青峰嶺水庫動態汛限水位研究

尹德雨 何乃江 王世文

摘要：青峰嶺水庫動態汛限水位控制是指水庫在汛期，根據實測雨、水情，利用暴雨、洪水預報成果，在不降低水庫防洪標準，確保水庫、上下游地區防洪安全的前提下，按照水庫動態汛限水位控制方案、確定的控制范圍、對汛限水位進行浮動的調度過程。結合防汛指揮系統建設，對水庫采取動態汛限水位，在保證水庫安全的前提下，盡可能地多蓄水、充分利用暴雨洪水資源，發揮防洪與興利的最佳結合效益。

關鍵詞：青峰嶺，動態汛限水位、防洪、暴雨洪水資源

1問題的提出

當水庫承擔下游防洪任務時，希望能夠在保證大壩安全的前提下，盡量保證下游安全。即當來水不超過下游防洪標準時，應保證下游的防洪安全；當來水超過下游防洪標準時，在大壩設計、校核標淮范圍內，應當保證大壩的絕對安全。

水庫興利與防洪是一對尖銳對立的矛盾，如汛期防洪限制水位過高，則利于興利而不利于防洪，反之，則利于防洪而不利于興利。目前水庫控制運用中的汛限水位都是定態的，定態的汛限水位存在很多弊端，浪費了大量暴雨洪水資源。隨著以人為本，人與水的和諧理念不斷深入，人們對暴雨洪水的認識不再只是“禍水”，防汛措施也由嚴防死守控制洪水向科學調度管理洪水轉變。本人對水庫動態汛限水位應用的可能性進行了研究，在水庫運用管理上改變目前固定時間、固定限制水位的做法，采用動態汛限水位調度水庫洪水，加強暴雨洪水管理，特別是特大暴雨洪水，確保水庫防洪安全，最大限度地利用暴雨資源，進一步發揮水庫綜合作用，提高水庫暴雨洪水資源利用率，實現安全和效益雙贏。

汛限水位動態控制主要包括兩方面：水庫汛限水位動態控制范圍的確定和根據面臨時刻的雨、水情和工情等信息，利用短期降雨和洪水預報對水庫水位的實時調度。汛限水位動態控制范圍是指水庫根據設計洪水從最危險或者最安全的角度給出汛限水位動態控制范圍，使得此范圍內的風險較小。

2汛期分期及分期設計洪水的分析

主要分析水庫控制流域及其附近地區的長系列日降水量資料和長系列旬平均降水量資料，分析研究水庫控制流域暴雨洪水的時程變化規律，分析研究水庫控制流域所在氣候區暴雨形成的氣候特征和環流背景以及水庫控制流域的典型暴雨洪水個例（包括氣候成因、降雨特征和洪水特性），結合水庫工程情況，研究確定汛期分期的必要性、可行性和分期原則，并按照現行“水利水電工程設計洪水計算規范（SL44—93）”和“水利工程水利計算規范（SL104—95）”，“水文情報預報規范（SL250－2000）”和“中華人民共和國國家標準GB/T22482－2008”的有關規定，研究確定汛期分期方案，并進行分期設計洪水計算。

具體的分期要將滿足一定原則和規律性的洪水作為一個洪水分期。定量劃分洪水分期時間尺度的原則如下：（1）同一個分期內，洪水量級一般相近，其外包值無太大的差異；（2）前后兩個分期洪水量級應有明顯差異；（3）分期起終日期界定，應使所選的洪水樣本基本不跨峰，避免分割天然洪水過程；（4）為了便于水庫的調度操作，每期不宜太短，即分期不宜太多。

3水庫動態汛限水位控制范圍值確定

可先采取以下方法分別確定動態汛限水位控制上限值和下限值，然后采用包線法確定動態汛限水位控制范圍。（1）預報調度法。利用預報的洪水總量或峰前量或洪峰，在不改變水庫防洪標準，確保水庫上、下游防洪安全前提下，改變水庫洪水調度的判別條件，確定新的汛限水位，并以此作為動態汛限水位作為控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。（2）預泄能力約束法。利用洪水預報和降水預報的有效預見期，按照洪水起漲前庫水位必須降至原設計汛限水位的要求，根據下游河道安全泄流能力，確定動態汛限水位控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。有效預見期必須考慮信息傳遞、決策、閘門操作所需時間。（3）庫容補償法。當上游或下游水庫有富余防洪庫容時，可充分利用其富余防洪庫容，并以此計算相應的汛期限制水位，作為動態汛限水位控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。

