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        黃石水庫科學(xué)調(diào)度運(yùn)用的思考

        2010-04-09 01:06:22郭立平官衛(wèi)明莊大平
        湖南水利水電 2010年5期

        郭立平 官衛(wèi)明 莊大平

        (桃源縣黃石水庫管理處常德市415700)

        黃石水庫及灌區(qū)位于湖南省桃源縣的西北部,水庫集雨面積552 km2,多年平均徑流量5.59億m3,總庫容6.02億m3,正常蓄水位90.0 m,正常庫容4.58億m3,興利庫容2.68億m3,是一座以灌溉為主,兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大(II)型水利工程,是湖南省大型灌區(qū)之一,設(shè)計(jì)灌溉面積2.5萬hm2(37.5萬畝),灌區(qū)屬丘陵地帶,區(qū)內(nèi)總土地面積11.2萬hm2(168萬畝),約占全縣25%,耕地3.05萬hm2(45.8萬畝),約占全縣36%,據(jù)近3年平均值統(tǒng)計(jì),全灌區(qū)年糧食總產(chǎn)達(dá)2.5億kg,是桃源縣重要糧食生產(chǎn)基地。

        由于地處典型的東亞季風(fēng)副熱帶氣候區(qū),四季分明,是洪、澇、旱災(zāi)害頻發(fā)地區(qū),特別是洪澇災(zāi)害帶有突發(fā)性、多變性、連續(xù)性、并發(fā)性等特點(diǎn),從年內(nèi)降雨分布情況看,雨水主要集中在4~6月,但時(shí)空分配不均,9月也時(shí)有秋汛出現(xiàn),氣候變化復(fù)雜,防汛任務(wù)繁重,水庫控制運(yùn)用工作在不同惡劣氣候環(huán)境下,應(yīng)具有一定的應(yīng)變能力。

        水庫控制運(yùn)用工作關(guān)系到水庫工程管理單位經(jīng)濟(jì)效益,關(guān)系到灌區(qū)的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。做好水庫控制運(yùn)用工作,要始終遵循:興利效益服從防洪效益,局部利益服從全局利益,眼前利益服從長遠(yuǎn)利益的原則。水庫管理單位必須嚴(yán)格執(zhí)行批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計(jì)劃,根據(jù)本地的氣候特征,適時(shí)做好水庫調(diào)度工作,嚴(yán)格水庫調(diào)度程序,做好這一工作關(guān)鍵在于做好水庫防洪調(diào)度與水庫興利調(diào)度工作。

        1 水庫防洪調(diào)度

        水庫防洪調(diào)度是一門依據(jù)洪水規(guī)律,研究并采用各種對(duì)策和措施,預(yù)防和減輕洪災(zāi)損失的學(xué)問,它包含工程措施和非工程措施。水庫調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)和業(yè)務(wù)素質(zhì),決策者的意向是水庫防洪調(diào)度不可取代的寶貴的信息資源,在實(shí)時(shí)調(diào)度決策中必須做到有章可循,方能臨危不亂。

        黃石水庫在防洪調(diào)度中,水庫的作用有:一是水庫的滯洪作用。將超過下游安全泄量的洪水臨時(shí)滯蓄在水庫中,當(dāng)洪水減少時(shí),再將蓄留的洪水在下游安全泄量內(nèi)進(jìn)行泄洪,騰空庫容,迎接下一場(chǎng)洪水。滯洪只能起削峰作用,不能減少洪水總量,單純防洪水庫的作用就是滯洪;二是水庫的蓄洪作用。汛期將洪水蓄積在水庫中,供汛期結(jié)束后興利之用,防洪與興利結(jié)合的水庫適合這樣的運(yùn)行;三是水庫的錯(cuò)峰作用。當(dāng)下游區(qū)間和支流來大洪水時(shí),可利用上游水庫臨時(shí)控制下泄流量,使干流洪水不與支流或區(qū)間洪水遭遇,使洪峰錯(cuò)開。

        從工程上下游防洪安全角度出發(fā),各水庫都應(yīng)實(shí)施防洪預(yù)報(bào),擬定一些可供選擇的多種水庫防洪調(diào)度的蓄洪方案,在確保水庫安全的情況下,選擇一個(gè)滿意的調(diào)度方案指導(dǎo)防洪調(diào)度。擬定方案時(shí)要考慮工程約束條件,如:批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計(jì)劃,水庫起調(diào)水位,下游安全泄量,工程的薄弱環(huán)節(jié),氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性等,因而,在防洪調(diào)度中根據(jù)不同時(shí)期的水、雨、工情及氣候特征,要適時(shí)做好洪水調(diào)度,在實(shí)際工作中要著重做好以下幾項(xiàng)工作:

