王冶志

（東港市鐵甲水庫管理處 遼寧東港 118300）

水庫運行及調(diào)度管理研究

王冶志

（東港市鐵甲水庫管理處 遼寧東港 118300）

通過對鐵甲水庫整體情況的介紹及水庫多年運行積累的資料和經(jīng)驗，總結(jié)適合水庫科學管理和調(diào)度的有效方法，解決了水庫防洪和興利蓄水的矛盾，最大限度的發(fā)揮水庫效益，造福于民。

水庫運行 分析規(guī)律 科學管理與調(diào)度

1 概況

鐵甲水庫是一座擁有2.43億m3庫容的大型水利樞紐工程，設計標準為0.5%頻率，校核為千年一遇，興利庫容1.69億m3。庫區(qū)以上有無數(shù)條小河分別注入佛老﹑板石河兩大支流，并于壩址以上120m處匯合，后經(jīng)由柳林河匯入鴨綠江，全長約50km，流域面積361km2，壩址以上河道長度27.4km，集雨面積241km2，占全流域的2／3。多年平均徑流量14165萬m3，多年調(diào)節(jié)系數(shù)0.95，凈調(diào)節(jié)水量1.8億m3，多年平均降雨量1050mm。

水庫運行50多年來，不斷積累氣象及水文資料，分析降雨和洪水出現(xiàn)的規(guī)律，確定相應的洪水調(diào)度原則，科學調(diào)度合理運用，較恰當?shù)靥幚砹嗽?guī)劃設計中不適應現(xiàn)實運用問題、水庫與下游防洪目標安全之間的問題、防洪安全與興利蓄水之間的問題。

2 統(tǒng)計分析來水資料，搞好水情預報

2.1 建立降水與入庫水量相關(guān)方程

以年降水p為縱坐標，年入庫水量W為橫坐標，建立直角坐標系，點繪對應年份的p、W各點，視其各點趨勢，擬合曲線，用回歸分析的方法導出P-W相關(guān)關(guān)系方程。

P-W相關(guān)關(guān)系方程見表1：

表1 P—W相關(guān)關(guān)系

其中：

W — 入庫水量 萬m3

P — 實測降雨量mm

用月降水與月入庫水量作各月降水與入庫水量之間的相關(guān)方程，方法同上。

2.2 利用歷史資料作水庫豐枯趨勢預報，估計降水量及入庫水量

2.2.1 用歷年年降水資料作時間序列曲線，預測豐枯趨勢及年降水量，估計年入庫水量

以降雨Y為縱坐標，在降雨均值Y處作水平射線為橫坐標T，點繪歷年年降水值，連接相鄰年份兩點，形成Y-T曲線，見圖1。

圖1 Y—T曲線

在Y-T曲線，用相似形法，等周期法等估算降水量，算出距平值，從而預測出水庫年豐枯趨勢，其中：

R>0.55為豐水年；R<0.45為枯水年；0.45≤R≤0.55為平水年。同時根據(jù)年降水～入庫水量相關(guān)方程，算出入庫水量，制定年度來水蓄泄計劃。

2.2.2 由歷年月降水量資料，作時間序列曲線，預測年豐枯趨勢及各參數(shù)，方法同上

估算出各月降水量，預測出各月豐枯趨勢，據(jù)月降水～入庫水量相關(guān)方程算出各月入庫水量，然后將各月降水和入庫水量匯總成降水和年入庫水量再分析結(jié)果比較，重新核定其預測結(jié)果。

2.3 根據(jù)天氣預報，利用降水與入庫水量關(guān)系方程作洪水預報

利用氣象部門的年降水預報和已導出的關(guān)系方程，估算出入庫水量，并算出距平值，預測豐枯趨勢。

利用氣象部門的各月降水預報和對應的關(guān)系方程，估算出各月的入庫水量，匯總后再進行比較，決定預測值。

3 采用預蓄預泄、科學調(diào)度、實現(xiàn)多年調(diào)節(jié)目標

3.1 作降雨徑流相關(guān)圖及經(jīng)驗單位線，調(diào)度來水與供水

收集歷史發(fā)生的洪水資料，取其流域平均降水量，前期影響雨量，入庫洪水總量及其在時間上的分布，以前期影響雨量 PA為參數(shù)，作出洪水的流域平均降雨量P和它所產(chǎn)生的徑流量R之間的經(jīng)驗相關(guān)曲線，見圖2。

