張俊 閔要武 段唯鑫

摘要：隨著南水北調(diào)中線工程的通水運行，丹江口水庫防洪與蓄水矛盾、水資源供需矛盾日益突出。如何通過實時優(yōu)化調(diào)度，在保障防洪安全并適度承擔(dān)風(fēng)險的前提下，增加洪水資源利用率，使水庫盡量多蓄水，提高供水的保障程度，是丹江口水庫迫切需要研究解決的問題。在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，綜合歸納水庫實時操作的汛期運行水位動態(tài)控制關(guān)鍵技術(shù)，并以丹江口水庫為例，研究提出了汛期階段劃分、提高供水保證率的庫水位需求、汛期水位分階段興利動態(tài)控制指標(biāo)、防洪調(diào)度指標(biāo)等成果，編制實用的丹江口水庫實時預(yù)報調(diào)度方案。通過2017年的應(yīng)用實踐表明，編制的實時預(yù)報調(diào)度方案能為保障丹江口水庫防洪、供水、發(fā)電等綜合效益的發(fā)揮提供有力技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水庫防汛;動態(tài)控制;實時預(yù)報調(diào)度;預(yù)報預(yù)泄

中圖法分類號：TV697.13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.19679/j.cnki.cjjsjj.2019.0213

丹江口水利樞紐是漢江綜合開發(fā)治理的關(guān)鍵性水利工程，也是南水北調(diào)中線工程的水源工程，具有防洪、供水、發(fā)電、航運等綜合效益[l]。隨著南水北調(diào)中線工程的通水運行， “長江經(jīng)濟帶”國家戰(zhàn)略的實施，漢江流域內(nèi)外經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展，丹江口水庫防洪與蓄水矛盾、水資源供需矛盾日益突出，新的治水形勢和思路對其水資源綜合利用提出了更高要求。如何通過優(yōu)化調(diào)度，在保障防洪安全的同時，使水庫盡量多蓄水，提高供水的保障程度，充分發(fā)揮水庫綜合效益，是丹江口水庫迫切需要研究解決的問題。

在保障防洪安全并適度承擔(dān)風(fēng)險的前提下，精細(xì)預(yù)報、科學(xué)調(diào)度，合理利用水庫防洪與興利庫容，實現(xiàn)汛期運行水位的靈活控制，是發(fā)揮水庫綜合利用效益，緩解水資源緊缺與防洪減災(zāi)矛盾的有效手段之一[2]。白21世紀(jì)初開始，國內(nèi)學(xué)者聚焦解決水庫汛期水位控制問題，開展了大量研究：邱瑞田等[3]于2004年首先提出水庫汛限水位動態(tài)控制的新理念及其綜合推理模式;任明磊等[4]研究了利用短期降雨預(yù)報信息進(jìn)行水庫汛限水位動態(tài)控制的實時調(diào)度方法;李響等[5]主要基于分期設(shè)計洪水調(diào)洪和預(yù)報預(yù)泄方法研究了三峽水庫汛期不同分期水位控制運用方案;王本德等[6]研究了利用實時水雨情工情及短期雨洪預(yù)報等綜合信息的汛期庫水位實時動態(tài)控制方法;周新春等[7]探討了大型水庫中小洪水實時預(yù)報調(diào)度技術(shù)在三峽水庫調(diào)度中的應(yīng)用，實踐表明該技術(shù)使得三峽水庫在調(diào)度實踐中不僅保障了防洪安全，也取得了顯著的興利效益。陳桂亞等[8]將水庫運行水位動態(tài)控制調(diào)度定義為“在保證防洪安全的前提下，根據(jù)降雨和洪水預(yù)報信息，利用水庫對中小洪水（小于20年一遇）進(jìn)行調(diào)節(jié)，適當(dāng)抬高水庫短時的運行水位，以減小水庫下游的防洪壓力和提高水電站的發(fā)電、航運等綜合效益”，并提出了把握洪水規(guī)律、依據(jù)預(yù)報成果對水庫水位實施動態(tài)控制的技術(shù)路線和對調(diào)度結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險分析評估的方法。