        (1)編制年度控制運(yùn)用計(jì)劃:年初,以當(dāng)?shù)貧庀蟛块T長期預(yù)報(bào)為依據(jù),科學(xué)地編制年度控制運(yùn)用計(jì)劃,對(duì)流域的水文氣象、徑流情況進(jìn)行分月預(yù)測(cè),并以本地氣候特征、水庫電力生產(chǎn)、灌區(qū)農(nóng)作物需水和居民生活用水特點(diǎn),進(jìn)行逐月供需的水量平衡分析計(jì)算與計(jì)劃,控制運(yùn)用庫水位在汛限水位以下運(yùn)行,為防止發(fā)生秋旱和保證次年的春灌,在汛末期還預(yù)蓄適當(dāng)?shù)乃浚_保灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水。

        (2)水庫調(diào)度人員在洪水期間,根據(jù)水庫工程及下游防護(hù)區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、安全泄量等情況,進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)、分析、制定調(diào)度方案工作,選定洪水預(yù)報(bào)、調(diào)度方式及調(diào)度原則。在實(shí)施水庫防洪調(diào)度時(shí),計(jì)算在不同起調(diào)水位的各種頻率出現(xiàn)最高洪水位,按選定的汛限水位計(jì)算調(diào)洪成果,明確下游允許通過的最大組合流量。在預(yù)報(bào)洪水時(shí),預(yù)報(bào)出達(dá)到或超過汛限水位和最大洪峰流量的時(shí)間;對(duì)于超標(biāo)準(zhǔn)洪水預(yù)報(bào)指明洪水預(yù)報(bào)方案可參考程度和意義,預(yù)測(cè)失事可能造成的后果,及時(shí)提供給上級(jí)防指,做好決策者的參謀。

        (3)根據(jù)降雨(含前期影響雨量)、徑流、洪峰流量、水庫起調(diào)水位等相關(guān)資料制作“洪水預(yù)報(bào)簡圖”。“洪水預(yù)報(bào)簡圖”制作后,能使工程對(duì)不同頻率洪水有明確的預(yù)見性。在已知起調(diào)水位,前期影響雨量的條件下,能比較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出不同頻率出現(xiàn)的最高洪水位、洪峰流量、最大下泄流量等數(shù)據(jù)。具體操作步驟如下:

        ●密切注意各種氣象預(yù)報(bào),根據(jù)預(yù)報(bào)確定可能給水庫帶來影響的次降雨量。

        ●根據(jù)預(yù)報(bào)雨量、前期影響雨量查“洪水預(yù)報(bào)圖”,得出不同量級(jí)降雨量情況下的水庫入庫水量、入庫最大洪峰流量、最高洪水位、水庫最大下泄洪量及可能出現(xiàn)的時(shí)間,提供給決策者和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),包括水庫上、下游的有關(guān)部門。

        (4)利用洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)將歷史上出現(xiàn)比較典型且不同量級(jí)的降雨過程輸入電腦,對(duì)相似的降雨過程進(jìn)行模擬預(yù)報(bào),并結(jié)合當(dāng)前的水庫起調(diào)水位模擬出不同的調(diào)度方案,為抗擊洪水提供可靠的參考資料。

        (5)對(duì)水庫調(diào)度資料與調(diào)度經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累匯編,對(duì)歷史上發(fā)生過的洪水水文資料,進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)匯編,對(duì)歷次抗洪中調(diào)度資料進(jìn)行匯集,年度洪水調(diào)度工作及時(shí)進(jìn)行總結(jié)。總結(jié)包括對(duì)每場(chǎng)降水過程、降水量特征值、洪水總量、洪峰洪量、起調(diào)水位、最高洪水位、洪水起調(diào)時(shí)間、本次洪水調(diào)度工作中的經(jīng)驗(yàn)、存在問題的說明等。

        (6)在非汛期中,對(duì)水工建筑物、機(jī)電設(shè)備、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)工作。汛后組織有關(guān)人員進(jìn)行檢查,對(duì)易損部件定期檢查、定期更換,特別是泄洪設(shè)施檢查嚴(yán)格把關(guān),定期保養(yǎng),重要部位要配備備用電源,并對(duì)備用電源進(jìn)行常規(guī)性的維護(hù)保養(yǎng),定期試車,特別對(duì)啟動(dòng)設(shè)施進(jìn)行特殊保養(yǎng),在防汛物資儲(chǔ)備上也要按照國家儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物資儲(chǔ)備,及時(shí)更新。

