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        特大暴雨情況下石埡子電站預報預泄調度研究

        2018-08-20 03:08:28鄧家勇劉可新
        東北水利水電 2018年8期
        關鍵詞:洪水位校核降雨

        鄧家勇,于 茜,馬 嵐,劉可新

        (1.國家電投貴州金元蒙江水力發(fā)電總廠,貴州都勻市 558000;2.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司,北京 100038)

        1 研究背景

        洪水的大小主要由暴雨發(fā)生的時間、強度、量級以及中心和移動方向等因素控制,不同暴雨量級以及不同降雨歷時,都會對形成洪水的洪峰、洪量、峰現(xiàn)時間產生極大的影響。

        洪渡河流域位于貴州省東北部,洪水主要由降雨形成,暴雨量級以中小量級居多,但也易出現(xiàn)大暴雨、特大暴雨,對下游電站的生產安全造成影響。

        石埡子水電站位于洪渡河干流中下游,控制流域面積2 589 km2,是一座以發(fā)電為主,兼顧防洪及其它效益的綜合水利水電樞紐。蓄水位544.00 m,按100年一遇設計,設計洪水位544.21 m,設計洪水流量7 480 m3/s,相應最大下泄流量7 133 m3/s;1000年一遇校核,校核洪水位547.35 m,設計洪水流量11 000 m3/s,相應最大下泄流量8 894 m3/s。

        2 研究資料分析

        研究資料來自江濱水文站,該水文站為洪渡河干流控制站,控制流域面積2 564 km2,位于石埡子壩址上游7.5 km,是一個國家基本水文站。研究采用1966—1983年的水文年鑒的刊印成果,共15年的水位、流量、雨量等項目的觀測資料。

        通過新安江模型進行參數(shù)率定,合格且雨洪對應較好的洪水有2場,對應江濱站的平均降雨量約200 mm。根據(jù)全國最大日雨量圖,該地區(qū)平均最大日降雨約271 mm,可將其選為典型,分析不同初始土壤含水量,以及不同降雨時程情況下的暴雨洪水預報情況。

        研究取江濱站1968年7月19日洪水作為一日洪水的典型,取1967年5月20日洪水作為二日洪水的典型,針對前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況,進行特大暴雨分級,對流域平均雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的預報洪水進行時程分配。典型暴雨的洪水預報,采用洪渡河江濱站預報方案率定的江濱斷面新安江模型參數(shù),預報方案合格率均為95.83%,預報方案精度屬于甲級,平均預見期約6 h。

        3 石埡子調洪計算及分析

        3.1 石埡子調洪規(guī)程

        1)起調水位。石埡子水庫汛期限制水位544.00 m,石埡子水庫調洪計算的起調水位為正常蓄水位544.00 m。

        2)調洪方式。當來流量小于起調水位相應的最大泄流能力時,按來多少泄多少,基本保持水庫水位在正常蓄水位;當來流量大于起調水位相應的最大泄流能力時,泄洪建筑物閘門全打開按敞泄方式泄洪,水庫水位開始上漲,直至來流量等于泄流量,水庫水位達到壩前最高水位,當來流量小于水庫水位相應的泄流能力時,水庫水位開始下降,直至水庫水位下降至起調水位。

        3.2 石埡子調洪演算

        研究考慮前期土壤含水量分別為蓄滿、80%蓄滿、60%蓄滿三種情況,對流域平均降雨量分別為225 mm、250 mm和275 mm的1 d、2 d典型暴雨進行洪水預報,并將此預報的洪水過程作為入庫對石埡子電站進行調洪演算。結果對比情況分別見表1至表3。

        表1 225 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表流量:m3/s,水位:m

        表2 250mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表流量:m3/s,水位:m

        表3 275 mm總降雨量的一日、二日典型洪水對比結果表

        如表1所示,表2、表3同理,前期土壤蓄滿時,1 d內產生洪水峰值9 630 m3/s,比80%蓄滿產生洪水峰值高530 m3/s,比60%蓄滿產生洪水峰值高1 080 m3/s;二日內產生洪水峰值8 190 m3/s,比80%蓄滿產生洪水峰值高140 m3/s,比60%蓄滿產生洪水峰值高460 m3/s。前期土壤是否蓄滿對于短期強降雨的影響很大,對1 d降雨影響是對2 d降雨影響2~3倍。

