表明當(dāng)起 調(diào)水位較小時，受限于庫區(qū)地形和水庫泄水設(shè)

14、施的泄流能力， 最大下泄流量及上游洪水位變化不大；但同時，隨著起調(diào)水位 的升高，水庫的泄流能力逐漸加強(qiáng)，當(dāng)泄流能力大于入庫流量 時，水庫來水來多少泄多少，并沒有起到調(diào)節(jié)洪水的作用。方案二：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水的方案。本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，考慮下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田的防洪要 求，防洪標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水。假設(shè)下游現(xiàn)狀的天然情況，沒 有防洪堤等工程設(shè)施，其安全泄量為兩年一遇洪峰流量，即 660m3/s。調(diào)洪時，當(dāng)天然入庫流量不大于安全泄量660m3/s 時，按天然入庫流量泄洪，保持水庫的防洪限制水位不變；當(dāng) 天然入庫流量大于安全泄量660m3/s時，用閘門控制下泄流 量，保持下泄流量為660m3

15、/s，這個過程中，入庫流量大于下 泄流量，水庫水位上升。當(dāng)水庫水位大于或者等于五年一遇的 洪水位時，打開閘門自由泄流。但在水庫最大洪水位和最大下 泄流量出現(xiàn)之前，下泄流量不能大于天然入庫流量，以免因水 庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng)而加大下游洪災(zāi)損失的情況發(fā)生。計算工 況為起調(diào)水位從溢流堰頂高程283m開始，每升高1m作為一個 起調(diào)水位方案，一直到289m的正常蓄水位為止。共7個起調(diào) 水位方案。對每個起調(diào)水位方案分別用P=20%、10%、5%、2%、 1%和0.1%頻率的洪水過程進(jìn)行調(diào)洪演算，由結(jié)果可知當(dāng)起調(diào) 水位較小時，受限于庫區(qū)地形和水庫泄水設(shè)施的泄流能力，最 大下泄流量及上游洪水位變化不大；與年調(diào)節(jié)

16、時相同，即使在 同種頻率的洪水過程線下，由于不同起調(diào)水位的下泄能力不 同，水庫下泄流量大于下游安全泄量的時段也不同，會對最終 最大下泄流量和水位造成一定的影響，這就是調(diào)洪成果規(guī)律性 不強(qiáng)的原因隨著起調(diào)水位的升高，對應(yīng)的下泄流量不斷增大， 泄流能力會大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)的安全泄量，即660m3/s。 這時，為了保持汛限水位，必須來水來多少泄多少，但水庫還 未開始調(diào)洪，下泄流量就已經(jīng)大于安全泄量，無法做到洪水到 來時，在一定時段內(nèi)保持下泄流量為安全泄量。這對于下六甲 水庫目前還未安裝水情自動測報系統(tǒng)，流域內(nèi)無水文站測報水 情，主要依靠當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報預(yù)知雨情，即將來水情況不明的 狀況下，無論是對下

17、游廠房還是下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田都未起到洪水 調(diào)節(jié)的作用。方案三：下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水的方案本方案在汛期水庫洪水調(diào)度時，考慮下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田的防洪要 求，防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水。假設(shè)下游建設(shè)了防洪標(biāo)準(zhǔn)為五 年一遇的防洪堤，其安全下泄流量為1097m3/s。調(diào)洪時，當(dāng) 天然入庫流量不大于安全泄量1097m3/s時，按天然入庫流量 泄洪，保持水庫的防洪限制水位不變；當(dāng)天然入庫流量大于安 全泄量1097m3/s時，用閘門控制下泄流量，保持下泄流量為 1097m3/s，這個過程中，入庫流量大于下泄流量，水庫水位上 升。當(dāng)水庫水位大于或者等于十年一遇的洪水位時，打開閘門 自由泄流。但在水庫最大洪水位和最大下

18、泄流量出現(xiàn)之前，下 泄流量不能大于天然入庫流量，以免因水庫的建設(shè)和運(yùn)行不當(dāng) 而加大下游洪災(zāi)損失的情況發(fā)生。計算工況為起調(diào)水位從溢流 堰頂高程283m開始，每升高1m作為一個起調(diào)水位方案，一百 到291m的正常蓄水位為止。共9個起調(diào)水位方案。對每個起 調(diào)水位方案分別用P=10%、5%、2%、1%和0.1%頻率的洪水過程 進(jìn)行調(diào)洪演算，與方案二相同，當(dāng)起調(diào)水位較小時，受限于庫 區(qū)地形和水庫泄水設(shè)施的泄流能力，最大下泄流量及上游洪水 位變化不大；同樣，即使在同種頻率的洪水過程線下，由于不 同起調(diào)水位的下泄能力不同，水庫下泄流量大于下游安全泄量 的時段也不同，會對最終最大下泄流量和水位造成一定的影 響

19、，這就是調(diào)洪成果規(guī)律性不強(qiáng)的原因隨著起調(diào)水位的升高， 對應(yīng)的下泄流量不斷增大，泄流能力會大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)所對 應(yīng)的安全泄量，即1097m3/s。這時，為了保持汛限水位，必 須來水來多少泄多少，但水庫還未開始調(diào)洪，下泄流量就已經(jīng) 大于安全泄量，無法做到洪水到來時，在一定時段內(nèi)保持下泄 流量為安全泄量。這對于下六甲水庫目前還未安裝水情自動測 報系統(tǒng)，流域內(nèi)無水文站測報水情，主要依靠當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報 預(yù)知雨情，即將來水情況不明的狀況下，無論是對下游廠房還 是下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)田都未起到洪水調(diào)節(jié)的作用。由于后汛期來水 較小，可直接采用不考慮下游防洪目標(biāo)的方案。計算工況為起 調(diào)水位從溢流堰頂高程283m開始，每升高1m作為一個起調(diào) 水位方案，一直到294m水位為止。共12個起調(diào)水位方案。 對每個起調(diào)水位方案分別用P=20%、10%、5%、2%、1%和 0.1%頻率的洪水過程進(jìn)行調(diào)洪演算。4）主、后汛期汛限水位的確定綜合水庫實際運(yùn)行情況和上述三個方案的論證結(jié)果，若不 考慮下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)，可將水庫主汛期汛限水位定為292m， 設(shè)計洪水位（P=2%）為293.94m，校核洪水位（P=0.1%）為 297.31m，；若考慮下