王 飛

(遼寧省葠窩水庫(kù)管理局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

1 水庫(kù)的基本情況

葠窩水庫(kù)位于遼寧省遼陽(yáng)市太子河干流上，1972年落閘蓄水，1973年投入運(yùn)行。最高洪水位102.00 m，最大庫(kù)容7.91 ×108m3。太子河上游觀音閣水庫(kù)建成后，防洪標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為300 a一遇洪水設(shè)計(jì)，10 000 a一遇洪水校核，校核洪水位102 m，相應(yīng)庫(kù)容7.91 ×108m3，正常高水位96.6 m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容5.43 ×108m3。水庫(kù)大壩為混凝土重力壩，水庫(kù)最大泄洪能力23 150 m3/s。電站裝有5 臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量為4.4 ×104kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.12 ×108kW·h。電廠最大泄量186 m3/s。水庫(kù)下游45 km 為鞍山市、55 km為哈大高鐵。葠窩水庫(kù)承擔(dān)鞍山以下堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。有效灌溉面積112萬(wàn)m2。工業(yè)供水1.22億m3，退水調(diào)度年發(fā)電量8 000～12 000萬(wàn)kW·h［1］。

2 葠窩水庫(kù)汛期水位控制

葠窩水庫(kù)主汛期為6月25—8月20日;過(guò)渡期為8月20—9月10日;后汛期為9月10日—9月25日。葠窩水庫(kù)2012 汛限水位控制見表1。

2.1 葠窩水庫(kù)2012 汛限水位控制

具體分3個(gè)方面:

2.1.1 主汛期

如預(yù)報(bào)24 h無(wú)雨或小雨，控制汛限水位不高于上限;如預(yù)報(bào)24 h有中雨以上量級(jí)降雨，則在12 h內(nèi)分級(jí)下泄。

2.1.2 過(guò)渡期

根據(jù)流域預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)的水、雨、工情信息，進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。

2.1.3 后汛期

如預(yù)報(bào)24 h無(wú)雨或小雨，控制汛限水位不高于上限;如預(yù)報(bào)24 h有中雨以上量級(jí)降雨，則在12 h內(nèi)分級(jí)下泄。

2.2 葠窩水庫(kù)調(diào)度規(guī)則

12 h分級(jí)預(yù)泄:前6 h以1 200 m3/s泄流，后6 h以1 700 m3/s預(yù)泄。分2 方面闡述:

2.2.1 主汛期洪水調(diào)度規(guī)則

1)水位在下限～99.7 m，主要通過(guò)底孔控制下泄流量，使河道組合流量＜5 050 m3/s。

2)水位在99.7～100.5 m時(shí)，底孔開5 孔，溢洪道開7 孔3 m。

3)水位在100.5～101.2 m時(shí)，底孔開5 孔，溢洪道開7 孔3 m和6 孔6 m。

4)水位在101.2～101.5 m時(shí)，底孔開5 孔，溢洪道開2 孔3 m和11 孔6 m。

5)水位在101.5 m以上時(shí)，底孔開5 孔，溢洪道13 孔全開。

2.2.2 后汛期洪水調(diào)度規(guī)則

1)當(dāng)水位低于89.80 m時(shí)，不泄流。

2)當(dāng)水位位于89.80 m～99.20 m時(shí)，開3 底孔。

3)當(dāng)水位位于99.20 m～100.00 m時(shí)，開4 底孔，溢洪道2 孔開3 m高度。

4)當(dāng)水位位于100.00 m～101.30 m時(shí)，開5 底孔，溢洪道2 孔開3 m高度。

5)當(dāng)水位超過(guò)101.30 m時(shí)，開5 底孔，溢洪道10孔開3 m高度。

其中:1#、3#、4#底孔閘門啟閉水位按設(shè)計(jì)≤96.6 m。另外由于今年金屬結(jié)構(gòu)改造，有一孔溢洪道和一孔底孔不能開啟。

3 葠窩水庫(kù)調(diào)度目標(biāo)