        當流域內出現(xiàn)短期1 d或2 d 225 mm總降雨時,產生洪水過程的最大流量超過了石埡子百年一遇的設計洪水標準,水庫調洪演算的最高水位均大于設計洪水位544.21 m,出庫流量峰值也大于設計洪水位的相應最大下泄流量。

        當流域內出現(xiàn)短期1 d或2 d250 mm總降雨時,產生洪水過程的最大流量都超過了百年一遇的設計洪水標準,1 d降雨蓄滿情況產生的洪水峰值10 800 m3/s,臨近校核洪水11 000 m3/s。經(jīng)過水庫調洪演算,2 d降雨演算的最高水位均大于設計洪水位544.21 m,小于校核洪水位547.35 m,出庫流量峰值大于設計洪水位的相應最大下泄流量,小于校核最大下泄流量8 894 m3/s;1 d降雨蓄滿和80%蓄滿情況下調洪演算的最高水位超過了校核洪水位,同時下泄流量也就大于了校核最大下泄,出現(xiàn)了水庫漫頂。

        當流域內出現(xiàn)短期1 d或2 d 275 mm總降雨時,除2 d降雨60%蓄滿的情況外,產生洪水過程的最大流量都超過了千年一遇的校核洪水標準,水庫調洪演算的最高水位也均大于設計洪水位,出庫流量峰值也大于校核洪水位的相應最大下泄流量。

        綜上,流域內雨量越大,降雨歷時越短,產生的洪水就越大。降雨之前,前期土壤含水量越蓄滿,產生的洪水峰值越大,但在同樣的土壤含水情況下,降雨歷時的長短也影響洪峰的大小,相同降雨量的一日大雨,明顯大于二日大雨的產流洪峰,其差值還隨著流域降雨量的增大而增加。

        3.3 石埡子預報預泄

        在洪水來臨之前進行水庫的預泄調度,不僅可以降低水庫運行風險,還能提高發(fā)電效益,獲得雙贏。研究取前期土壤含水量為蓄滿的情況,對流域平均雨量分別為200 mm,225 mm、250 mm和275 mm四級暴雨預報的洪水過程進行預報預泄研究,結果見表4。

        表4 各級降雨量的1日、2日典型洪水預報預泄對比結果表流量:m3/s,水位:m

        防洪標準設計洪水位校核洪水位設計最大下泄校核最大下泄

        預報預泄調度分析結果如下:

        1)流域平均降雨量200 mm以上的1 d降雨形成洪水,預報預泄調度的出庫峰值均大于石埡子水庫的設計最大下泄流量7 133 m3/s,水庫運行的最高水位大于石埡子的設計洪水位544.21 m;流域平均降雨量250 mm以上的1 d降雨形成洪水,預報預泄調度的出庫峰值均大于石埡子水庫的校核最大下泄流量8 894 m3/s,水庫運行的最高水位大于石埡子的校核洪水位547.35 m。

        2)流域平均降雨量225 mm的2 d降雨形成洪水,預報預泄調度的出庫峰值小于石埡子水庫的設計最大下泄流量7 133 m3/s,水庫運行的最高水位略大于石埡子的設計洪水位544.21 m;流域平均降雨量250 mm以上的2 d降雨形成洪水,預報預泄調度的出庫峰值大于石埡子水庫的設計最大下泄流量,水庫運行的最高水位略大于石埡子的設計洪水位;流域平均降雨量275 mm的2 d降雨形成洪水,預報預泄調度的出庫峰值小于石埡子水庫的校核最大下泄流量8 894 m3/s,水庫運行的最高水位小于石埡子的校核洪水位547.35 m。

        4 小結

        在洪水預見期和降雨預見期內,根據(jù)測報的洪水或降雨及時調整水庫運行水位進行預泄調度,使水庫能及時騰庫防洪,降低運行風險,特別是對于降雨歷時略長的2 d特大暴雨,通過預泄調度,水庫的所有運行指標都控制在校核標準以下,既保證了石埡子電站的機組運行滿發(fā),又保證了水庫的運行安全,對水庫的安全保障和經(jīng)濟運行都極其有利。

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