依據(jù)上游水量動態(tài)控制壩前水位的洪水調(diào)度運行方式,防洪工程論文

依據(jù)上游水量動態(tài)控制壩前水位的洪水調(diào)度運行方式,防洪工程論文水利樞紐工程是在河道上修建攔河閘壩、抬高工程壩址上游水位、改變自然地理條件與社會發(fā)展適應(yīng)性的工程。為了減小洪水對壩址上游的淹沒損失,水利樞紐工程需根據(jù)設(shè)計的洪水調(diào)度方式運行。常規(guī)的洪水調(diào)度運行方式一般是根據(jù)時間段(如主汛期、后汛期、非汛期等),根據(jù)壩前水位進(jìn)行洪水調(diào)度的。在洪水到來之前或未發(fā)生洪水時,水庫限制在汛限水位或正常蓄水位下面運行;當(dāng)工程所在流域(河流)發(fā)生洪水時,按水庫調(diào)度規(guī)則泄洪;無法控制壩前水位時,庫水位才允許超過汛限水位或正常蓄水位。主汛期不下雨或不漲水時也限制蓄水,后汛期和非汛期降暴雨或漲洪水時可以以抬高至正常蓄水位運行。2、江西五河干流河道坡降及洪水大概情況江西省贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河流(簡稱五河)中下游的河道坡降較緩(如贛江中游的比降約為0.02%,贛江下游的比降小于0.01%),而且沿河兩岸的一、二級臺地上分布有較密集的村鎮(zhèn)和大量耕地。江西省處在亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),汛期一般為49月,華而不實46月為主汛期、79月為后汛期。五河的汛期有相當(dāng)一部分時間既不下雨也不漲水,但枯水期偶然也會發(fā)生暴雨洪水。如:2004年主汛期贛江就未漲水;2002年10月底、11月初贛江中上游則發(fā)生大洪水;1998年3月贛江還未進(jìn)入汛期,該月10日即遭遇大洪水;2020年3月上旬贛江中上游也同樣遭遇大洪水侵襲。贛江中下游棟背、峽江和外洲水文站設(shè)計洪峰流量與實測最大洪峰流量的比擬見表1。3、壩前水位與上游來水構(gòu)成的庫區(qū)水面線河道中修建了水利樞紐工程后,庫區(qū)會構(gòu)成回水水面線,抬高庫區(qū)沿程水位。若泄洪閘的泄流量足夠大,則當(dāng)壩前不同水位與上游不同來水遭遇時,庫區(qū)將會呈現(xiàn)出不同的回水水面線。若壩前水位一樣但上游來水流量不同,則庫區(qū)水面線將呈現(xiàn)出壩前水位集于一點而上游水位不同的一組掃帚形曲線,見圖1;若上游來水流量一樣但壩前水位不同,則庫區(qū)水面線將呈現(xiàn)出壩前水位不同而向上游很遠(yuǎn)處(理論上為無窮遠(yuǎn))歸集于一點的一組掃帚形曲線,見圖2。4、五河水利樞紐工程設(shè)計和運行中碰到的問題不同的壩前水位與不同的上游來水流量遭遇時,庫區(qū)的回水位差異較大。五河在主汛期有不下雨不漲洪水的時候,而非汛期(枯水期)則有可能發(fā)生大洪水。因而,鑒于最近要在江西五河中下游修建水利樞紐工程,常規(guī)洪水調(diào)度方式將會碰到下面問題。(1)設(shè)計的水庫淹沒處理投資比重加大。水利工程的建設(shè)需要永久占用一些土地資源、淹沒耕地、拆遷房屋等。以前對建庫時的土地(耕地)淹沒、房屋拆遷的補償標(biāo)準(zhǔn)較低,如江西省耕地淹沒補償標(biāo)準(zhǔn)僅為土地征收前3a平均年產(chǎn)值的3倍。2006年7月7日,新公布的(大中型水利水電工程建設(shè)征地補償和移民安置條例〕第二十二條規(guī)定:大中型水利水電工程建設(shè)征收耕地的,土地補償費和安置補助費之和為該耕地被征收前3a平均年產(chǎn)值的16倍。