李 菡

遼寧省供水局，遼寧沈陽 110003

鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

李 菡

遼寧省供水局，遼寧沈陽 110003

本文闡述了鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)中洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)及應(yīng)用。 該系統(tǒng)自2001年汛期投入運(yùn)行至今，洪峰預(yù)報(bào)精度達(dá)到85%以上，徑流量預(yù)報(bào)精度達(dá)到90%以上，水庫利用該系統(tǒng)進(jìn)行汛限水位動(dòng)態(tài)控制，由汛期敞泄變?yōu)檠雌谛钏?，水庫的洪水調(diào)度工作實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。

水庫洪水調(diào)度；開發(fā)；應(yīng)用

1.系統(tǒng)開發(fā)背景

1.1 流域及水庫樞紐概況

鬧德海水庫位于遼寧省西部彰武縣境內(nèi)，是遼河支流柳河上的大型控制性工程，控制流域面積4051km2，有石門子、白廟子及三家子水文站控制入庫水沙，鬧德海出庫水文站控制出庫水沙。流域內(nèi)設(shè)有水文自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)，可以及時(shí)收集、整理、計(jì)算雨量、流量等數(shù)據(jù)。

水庫大壩為混凝土重力壩，壩頂高程194m，壩長(zhǎng)167m，在151.5m高程設(shè)5個(gè)排沙底孔,在163.5m高程設(shè)2個(gè)泄洪中孔。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)背景

鬧德海水庫建在多泥沙河流上，汛期入庫徑流在不同的流量等級(jí)時(shí)水沙比相差懸殊，“平水期”、“中、小洪水期”、“大洪水期”水沙比依次減小，建立科學(xué)合理的水庫的洪水調(diào)度系統(tǒng)，解決水庫蓄水與排沙之間的矛盾，對(duì)于減少水庫泥沙淤積，增加興利能力，保證大壩安全具有十分重要意義。

《鬧德海水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)》是國家防汛抗旱總指揮部試點(diǎn)項(xiàng)目，該系統(tǒng)包括：信息查詢子系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、洪水調(diào)度子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。應(yīng)用本系統(tǒng)進(jìn)行汛限水位動(dòng)態(tài)控制，依據(jù)鬧德海水庫泥沙沖淤規(guī)律，在合理調(diào)水的同時(shí)科學(xué)調(diào)沙，庫區(qū)在同期沒有造成較大淤積，基本維持了庫區(qū)泥沙沖淤平衡，水庫實(shí)現(xiàn)連續(xù)7年全年蓄水，充分利用汛期水資源量，使水庫蓄水量增加，大大提高了水庫的經(jīng)濟(jì)效益，年均增收工、農(nóng)業(yè)水費(fèi)736萬元。

2. 系統(tǒng)開發(fā)依據(jù)的洪水預(yù)報(bào)方案、防洪標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)度原則

2.1 洪水預(yù)報(bào)模型

鬧德海水庫產(chǎn)、匯流預(yù)報(bào)分四個(gè)子單元進(jìn)行，然后在水庫斷面錯(cuò)時(shí)段疊加。根據(jù)各子單元的不同特點(diǎn)，石門子、白廟子、庫區(qū)子單元的產(chǎn)流模型采用P～Pa～R降雨徑流相關(guān)圖，三家子子單元采用超滲產(chǎn)流模型，四個(gè)子單元的匯流模型均采用經(jīng)驗(yàn)單位線。各子單元參與產(chǎn)流計(jì)算的雨量站有，石門子子單元：福興地、扣河子、水泉、白音花、石門子、白音它拉；白廟子子單元：庫倫、白廟子；三家子子單元：六家子、養(yǎng)畜牧、三家子；庫區(qū)子單元：石門子、白廟子、三家子、鬧德海。

2.2 工程防洪標(biāo)準(zhǔn)

校核洪水位（0.1%）193.1m，相應(yīng)庫容2.23億m3,洪峰流量12900 m3/s；設(shè)計(jì)洪水位（1%）189.5m，相應(yīng)庫容1.37億m3；洪峰流量7630 m3/s；汛限水位6月上旬至9月中旬174.0 m。

2.3 水庫洪水調(diào)度原則

汛期當(dāng)日均入庫流量小于100m3/s時(shí)，泄流量等于入庫流量；當(dāng)日均入庫流量大于100m3/s時(shí)，立即開啟全部泄流設(shè)備進(jìn)行泄洪。

3. 洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 預(yù)報(bào)時(shí)間設(shè)置