葠窩水庫(kù)調(diào)度目標(biāo)是在解決大壩安全度汛問(wèn)題前提下，保證水庫(kù)下游防洪安全，同時(shí)對(duì)洪水進(jìn)行合理調(diào)度，以滿足灌溉、發(fā)電、工業(yè)供水及生態(tài)用水需求，實(shí)現(xiàn)興利效益和社會(huì)效益最大化。要實(shí)現(xiàn)水庫(kù)調(diào)度目標(biāo)就要解決防洪安全與興利兩者之間的關(guān)系。從防洪安全角度看，準(zhǔn)備將水庫(kù)水位降到汛限水位，當(dāng)洪水到來(lái)時(shí)，希望能夠合理保持水位，保證各級(jí)防洪目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。從興利的角度看，希望水庫(kù)能多蓄水，達(dá)到正常高水位，從而滿足水庫(kù)電站發(fā)電的需要和工農(nóng)業(yè)用水及生態(tài)用水需求。所以，如何協(xié)調(diào)好防洪與興利之間的關(guān)系是調(diào)度要解決的重點(diǎn)［2］。

4 汛期洪水調(diào)度

水庫(kù)在主汛期洪水如何調(diào)度，如何讓資源實(shí)現(xiàn)最佳配置，讓下游工農(nóng)業(yè)用戶多收益，讓洪水的危害減少到最低程度是水庫(kù)調(diào)度追求的終極目標(biāo)。為了提高水庫(kù)和下游的效益，調(diào)度決策者憑以往水文資料并適當(dāng)考慮天氣狀況對(duì)退水適當(dāng)截留，以爭(zhēng)取多發(fā)電和滿足后期蓄水，從而滿足工農(nóng)業(yè)的用水［3］。退水調(diào)度應(yīng)主要考慮以下4個(gè)方面:①根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)下次降雨發(fā)生的大致時(shí)間及降雨量;②預(yù)測(cè)下次降雨開始時(shí)的庫(kù)水位;③水庫(kù)本次洪水到下次降雨來(lái)到時(shí)，水庫(kù)應(yīng)儲(chǔ)備的水量;④對(duì)攔蓄的水量如何調(diào)度。

葠窩水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)肩負(fù)著葠窩水庫(kù)的雨情、水情測(cè)報(bào)任務(wù)。包括遙測(cè)雨量站點(diǎn)10 處，水位站點(diǎn)1 處，中繼站點(diǎn)3 處，中心站點(diǎn)1 處。

通過(guò)水庫(kù)汛限水位控制，并結(jié)合天氣預(yù)報(bào)提前預(yù)泄，能夠較好地發(fā)揮水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用，確保了下游防洪安全，后汛期又抓住有力時(shí)機(jī)，及時(shí)進(jìn)行了回蓄。結(jié)合前期的農(nóng)灌用水，入汛以后，即將庫(kù)水位降到了汛限以下。并根據(jù)水庫(kù)的實(shí)際情況，參照觀音閣水庫(kù)的實(shí)時(shí)水位，對(duì)庫(kù)水位一直按照汛限水位的下限控制，為可能發(fā)生的洪水，預(yù)留了足夠的調(diào)節(jié)庫(kù)容。

2012年8月，根據(jù)氣象部門的預(yù)報(bào)，臺(tái)風(fēng)梅花將從遼寧沿海登陸，根據(jù)省防的指令，從8月5日19 時(shí)開始，水庫(kù)按500 m3/s的流量預(yù)泄，一直持續(xù)到梅花登陸，預(yù)泄水量1.52億m3，庫(kù)水位降到86.12 m，低于最低防洪限制水位。8月7—31日，連續(xù)發(fā)生了3次較大降水過(guò)程，使土壤迅速飽和，產(chǎn)流量增加，由于已過(guò)主汛期，抓住時(shí)機(jī)，及時(shí)回蓄。從8月10日開始，水庫(kù)出流減到3.2 m3/s，開始回蓄;后續(xù)兩場(chǎng)洪水發(fā)生后，水庫(kù)也只是按下游用水需要進(jìn)行泄流，到9月4日，水庫(kù)順利回蓄至正常高水位。