淹沒補償和安置補助標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整后,水庫淹沒處理投資占工程投資的比重增大,進(jìn)而增大了水利樞紐工程的投資規(guī)模,致使工程經(jīng)濟指標(biāo)變差,項目立項和建設(shè)難度加大。尤其是在五河干流中下游修建水利樞紐工程,其經(jīng)濟指標(biāo)更差,建設(shè)難度更大。(2)工程建成運行時,主汛期工程蓄水位偏低,將會造成水力資源浪費、庫區(qū)末端通航受影響、汛后蓄水困難、庫區(qū)內(nèi)景觀受影響等問題。5、當(dāng)代水利樞紐工程洪水調(diào)度運行方式設(shè)計5.1概述當(dāng)代水利樞紐工程洪水調(diào)度運行方式設(shè)計考慮將壩址流量和壩前蓄水位分段,每個流量段對應(yīng)一個壩前蓄水位區(qū)間,根據(jù)上游來水流量動態(tài)控制壩前水位。遇洪水時,逐級降低水位(洪水漲水段)或抬高水位(洪水退水段)運行,可較好地解決常規(guī)洪水調(diào)度碰到的問題。在洪水的漲水段盡量降低水位運行,隨著洪水流量的不斷加大,壩前水位逐步降低,以減少庫區(qū)淹沒損失;在洪水的退水段盡量抬高水位運行,隨著流量的不斷減小,壩前水位逐步抬高,使其盡快回蓄至高水位運行,以提高洪水資源的利用率。對于低水頭電站,樞紐泄洪閘的泄流能力較強,水庫庫容一般較小,在較短時間內(nèi)即可將庫水位從正常蓄水位預(yù)泄至汛限水位下面。此類水庫可不設(shè)汛限水位,無論是主汛期還是后汛期,只要入庫流量小于一定標(biāo)準(zhǔn),均可將壩前水位蓄至正常蓄水位運行,以提高水資源利用率。5.2當(dāng)代水利樞紐工程洪水調(diào)度運行方式的優(yōu)點(1)壩址上游來水流量大時降低水位運行,可減少庫區(qū)淹沒范圍及其處理費用,提高工程經(jīng)濟指標(biāo)。(2)小流量時抬高水位運行,既不擴大淹沒范圍,也不增加淹沒實物指標(biāo),又可增加發(fā)電水頭、出力和發(fā)電量,尤其是在洪水的退水段盡快抬高水位運行,將洪水尾巴的水量蓄在庫中,可提高洪水資源的利用率。(3)小流量時抬高水位運行,水庫末端的水深加大,使變動回水區(qū)有足夠的航道水深,庫區(qū)內(nèi)可常年通行設(shè)計等級的船舶,進(jìn)而提高通航保證率。(4)在洪水經(jīng)過的退水段,由于壩址上游來水流量小,因而可盡量抬高水位運行,使水庫盡快回蓄至高水位運行,降低水庫在后汛期的蓄水難度,提高多年調(diào)節(jié)水庫的蓄滿率。(5)小流量時抬高水位運行,可美化庫區(qū)環(huán)境,提升城市檔次。5.3當(dāng)代水利樞紐工程洪水調(diào)度運行方式設(shè)計案例5.3.1峽江水利樞紐工程峽江水利樞紐工程位于贛江中游下段,是一座具有防洪、發(fā)電、航運、灌溉等綜合利用功能的大(1)型水利樞紐工程,承當(dāng)著提高其主要防洪保衛(wèi)對象(贛東大堤保衛(wèi)區(qū)和南昌市)防洪標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)電、航運、灌溉等興利任務(wù)。該工程庫區(qū)河道平緩、地勢開闊,水庫淹沒影響大,而且贛江流域緯度跨度較大,洪水的地區(qū)組成復(fù)雜,須研究特定的控泄流量判定條件和各種來水條件下水庫下泄流量的大小,并協(xié)調(diào)好壩址上下游的防洪問題,經(jīng)合理調(diào)度才能到達(dá)工程的防洪目的。