圖2 流域平均降雨量和徑流量經(jīng)驗相關(guān)曲線

根據(jù)圖2就可以算出來水量W=R*S(集雨面積)。取一次歷時短、流域降雨較平均的降雨過程，在壩址處測其洪水入庫過程，割去基流，得到一條地面徑流過程線，然后將其流量值乘以10/Y，即可得到理想的單位過程線，根據(jù)多次降雨情況，總結(jié)推出了3條不同降雨條件下的單位線，見表3。實踐證明基本適合本流域的普遍情況。

表3 經(jīng)驗單位線及百分率表

經(jīng)驗單位線的導出，方便了水庫的控制運用，同時改變了原設計過程線，解決了原水庫規(guī)劃設計中不適應現(xiàn)實運用的問題。

3.2 錯峰避潮，解決興利與防洪間的安全問題

據(jù)史料記載，1937年，大河曾發(fā)生過2300m3 /s的洪峰，洪水為患。自建庫以來，水庫經(jīng)受了數(shù)次大洪峰的考驗，入庫流量超過600m3/s的洪水就有8次，1996年，庫區(qū)連降暴雨，入庫流量高達1127.7m3/s，水庫工作人員及時分析水情，在上級主管部門的領(lǐng)導下，合理調(diào)度，將洪峰流量削減為24m3/s的下泄流量，從而化湍為緩，削減了洪峰98%，既保證了水庫的安全，又避免了下游人民的財產(chǎn)損失，同時預蓄了0.5億m3的水，棄水發(fā)電，創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟效益。在40多年的運用中水庫調(diào)蓄了多次較大的洪水，且據(jù)下游鴨綠江的潮汐及河道的組合流量，適時調(diào)整泄洪流量，避免了災害的發(fā)生。

由于灌溉大量用水，一般年份到7月20日水庫達到年度最底水位，騰出庫容0.5億m3，充分利用這個有利條件作為防洪庫容，增加水庫自身的抗洪能力，此時，庫區(qū)普降270mm雨不可泄洪。7月20日～8月10日是水庫的主汛期，這期間，視水庫前期來水及降雨情況，根據(jù)天氣短期預報和水庫自己氣象觀測資料分析，決定棄水發(fā)電或蓄水興利，保證工農(nóng)業(yè)用水。

3.3 合理調(diào)度，解決水庫防洪安全與興利蓄水之間的矛盾

本流域的洪水季節(jié)性較強，每年的洪水多半發(fā)生在7～8月份，因降水日多，前期影響雨量大，降水匯成徑流的比例大，洪水出現(xiàn)頻率尤甚，相對應的6、9月份降水日較少，大洪水出現(xiàn)的機率小，蒸發(fā)損失大，前期影響雨量小，威脅性亦小。據(jù)此將主汛期定在7月20日～9月10日，通過調(diào)洪驗算將限制水位定在86.60m，8月11日～9月10日為末汛，限制水位定在80.00mm，以后水庫按正常高水位89.10m蓄水，以保證下年灌溉用水。

多年來，利用分期抬高限制水位和預蓄預泄的方法，在一次降水過程結(jié)束后，蓄其洪水過程的尾水，使水位適當超過限制水位，充分保證下個時期的水位能夠達到預設值，從而保證興利用水的需要。

4 采用計算機管理，提高工程管理測報技術(shù)

隨著社會的發(fā)展科學的進步，經(jīng)過多方的努力，在上級主管部門的領(lǐng)導下，水庫建立了水情測報自動化系統(tǒng)工程，系統(tǒng)中，設2個遙測雨量站，1個有線雨量站和1個中心控制室，各雨量站自動接收信息和傳輸信息到中心控制室，中心站采集信息后，輸入計算機，由計算機通過產(chǎn)匯流計算，導出入庫洪水過程線，由調(diào)洪演算，確定水庫是否蓄泄，該系統(tǒng)既可以作洪水和興利調(diào)節(jié)，同時可進行資料整編、數(shù)據(jù)庫及各種計算，操作方便，計算快捷。

5 結(jié)束語

隨著科技不斷進步發(fā)展，根據(jù)水庫的歷史資料的演變規(guī)律，利用相似性、周期性、最大、最小可能性、持續(xù)性等，不斷地完善工程管理，科學調(diào)度，充分地解決防洪和興利之間的矛盾，最大限度地發(fā)揮水庫的效益，造福萬民。

1. 潘敏貞、林祥岳《對水庫汛期調(diào)度進行風險分析》〔j〕河南水利1995 （2）

2. 王麗萍、傅湘《洪災風險及經(jīng)濟分析》 武漢水利電力出版社

3. 劉偉、劉麗麗《蓮花水庫優(yōu)化調(diào)度研究》 水利技術(shù)監(jiān)督2004年第5期

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.016

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1672-2469（2014）11-0048-04

王冶志（1966年—），男，工程師。