        2 水庫興利調(diào)度

        水庫興利調(diào)度原則是保證水庫在安全度汛的前提下,利用水庫的蓄水能力重新分配天然來水量,使之符合興利部門的用水要求,充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。根據(jù)運(yùn)用期間的實(shí)際情況分析水庫天然來水量和興利水量,及其平衡關(guān)系,作好興利調(diào)度計(jì)算,然后在此基礎(chǔ)上選定水庫運(yùn)用的各個(gè)特征水位和蓄、供水方式,繪制水庫調(diào)度圖。對(duì)興利庫容進(jìn)行合理的控制運(yùn)用,黃石水庫在興利調(diào)度中要著重做好以下幾項(xiàng)工作:

        (1)做好水庫控制運(yùn)用計(jì)劃編制工作,制作“興利調(diào)度圖”?!芭d利調(diào)度圖”制作的灌溉保證率是根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對(duì)水庫徑流資料進(jìn)行排頻計(jì)算,算出水庫設(shè)計(jì)灌溉保證率的徑流量,選擇典型年,典型年是按水利年度計(jì)算,且接近水庫原設(shè)計(jì)保證率。需水量結(jié)合當(dāng)前灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水的實(shí)際情況,確定各月供水量。

        (2)適時(shí)做好水庫調(diào)度工作。黃石水庫的興利調(diào)度是根據(jù)本地氣候特征,雨洪規(guī)律,灌區(qū)歷年來工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的需水特點(diǎn)和農(nóng)作物生長規(guī)律,合理安排灌區(qū)需水的預(yù)計(jì)時(shí)間,有效地利用汛期的蓄水量,提高水庫供水、灌溉保證率。因氣象部門預(yù)報(bào)精度不可能滿足水庫調(diào)度的實(shí)際工作需要,對(duì)出現(xiàn)復(fù)雜多變異常的氣候,水庫還及時(shí)適時(shí)地調(diào)整了運(yùn)用計(jì)劃。

        (3)做好年度供水平衡。黃石水庫流域及灌區(qū)氣候變化復(fù)雜,降雨時(shí)空且分配不均,農(nóng)業(yè)灌溉用水有比較明顯的季節(jié)性,在調(diào)度過程中我們掌握了農(nóng)作物對(duì)不同時(shí)期的需水。黃石灌區(qū)以水稻種植為主,在實(shí)際工作中以水稻生長規(guī)律來確定不同時(shí)期的供水量,春灌和夏灌用水是灌區(qū)需水高峰期,考慮春灌用水時(shí),在上年度底水庫按照調(diào)度圖蓄足水量,來滿足來年春季用水,夏季用水按灌區(qū)干旱時(shí)灌區(qū)的需水量來考慮,若前期降雨不足就把握住入梅時(shí)間及早稻擱田期間的水庫回蓄,在此其間水庫減少放水量直至電廠停機(jī)蓄水,出梅以后,水庫及時(shí)補(bǔ)充渠道水量,及時(shí)向農(nóng)業(yè)部門了解本年度雙季用水高峰時(shí)間,雙季生產(chǎn)過后,再根據(jù)灌區(qū)需水量進(jìn)行供水。在水庫興利實(shí)際調(diào)度運(yùn)用中,應(yīng)視氣候變化情況和灌區(qū)不同時(shí)期需水量,做好水庫興利調(diào)度。

        (4)做好水庫優(yōu)化調(diào)度,提高經(jīng)濟(jì)效益。黃石水庫興利調(diào)度中的優(yōu)化調(diào)度,其實(shí)質(zhì)是提高單位發(fā)電量,達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。做好黃石水庫的優(yōu)化調(diào)度,首先,要保證水庫安全,滿足灌區(qū)用水的需要;其次,要對(duì)灌區(qū)需水特點(diǎn)有充分的了解,及時(shí)了解天氣變化、發(fā)展動(dòng)態(tài),對(duì)汛后期(一般在9月20日后)還要做好攔蓄洪水尾巴的工作,蓄足非灌溉期的下游河道環(huán)境用水;再次,優(yōu)化調(diào)度工作中,還要解決汛期中介過渡階段的理論和實(shí)際工作結(jié)合問題,因?yàn)椤把雌凇笔冀K是個(gè)模糊的概念,要解決這一理論上的問題,必須依據(jù)多年的歷史資料(水、雨、工情)進(jìn)行綜合分析,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析中介過渡理論的存在。從目前的情況看,黃石水庫流域及灌區(qū)從汛期向非汛期的轉(zhuǎn)變過程均是一個(gè)漸變過程。

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