可見，經(jīng)過多年的研究和實踐，行業(yè)內(nèi)水庫汛期水位調(diào)度運用的觀念有了很大的發(fā)展，已由單一固定汛限水位，發(fā)展到分期汛限水位，直至當(dāng)前的汛期運行水位動態(tài)控制階段，相關(guān)的水庫汛期水位控制理論與方法已逐步完善。然而現(xiàn)有研究多聚焦于中小洪水的興利調(diào)度，未將防洪調(diào)度納入汛期水位動態(tài)控制的范疇，且在面臨實時操作需求的技術(shù)細(xì)節(jié)方面還存有不足。

本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，綜合歸納水庫實時操作的汛期運行水位動態(tài)控制關(guān)鍵技術(shù)，并以丹江口水庫為例，研究提出了汛期階段劃分、提高供水保證率的庫水位需求、汛期水位分階段興利動態(tài)控制指標(biāo)、防洪調(diào)度指標(biāo)等成果，編制實用的丹江口水庫文時預(yù)報調(diào)度方案，為指導(dǎo)丹江口水庫實時預(yù)報調(diào)度決策，更好保障丹江口水庫防洪、供水、發(fā)電等綜合效益的發(fā)揮提供有力技術(shù)支撐。

1汛期運行水位動態(tài)控制關(guān)鍵技術(shù)

汛期運行水位動態(tài)控制的主導(dǎo)思想是要利用一切可利用的預(yù)報信息，適度承擔(dān)防洪風(fēng)險，將庫水位控制在一個安全經(jīng)濟域內(nèi)，實現(xiàn)防洪安全和充分利用洪水資源的目標(biāo)[9]。不同的水庫入庫洪水等級對應(yīng)不同的防洪風(fēng)險級別，因此可依據(jù)入庫洪水量級界定汛期運行水位動態(tài)控制的范疇和調(diào)度類別（見圖1）：水庫下游防護(hù)對象補償調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)以下的洪水，無防洪需求，建議開展基于預(yù)報預(yù)泄的興利調(diào)度，根據(jù)有效預(yù)見期內(nèi)能預(yù)泄水量確定上浮水位幅度，并以確保大洪水來臨前將庫水位預(yù)泄至汛限水位為調(diào)度原則;下游補償調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)至20年一遇之間的洪水，有一定的防洪風(fēng)險，開展以適度承擔(dān)防洪風(fēng)險兼顧興利利用、為可能發(fā)生最不利洪水預(yù)留足夠防洪庫容為原則的防洪調(diào)度;20年一遇至水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間的洪水，有較大防洪風(fēng)險，建議開展以汛限水位起調(diào)、分級控制的防洪調(diào)度;水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以上洪水，參考設(shè)計防洪調(diào)度方式調(diào)度，以確保大壩自身安全為首要目標(biāo)。

由汛期運行水位動態(tài)控制的主導(dǎo)思想和內(nèi)容可知，在動態(tài)控制的過程中，涉及上浮、預(yù)報預(yù)泄、防洪、蓄水等不同調(diào)度的啟動、界定和銜接以及風(fēng)險防控等問題，關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)包括汛期階段劃分、預(yù)報信息可用性評估、動態(tài)控制指標(biāo)分析、運用條件與實施步驟制定、實時風(fēng)險控制等。

1.1 汛期階段劃分

流域的洪水一般由暴雨形成，具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，從入汛到汛末，洪水由弱變強，后又逐漸變?nèi)酰囟饔虻难雌诤樗尸F(xiàn)有較為固定的分期特征[10]。充分認(rèn)識水庫所在流域的暴雨洪水季節(jié)分期特征，將入庫（壩址）洪水進(jìn)行汛期階段劃分，可為汛期水位動態(tài)控制提供關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐。