經(jīng)分析研究,峽江水利樞紐工程采用不分汛期和非汛期,根據(jù)壩址上游來水流量結(jié)合壩前水位的水庫調(diào)度運行方式進(jìn)行水庫調(diào)度,其總的調(diào)度運行原則為:小水(流量小于防洪與興利運行分界流量5000m3/s)下閘蓄水興利(發(fā)電、航運、灌溉),調(diào)節(jié)徑流;中水(20a一遇下面洪水,壩址流量5000~20000m3/s)分級降低水位運行,減少庫區(qū)淹沒;大水(20~200a一遇洪水,壩址流量20000~26600m3/s)攔洪削峰,控制泄量;特大洪水(200a一遇以上洪水,壩址流量大于26600m3/s)開閘敞泄,以保閘壩運行安全。峽江水利樞紐的調(diào)度運行方式分為洪水調(diào)度運行方式和興利調(diào)度運行方式。洪水調(diào)度運行方式又分為降低壩前水位運行方式、攔蓄洪水運行方式和敞泄洪水運行方式。降低壩前水位運行方式按壩址上游來水不同流量級設(shè)置相應(yīng)的壩前水位范圍。5.3.2石虎塘航電樞紐工程石虎塘航電樞紐工程座落在贛江中游,其壩址位于峽江水利樞紐上游約90km處,是一座以航運為主,兼有發(fā)電等效益的大(2)型綜合利用樞紐工程。該工程無能力承當(dāng)下游的防洪任務(wù),因而洪水調(diào)度相對簡單,其優(yōu)化洪水調(diào)度主要是減少庫區(qū)淹沒損失、降低工程投資、提高水資源利用率和工程經(jīng)濟指標(biāo)。經(jīng)分析研究,石虎塘航電樞紐工程也采用不分汛期和非汛期,根據(jù)壩址上游來水流量結(jié)合壩前水位的水庫調(diào)度運行方式進(jìn)行水庫調(diào)度,其總的調(diào)度運行原則為:小水(Q2200m3/s)關(guān)閘蓄水至正常蓄水位興利(航運、發(fā)電)運行;中水(2200Q4700m3/s)開閘泄流降低水位運行,以減少庫區(qū)淹沒;大水(Q4700m3/s)敞泄洪水,確保閘壩運行安全。6、結(jié)束語當(dāng)代水利樞紐工程洪水調(diào)度運行方式是根據(jù)壩址上游來水流量結(jié)合壩前水位、動態(tài)控制各時期運行水位的洪水調(diào)度運行方式。要順利施行這種洪水調(diào)度運行方式,必須依靠并利用當(dāng)代技術(shù),了解雨、水情,預(yù)報出各控制斷面洪水經(jīng)過,事先知曉水庫壩址上游來水流量。在水利樞紐工程設(shè)計階段研究洪水調(diào)度運行方式,主要是在知足工程興利要求、到達(dá)工程本身及壩址上下游防洪安全的前提下,較好地協(xié)調(diào)防洪與興利之間的矛盾,減少庫區(qū)淹沒損失,保衛(wèi)難得珍貴的土地資源,降低工程投資,提高擬建水利樞紐工程的水資源利用率和經(jīng)濟指標(biāo),為工程前期工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。根據(jù)水庫壩址上游來水流量動態(tài)控制各時期運行水位的洪水調(diào)度運行方式,可以以應(yīng)用于已建成的江西各大河流中下游設(shè)有汛限水位的水利樞紐工程。與設(shè)計階段相比,它們的研究方式、方式方法是一樣的,不同的是研究目的。已建成的水利樞紐工程研究洪水調(diào)度運行方式和方案的目的主要是:在保持水利樞紐原有功能不變、不增加上游淹沒損失和工程防洪風(fēng)險的條件下提高水資源利用率,獲得更大的工程綜合效益。以下為參考文獻(xiàn):[1]中國.大中型水利水電工程建設(shè)征地補償和移民安置條例[M].北京:中國水利水電出版社,2006.[2]竹磊磊,郭同德,胡彩虹,等.故縣水庫分期洪水防洪調(diào)度風(fēng)險分析[J].人民黃河,2006,28(3):33-35.[3]鄭利民,吳強,郭衛(wèi)新,等.黃河洪水資源化的途徑與措施[J].人民黃河,2007,29(6):23-24.[4]馬永勝,黃強,王義民,等.安康水庫洪水資源化途徑[J].人民黃河,2018,31(2):51-52.[5]詹壽根,湯志賢.峽江水利樞紐工程洪水調(diào)度運行