在系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置后,允許在預(yù)報(bào)窗口修改降雨預(yù)報(bào)開始時(shí)間，在某一單元的時(shí)間修改后，同系統(tǒng)的時(shí)間也相應(yīng)發(fā)生變化。

3.2 實(shí)時(shí)提取水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)

這部分提供洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)與實(shí)時(shí)遙測(cè)系統(tǒng)預(yù)報(bào)接口?？梢匀我馓崛∧骋粫r(shí)間段1小時(shí)時(shí)段降雨，并將其存入實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)庫。

（1）時(shí)段降雨和實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)自動(dòng)提取；

（2）日降雨水情數(shù)據(jù)自動(dòng)提??；

3.3 前期土壤含水量計(jì)算

（1）設(shè)置前期土壤含水量計(jì)算起止時(shí)間；

（2）輸入或修改各站日降雨量；

（3）顯示計(jì)算結(jié)果；

3.4 實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)

(1)修改降雨開始時(shí)前期土壤含水量；

(2)輸入或修改各站降雨；

3.5 人機(jī)交互修正洪水預(yù)報(bào)

根據(jù)面臨時(shí)刻之前實(shí)際水情信息和預(yù)報(bào)人員的經(jīng)驗(yàn)可以方便地進(jìn)行人機(jī)交互修正預(yù)報(bào),可以在數(shù)據(jù)窗口的相應(yīng)行中輸入修正值,也可以在預(yù)報(bào)主窗口的圖形窗口用鼠標(biāo)直接修改預(yù)報(bào)洪水過程線。

3.6 假擬預(yù)報(bào)

(1)修改降雨開始時(shí)前期土壤含水量；

(2)輸入模擬降雨；

3.7 實(shí)時(shí)圖上統(tǒng)計(jì)功能

在預(yù)報(bào)主窗口中堅(jiān)持圖文并茂的原則,加大了圖形窗口的文本信息量,主要是與顯示圖形有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)有本次預(yù)報(bào)洪水降雨開始時(shí)間、降雨結(jié)束時(shí)間、總降雨量、總凈雨量、預(yù)報(bào)洪水總量。

3.8 與調(diào)度子系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

可以將實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)成果,尤其是經(jīng)過實(shí)時(shí)修正的洪水預(yù)報(bào)成果存入調(diào)度庫,用于水庫調(diào)洪計(jì)算。還可以同時(shí)保存多個(gè)預(yù)報(bào)方案，選定其中的一個(gè)用于水庫調(diào)洪計(jì)算。

4. 洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)運(yùn)行情況

本系統(tǒng)從2001年汛期投入運(yùn)行以來，通過7年汛期的運(yùn)行使用，運(yùn)行情況良好，預(yù)報(bào)精度符合要求，預(yù)報(bào)時(shí)間比手工計(jì)算測(cè)報(bào)提前1～3小時(shí)，根據(jù)預(yù)報(bào)能夠迅速做出洪水調(diào)度方案，給上級(jí)主管防汛部門決策提供支持，增加了決策的時(shí)效性和科學(xué)性。

利用本系統(tǒng)對(duì)2001～2007年10次大小洪水作了預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)結(jié)果全部符合要求。洪峰預(yù)報(bào)精度達(dá)到了85%以上，比以往人工預(yù)報(bào)精度可提高15～20%；徑流量預(yù)報(bào)精度達(dá)到90%以上，比以往人工預(yù)報(bào)精度可提高10～15%。以2003年6月18日洪水為例：預(yù)報(bào)最大入庫洪峰流量218 m3/s,實(shí)際入庫最大洪峰流量205 m3/s,預(yù)報(bào)精度達(dá)到93.7%；預(yù)報(bào)徑流量為1014萬m3，實(shí)際徑流量為940萬m3，預(yù)報(bào)精度為92.1%。

由于利用本系統(tǒng)能夠快速地完成鬧德海水庫的洪水預(yù)報(bào)工作，為洪水調(diào)度工作提供充分、可靠的數(shù)據(jù)，鬧德海水庫的洪水調(diào)度工作也實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破，保證了中小洪水情況下城市用水要求，2001～2007年7年共增加工、農(nóng)業(yè)供水量5億m3，水庫增收水費(fèi)5000多萬元。同時(shí)，在削減洪峰方面效果顯著，減輕了下游洪澇災(zāi)害。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.047

李涵,女,高級(jí)工程師,遼寧省供水局,從事水庫調(diào)度與供水管理。