呂樹龍，姜?jiǎng)倮?/p>

（1.遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003；2.黃河水利委員會(huì)延安水文水資源勘測(cè)局，陜西 延安 716000）

1 概述

1.1 水庫模擬預(yù)報(bào)調(diào)度

水庫洪水預(yù)報(bào)是水電站安全施工、運(yùn)行的防洪決策依據(jù)，意義重大。預(yù)報(bào)的主要內(nèi)容是入庫流量、出庫流量，以及由此引起水庫水位和上下游水位的變動(dòng)情況。對(duì)水庫入流的預(yù)報(bào)，可采用流域產(chǎn)匯流預(yù)報(bào)和河道匯流預(yù)報(bào)方法分析計(jì)算。水庫模擬預(yù)報(bào)調(diào)度主要依據(jù)當(dāng)前的天氣形勢(shì)、氣象預(yù)報(bào)信息、水庫現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀態(tài)、上游河道水情情報(bào)，在一定的假設(shè)前提下，提前做出的預(yù)報(bào)分析和水庫防洪調(diào)度方式指引，使水庫提前做好洪水防御做好準(zhǔn)備，并為防汛指揮決策提供前期的依據(jù)。

1.2 水庫概況

三道嶺水庫位于大石橋市東部山區(qū)周家鎮(zhèn)境內(nèi)三道嶺村北大清河支流北窯河上，發(fā)源于海城市英落鎮(zhèn)。三道嶺水庫上游有石柱和英洛兩條大河，流域形狀呈帶形?？刂屏饔蛎娣e133 km2，占大清河流域面積的8.97%，河長18.2 km，河道比降5.5‰，匯流時(shí)間3～5 h。

2 洪水預(yù)報(bào)方法

洪水預(yù)報(bào)方法：產(chǎn)流方案采用降雨徑流相關(guān)法；洪峰流量推求采用凈雨深與洪峰流量相關(guān)即峰量關(guān)系相關(guān)圖。

2.1 資料選用

水庫洪水預(yù)報(bào)方案的分析資料，取自1980年以來有觀測(cè)記載的水庫降雨、水位、泄量資料，但資料不完整。從1980年至今選取17年25場(chǎng)降雨資料進(jìn)行分析。資料系列中包括了豐、平、枯各類年份，代表性較好。

2.2 產(chǎn)流分析

1）流域平均降雨量計(jì)算。流域平均降雨量采用三道嶺水庫站降雨資料。

2）產(chǎn)流參數(shù)的確定。該水庫無蒸發(fā)資料，最大初損值及折算系數(shù)均采用同流域的大清河石門水庫站，Im=130 mm，其中折算系數(shù)作了必要的修正（見三道嶺水庫折算系數(shù)K值表）。

表1 三道嶺水庫折算系數(shù)K值表

3）前期影響雨量Pa的計(jì)算。計(jì)算公式：

式中：Pa，t、Pa,t+1——分別為t、t+1日的前期影響雨量，mm；Pt——t日的降雨量，mm；Rt——Pt所產(chǎn)生的徑流量，mm；K——日折減系數(shù)。

Pa值采用單層計(jì)算方法，初始值根據(jù)5、6月份久旱后降雨前設(shè)定為Pa=0，然后開始進(jìn)行逐日連續(xù)計(jì)算，以Im為控制，最大初損采用石門預(yù)報(bào)方案的分析成果為130 mm。

4）徑流深的計(jì)算。根據(jù)水庫水位、庫容及泄量資料，推求水庫的次洪流量過程，在次洪流量過程中分割基流及前期徑流過程，用時(shí)段流量累積計(jì)算入庫徑流深R。

5）降雨徑流深相關(guān)圖。對(duì)1980年至2006年間的17年25次降雨徑流關(guān)系點(diǎn)據(jù)進(jìn)行分析，以P+P a為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪P+Pa～R（降雨徑流）相關(guān)圖（圖略）。

2.3 匯流計(jì)算

1）峰量相關(guān)圖。利用三道嶺水庫實(shí)測(cè)資料，挑選部分場(chǎng)次洪水過程，計(jì)算庫容變量，時(shí)段入庫流量，得到入庫洪峰流量Q入m，計(jì)算洪量W。建立Q入m～R關(guān)系表、W～Q入m關(guān)系表,繪制出三道嶺水庫的Q八m～R和W～Q入m關(guān)系曲線（圖略），根據(jù)降雨計(jì)算出徑流深R,在曲線上查得洪峰流量。關(guān)系一般。

2）推求洪水歷時(shí)。用求三角形底邊的方法推求洪水歷時(shí)，已知R（或W）和Q入m，可根據(jù)三角形的面積值，即為洪水總量W，所以：

式中：T——洪水歷時(shí)（h）；W——洪水總量（萬m3）；Q入m——入庫洪峰流量（m3／s）；5.56——單位換算系數(shù)。

2.4 精度評(píng)定

利用三道嶺水庫典型洪水資料17年25場(chǎng)洪水，分析了P+Pa～R降雨徑流相關(guān)圖，徑流深方案合格率為72%。凈峰流量預(yù)報(bào)采用三道嶺水庫17年25次典型洪水分析，點(diǎn)繪相關(guān)圖，預(yù)報(bào)合格率為60%。該方案分析成果精度較好。