4動態汛限水位控制方法與選定

依據已經確定的動態汛限水位控制范圍值，根據水庫工程現狀、流域下墊面現狀、流域內蓄水工程蓄水情況、暴雨特征、洪水特征、洪水預報和降水預報水平，研究選定預報調度、錯峰調度、模糊推理模式等動態汛限水位控制方法?；蜻x擇適宜本水庫特點的其它方法。

5實例

我們選取青峰嶺水庫作為實例簡述如下：青峰嶺水庫位于沭河干流中上游，水庫流域面積769km2，總庫容4.101億m3,興利庫容2.6873億m3。青峰嶺水庫是一座集防洪、發電、灌溉、工農業供水和水產養殖于一體的大（二）型水庫。該水庫于1959年11月開始興建，1960年7月建成。水庫樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、放水洞和水電站等部分組成。青峰嶺水庫除險加固工程完成后，水庫控制運用指標根據2011年7月7日《山東省人民政府防汛抗旱總指揮部文件》，魯汛旱總字［2011］13號文：關于青峰嶺水庫大型水庫2011年汛期控制運用指標的批復。防洪標準達到五千年校核防洪水位164.29m，百年設計防洪水位161.23m，興利水位162.00m。2011年控制運用汛中限制水位159.00m（6月1日至8月15日），汛中允許超蓄水位159.50m，汛末蓄水位159.50m（8月16至9月30日）。警戒水位161.23 m，允許最高水位164.29m。

根據流域汛期雨水情變化規律，通過流域降水、場次洪水和流域洪水分期等分析研究驗證，將汛期劃分為3個時期分別是①前汛期（6月1日～7 月10日）、②主汛期（7月11日～8月25日）、③后汛期（8月26日～9月30日）。從年最大洪峰流量散布圖及洪水的分期分析，年最大洪水樣本系列基本上來源于主汛期（7月11日～8月25日），為安全起見，主汛期設計洪水仍采用年最大設計洪水；其它各期設計洪水在各自分期中選樣作分期設計洪水。

對各期設計洪水進行調洪演算，從調洪演算成果看，汛期水位主要取決于防洪高水位和下游防洪標準。因此，對水庫來說，在防洪高水位一定條件下，汛限水位取決于下游不同防洪標準和水庫安全下泄流量。

根據水庫及下游堤防的現狀實際情況，推薦前汛限水位為161.00mm，主汛期汛限水位為160.00m、后汛期汛限水位為162.00m（興利水位），作為合理采用動態汛限設計水位，同時，對水庫的安全進行了復核，所采用的動態汛限水位在防洪調度中對大壩是安全的。

水庫采用動態汛限水位運行使除主汛期外的各期汛限水位得到提高，使水庫進入正常蓄水期提前，將有利于攔蓄汛末雨洪資源，提高水庫蓄水程度，減少棄水量。以2011年6至9月控制運用為例進行說明，按照現行的汛限水位調度，棄水9天，棄水量為3359萬m3。按照研究的動態汛限水位調度，棄水0天，無棄水量。為水庫多增加蓄水量3359萬m3，沒有從溢洪閘放掉，而是將3359萬m3水通過電站發電，充分發揮經濟效益，多發電量為145.79萬度，多收入人民幣75.81萬元。兩種調度方式相比，動態汛限水位調度可以減少棄水量達3359萬m3，即為可以增加利用的雨洪資源水量。同時在主汛期末提高汛限水位，使水庫、上下游的防洪安全得到了保障。由此可見，要使已建水庫充分利用雨洪資源，不一定要提高主汛期汛限水位，可以根據水庫上下游流域雨洪規律，采用動態汛限水位調度，即可以預防水庫提高主汛期汛限水位而帶來的防洪風險，而又可以充分攔蓄雨洪資源，提高水庫興利效益。

6結語

根據水庫工程現狀、流域下墊面現狀、流域內蓄水工程蓄水情況、暴雨特征、洪水特征、在不降低水庫防洪標準，確保水庫及上下游地區防洪安全的前提下采用本文提出的動態汛限水位對水庫進行控制運用調度，即可以預防水庫承擔提高主汛期汛限水位而帶來的防洪風險，又可以有效利用雨洪資源，使水庫發揮防洪與興利的最佳結合效益。使水庫在大旱之年蓄存了寶貴的水資源，為灌溉人畜用及工農業生產提供了水資源保證，其經濟效益和社會效益是非常顯著的。