根據(jù)水庫(kù)水位控制過(guò)程線，確定底孔和弧形門的關(guān)閉時(shí)間。實(shí)際調(diào)度中結(jié)合天氣預(yù)報(bào)對(duì)水庫(kù)水位在控制過(guò)程附近進(jìn)行可控調(diào)度。以利于興利蓄水和發(fā)電用水，最理想的調(diào)度方式是:根據(jù)天氣預(yù)報(bào)情況，暫時(shí)將庫(kù)水位蓄高一部分，隨時(shí)關(guān)注天氣變化情況，如果下次降雨沒(méi)有到來(lái)或來(lái)的量沒(méi)有預(yù)期的大，這些水量的大部分，可以作為后期的工農(nóng)業(yè)用水，充分運(yùn)用了洪水興利。如果下次降雨將到來(lái)或量更大，立即泄流排出這部分蓄水。因?yàn)閷?duì)天氣的變化預(yù)測(cè)不可能精確到每次都正確，只能參照使用，并且在參照時(shí)，將防洪安全放在首位。

對(duì)后汛期洪水，隨著汛情越來(lái)越弱，洪水的威脅減少，退水調(diào)度注重于工農(nóng)業(yè)的用水，加強(qiáng)蓄水。同時(shí)確保防汛要求。確保水庫(kù)和下游的工農(nóng)業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

表1 葠窩水庫(kù)汛限水位控制規(guī)則

5 水庫(kù)通過(guò)退水調(diào)度實(shí)現(xiàn)防洪安全和興利效益

做好預(yù)防洪水的首要工作是保證大壩的安全運(yùn)行，在這個(gè)前提下，做好對(duì)天氣預(yù)報(bào)的判斷分析，參考中期天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行退水調(diào)度，大多數(shù)情況是能夠取得滿意的興利效益，而不會(huì)對(duì)防洪產(chǎn)生威脅。

1974—1991年，水庫(kù)加固初期，受大壩裂縫的影響，一直以低水位運(yùn)行，因此水庫(kù)的調(diào)度方式也被重新確定。

1)當(dāng)水庫(kù)流量＜4 120 m3/s時(shí)，根據(jù)水庫(kù)流量開啟2個(gè)底孔和電廠發(fā)電泄流。

2)當(dāng)水庫(kù)流量＞4 120 m3/s 時(shí)，(或水位超過(guò)92 m)時(shí)，逐步加開底孔或弧形閘門，達(dá)到總泄量3 720 m3/s。

3)當(dāng)水位＞95 m時(shí)，來(lái)多少量泄多少量。

4)當(dāng)水庫(kù)流量＞15 600 m3/s時(shí)，全開泄流設(shè)備。

1995年觀音閣水庫(kù)建成以及葠窩水庫(kù)的加固工程完成，調(diào)度決策者較注重蓄水興利。

1)庫(kù)水位＜94 m或入庫(kù)流量＜4 200 m3/s時(shí)，開啟兩個(gè)底孔和電廠發(fā)電泄流。

2)庫(kù)水位在94～100 m時(shí)，根據(jù)入庫(kù)流量逐個(gè)開底孔，直至全開。

3)庫(kù)水位在100～101.5 m時(shí)，根據(jù)入庫(kù)流量逐步開啟弧形門，直至全開泄流設(shè)備。

葠窩水庫(kù)2010年8月11日、17日洪水到來(lái)前泄水調(diào)度成功實(shí)例如下:洪峰流量分別是2 780(m3/s)和2 430(m3/s)，為下游錯(cuò)峰8月11日庫(kù)水位蓄至98.91 m，出現(xiàn)水庫(kù)歷史最高水位。之后水庫(kù)最大放流1 920(m3/s)，12日4 時(shí)20 分，水庫(kù)放流降到640(m3/s)。最小放流為418(m3/s)，最大放流為1 920(m3/s)，17日8 時(shí)水位降到91.79 m，成功地將洪水泄出。當(dāng)17日12 時(shí)，2 170(m3/s)入庫(kù)洪峰到達(dá)葠窩水庫(kù)，此時(shí)庫(kù)水位為92.23 m。

6 結(jié)語(yǔ)

葠窩水庫(kù)調(diào)度的根本任務(wù)是確保防洪安全、興利效益、社會(huì)效益的最大化。參考天氣預(yù)報(bào)，抓住防洪與蓄水、蓄水與發(fā)電之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行調(diào)度，是水庫(kù)調(diào)度的關(guān)鍵。

［1］王國(guó)利，袁晶瑄，梁國(guó)華，李敏.葠窩水庫(kù)汛限水位動(dòng)態(tài)控制域研究與應(yīng)用［J］.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，48(06):892－896.

［2］大連理工大學(xué)，國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室.水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方法及應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，1996.

［3］遼寧省水利廳.防洪調(diào)度新方法及應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.