3 洪水調(diào)度

3.1 水庫調(diào)度原則

三道嶺水庫防洪運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)較高，故水庫控制運(yùn)用防洪標(biāo)準(zhǔn)仍按原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用。

根據(jù)水庫安全加固設(shè)計(jì)確定校核洪水標(biāo)準(zhǔn)P=0.1%時(shí)，從汛限水位起調(diào)，至最高洪水位，達(dá)到最大庫容，溢洪道及輸水洞泄水量達(dá)到最大泄量。閘門全部開啟，直至洪水結(jié)束。

3.2 洪水預(yù)報(bào)調(diào)度綜合相關(guān)圖

將水庫入庫洪水預(yù)報(bào)相關(guān)圖與簡(jiǎn)易調(diào)洪計(jì)算圖綜合繪制在一起，繪制水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度綜合相關(guān)圖（即四象限圖），見圖1。

圖1 水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度綜合相關(guān)圖

4 抗雨洪能力分析

水庫抗洪能力，就是水庫根據(jù)水庫當(dāng)前的水位，計(jì)算在保證水庫安全的情況下能過抗御多大暴雨洪水的能力。根據(jù)水量平衡方程和降雨徑流關(guān)系，進(jìn)行分析計(jì)算。再查對(duì)水庫的預(yù)報(bào)調(diào)度綜合相關(guān)圖，在確定了允許最高洪水位之后，計(jì)算水庫各級(jí)水位和不同前期影響雨量情況下的能抵御的最大降雨量，即水庫的防洪能力。

4.1 不考慮泄洪情況下的抗雨能力

如不考慮水庫泄洪，根據(jù)現(xiàn)時(shí)庫水位，查得相應(yīng)庫容；根據(jù)允許最大水位，查得最大庫容；得出可用的空余庫容，再將空余庫容折算成徑流深，查綜合圖得出P+Pa數(shù)值；根據(jù)不同前期影響雨量的Pa，可以得到允許的最大降雨P(guān)；最后將各種不同前期影響雨量與對(duì)應(yīng)的水位繪制成綜合查算圖。

圖2 不同前期影響雨量不考慮泄流時(shí)的允許最大降雨量查算圖

4.2 考慮泄洪情況下的抗雨能力

如考慮水庫泄水，同樣根據(jù)現(xiàn)時(shí)庫水位，查得相應(yīng)庫容；根據(jù)允許最大水位，查得最大庫容；得出可用的空余庫容，再將空余庫容折算成徑流深，查綜合圖得出P+Pa數(shù)值；根據(jù)不同前期影響雨量的Pa，可以得到允許的最大降雨P(guān)；以假定Pa等于0時(shí)為例子，最后將各種不同前期影響雨量與對(duì)應(yīng)的水位繪制成綜合查算圖。

圖3 不同泄流情況下允許最大降雨量查算圖

5 洪水模擬調(diào)度預(yù)測(cè)分析

有了水庫預(yù)報(bào)方案，我們就可以根據(jù)實(shí)際將情況進(jìn)行水庫的來水量預(yù)報(bào)。有了水庫抗洪能力分析，就可以更具不同的前期影響雨量、水庫現(xiàn)實(shí)情況對(duì)水庫的抗洪能力做到提前預(yù)判。而為了更好、更早的根據(jù)天氣與信息決定水庫的運(yùn)行調(diào)度方式，可以進(jìn)行洪水的模擬調(diào)度預(yù)測(cè)。

洪水模擬調(diào)度預(yù)測(cè)首先假定降雨量級(jí)，然后根據(jù)流域前期影響雨量情況，通過預(yù)報(bào)的模擬得到徑流深、入庫洪量及洪峰流量等信息。再根據(jù)水庫現(xiàn)實(shí)水位、庫容，計(jì)算得出不同雨量級(jí)情況下的水庫雨后需水量及能達(dá)到的水位。如果超出水庫的蓄水能力，就需要做出水庫提前放水，為抵御暴雨騰出可用的庫容。

假定雨量級(jí)別可分為 50，100，150，200，250，300 mm6個(gè)級(jí)別，前期影響雨量以流域半飽和、飽和兩種情況，起調(diào)水位以死水位、汛限水位、溢洪道頂高程為例進(jìn)行模擬分析，得到水庫洪水模擬預(yù)報(bào)成果表。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)時(shí)情況進(jìn)行替換。

表2 不同預(yù)設(shè)情況下水庫洪水模擬預(yù)報(bào)成果表

6 結(jié)語

水庫洪水模擬預(yù)報(bào)調(diào)度，就是為了在分析天氣形勢(shì)在結(jié)合現(xiàn)時(shí)情況，提前預(yù)報(bào)出在可能的一次暴雨洪水過程中，水庫可能達(dá)到的蓄水情況。將實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、抗暴雨能力分析和模擬預(yù)測(cè)相結(jié)合，可以分析出多種情況下水庫在暴雨過程中可能面臨的形勢(shì)，通過科學(xué)的調(diào)度運(yùn)用，確保水庫和下游河道的安全，也可以更加合理的調(diào)蓄洪水，充分發(fā)揮工程作用。