王月芹

一、水庫防洪高度任務(wù)

水庫防洪調(diào)度屬于非工程防洪措施的范疇,其主要任務(wù)是根據(jù)水庫本身和(或)下游防護點的防洪要求(設(shè)計防洪標準、防洪特征水位、下游防護點的安全泄量等)。根據(jù)自然地理條件、洪水特性及工程狀況。擬定合理的調(diào)試方式和編制防洪調(diào)度規(guī)則,在保證水庫及下游防洪安全的前提下盡量多蓄水興利。

二、水庫防洪調(diào)度研究現(xiàn)狀

常規(guī)調(diào)度方法是一種半經(jīng)驗和半理論的方法,借助水庫的防洪能力圖、防洪調(diào)度圖等經(jīng)驗性圖表進行調(diào)度?！端畮炜刂七\用》和《綜合利用水庫調(diào)度》中,較系統(tǒng)地介紹了常規(guī)調(diào)度方法。我國從20世紀60年代開始研究水庫優(yōu)化調(diào)度問題,80年代后迅速發(fā)展,取得了大量研究成果。傳統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)是水庫防洪調(diào)度中采用的主要技術(shù)。在過去的幾十年中,線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等已經(jīng)應(yīng)用于水庫防洪調(diào)度中,這些優(yōu)化技術(shù)為水庫防洪調(diào)度問題的求解提供了一種途徑。但是,這些優(yōu)化技術(shù)難以適應(yīng)實時防洪形勢的變化,并且難以模擬調(diào)度人員的經(jīng)驗知識。正如Yeh指出的,水庫防洪調(diào)度理論和實際應(yīng)用之間仍然存在著差距,尤其是在實時防洪調(diào)度領(lǐng)域。

三、水庫防洪調(diào)度發(fā)展趨勢

1.水庫防洪調(diào)度存在的主要矛盾

(1)設(shè)計與實際運用不相適應(yīng)的矛盾。運行階段由于水文資料的積累,特別是發(fā)生了幾次特大洪水以后,人們對本流域水文規(guī)律認識加深。將運行后的資料加入原設(shè)計所依據(jù)的水文系列,導(dǎo)致洪水統(tǒng)計參數(shù)有了明顯變化,因而設(shè)計洪水也有變化。如按原設(shè)計確定的汛限水位進行洪水調(diào)節(jié)計算,最高水庫水位超過了原設(shè)計最高洪水位,則說明原設(shè)計標準偏低。

(2)水庫本身安全與下游防洪安全的矛盾。這是水庫汛期控制運用的主要任務(wù)。當水庫上、下流域普降大暴雨,水庫本身防洪安全與下游防洪安全的矛盾非常突出,具體表現(xiàn)為從下游防洪出發(fā),要求水庫多蓄水、少泄水,而從水庫安全出發(fā)則要求水庫早泄水、多泄水。解決這一問題的關(guān)鍵在于:分析矛盾,掌握規(guī)律,研究預(yù)報,確定出水庫何時開閘,泄流量多大,何時關(guān)閘等一套合理的蓄泄原則。

在汛期按照預(yù)定的泄流方式調(diào)度水庫時應(yīng)達到如下要求:如果某次洪水與下游防洪標準相當,則應(yīng)保證下游河道的泄流量在允許安全泄量以下或相等;如果某次洪水與原設(shè)計或校核洪水相當,則水庫調(diào)洪最高水位以不超過設(shè)計或校核洪水位為原則;如果某次洪水為可能最大洪水,亦應(yīng)采取有效措施確保大壩安全。

(3)防洪與興利的矛盾。我國北方年降水大部分集中在汛期,而汛期內(nèi)降水又集中于幾場暴雨。為了水庫防洪安全,整個汛期庫水位降的較低,不敢蓄水,導(dǎo)致許多水庫,尤其是北方以灌溉、供水、發(fā)電為主的大型多年調(diào)節(jié)水庫,汛后無水可蓄。解決防洪與興利矛盾的關(guān)鍵是對未來水文規(guī)律的了解和預(yù)測,如果對未來的來水情況能夠準確預(yù)測,水庫的調(diào)度運用就變得簡單,防洪與興利的矛盾就會迎刃而解。但是目前中長期水文預(yù)報還不可靠,未達到可利用的程度,防洪與興利的矛盾將長期存在,伴隨著整個防洪調(diào)度過程。

2.新時期水資源利用戰(zhàn)略對水庫運用的要求分析

新時期水資源總體戰(zhàn)略:一是飲水安全;二是防洪安全;三是糧食生產(chǎn)用水;四是經(jīng)濟發(fā)展用水;五是生態(tài)環(huán)境用水。當前乃至今后一段時期內(nèi)水資源緊缺是制約我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素,也是上述戰(zhàn)略目標能否實現(xiàn)的關(guān)鍵所在。既要確保水庫防洪安全,又要最大限度地攔蓄洪水,增加水庫有效蓄水量,提高當?shù)厮Y源和水環(huán)境承載能力,這就是新時期水資源戰(zhàn)略對水庫運行的要求?？梢哉f,水庫是實現(xiàn)新時期水資源戰(zhàn)略目標的重要工程設(shè)施之一。因此,研究解決水庫規(guī)劃設(shè)計和運行中的突出矛盾,充分利用我國有限的洪水資源,是實施新時期水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略的重要內(nèi)容,新的水庫防洪調(diào)度方法是其中的重要組成部分。

3.水庫防洪預(yù)報調(diào)度

隨著水庫流域水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)與穩(wěn)定運行、氣象信息收集與分析手段的改進、流域洪水預(yù)報與降雨預(yù)報精度的提高,為了充分利用洪水資源,使設(shè)計與實時調(diào)度思想更接近,20世紀80年代末至90年代初,我國北方一些水庫研究設(shè)計與實施了防洪預(yù)報調(diào)度。例如遼寧省大伙房水庫防洪預(yù)報調(diào)度,應(yīng)用“累積凈雨量及峰前流量”作為判斷指標,將汛限水位提高了1.4m,并經(jīng)過1995年特大(相當于原設(shè)計千年一遇標準)洪水的考驗;柴河水庫應(yīng)用“累積凈雨量及實際入庫流量”作為判斷指標,使汛限水位提高了1.2m,增加了洪水資源的利用量。實踐證明,這是一種有效增加洪水資源利用率的水庫防洪調(diào)度方法。

在實時調(diào)度中,氣象降雨預(yù)報信息早于實際降雨信息,實際降雨信息早于預(yù)報凈雨信息,預(yù)報凈雨信息早于入庫洪峰信息,更早于調(diào)洪水位信息?；谶@一特點,水庫防洪預(yù)報調(diào)度選擇前期信息作為水庫遭遇洪水量級及相應(yīng)泄量的判斷指標,將達到提前均勻泄流,需要較小防洪庫容的效果。

預(yù)報調(diào)度獲得的效益具有雙重性,若保持原設(shè)計汛限水位不變,則可增加防洪效益(水庫保壩標準和(或)下游防洪標準);如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,正確合理的水庫防洪預(yù)報調(diào)度能夠有效地解決或緩解水庫防洪調(diào)度中存在的主要矛盾。

總之在簡要分析水庫防洪調(diào)度的任務(wù)和分類的基礎(chǔ)上,詳細闡述了水庫防洪調(diào)度的特點以及研究現(xiàn)狀,然后分析了水庫防洪調(diào)度中存在的矛盾,分析了新時期水資源利用戰(zhàn)略對水庫運用的要求,最后重點分析了水庫防洪預(yù)報調(diào)度的機理。理論和實踐證明,水庫防洪預(yù)報調(diào)度能夠有效解決水庫規(guī)劃設(shè)計和運行中的突出矛盾,充分利用我國有限的洪水資源,是一種有效增加洪水資源利用率的水庫防洪調(diào)度方法。在有條件的水庫,可以設(shè)計和實施防洪預(yù)報調(diào)度。□(編輯/永安)