主要采用徑流特征統(tǒng)計分析，參考模糊分析、相對頻率、變點分析、有序聚類分析等方法，統(tǒng)計壩址年最大洪峰散點分布、壩址最大N天洪量分布及多年日平均徑流過程等特征，并綜合流域氣候特性、壩址與下游洪水的遭遇規(guī)律，對汛期階段作初步劃分，進(jìn)行合理性分析后確定汛期各階段。

1.2預(yù)報信息可用性評估

傳統(tǒng)的水庫調(diào)度只利用洪水的歷史統(tǒng)計信息，時刻預(yù)防設(shè)計和校核等級的小概率洪水[11]。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，“長中短期嵌套、水文氣象耦合”的預(yù)報技術(shù)，對未來一定時期內(nèi)可能發(fā)生的洪水事件有較為可靠的預(yù)見性，這為汛期運行水位動態(tài)控制提供了前提條件。

水文氣象預(yù)報的可靠性、及時性是確定預(yù)報預(yù)泄指標(biāo)和運行水位實時控制的基礎(chǔ)。因此，評估預(yù)報信息的可用性主要考慮兩個方面：一是預(yù)見期長度，二是預(yù)報精度。

1.2.1有效預(yù)見期T

預(yù)報預(yù)見期決定了水庫預(yù)泄的時段長，是水庫預(yù)泄能力的約束之一，其主要約束條件是定量降雨預(yù)報的預(yù)見期、流域本身的產(chǎn)匯流特性和預(yù)報計算、調(diào)度決策及執(zhí)行所需的時間，可由下式進(jìn)行計算。

T=Tp+Th—Tn

式中：Th為降雨預(yù)報預(yù)見期，一般取短期降雨預(yù)報精度明顯下降的突變時間點;Th為水庫以上流域從強降雨開始至入庫洪水漲至下游安全泄量Q安的匯流時間;Tw為包括信息采集與傳輸、預(yù)報制作、決策會商及閘門、機組操作時間等。

1.2.2預(yù)報精度

鑒于汛期運行水位動態(tài)控制的可利用信息包括降雨預(yù)報和水情預(yù)報，需分別評定預(yù)報精度。短期降雨預(yù)報精度分析，一般依據(jù)氣象部門習(xí)慣，采用TS評分法進(jìn)行評定，即量化不同等級降雨預(yù)報的準(zhǔn)確率、漏報率和空報率，并分析發(fā)布某一量級降雨預(yù)報情況下實際發(fā)生降雨量的頻率分布規(guī)律;中期預(yù)報則通過合格率統(tǒng)計來評估其對強降雨過程的把握程度;水庫關(guān)注的水情預(yù)報精度主要包括入庫洪水和水庫下游防御對象兩部分，參照《水文情報預(yù)報規(guī)范》對入庫洪峰流量、最高調(diào)洪水位、下游控制站洪峰等要素進(jìn)行預(yù)報合格率和誤差統(tǒng)計。針對調(diào)度需求，對預(yù)報成果的不確定性進(jìn)行分析評估，科學(xué)決策并進(jìn)行風(fēng)險控制。

1.3 動態(tài)控制指標(biāo)分析

1.3.1 安全泄量

決定水庫預(yù)泄能力的另一項約束是水庫為防御下游保護(hù)對象的安全下泄流量。安全泄量是動態(tài)指標(biāo)，主要受斷面沖淤變化、水位流量關(guān)系變化以及水庫大壩至下游防護(hù)對象之間的區(qū)間來水影響，確定防護(hù)對象的水位指標(biāo)H（一般為警戒水位或保證水位）所對應(yīng)的偏安全流量q區(qū)，考慮水庫預(yù)泄遭遇不同區(qū)間來水q區(qū)后，綜合考慮預(yù)報誤差、河道沿程坦化等因素可確定水庫的安全泄量，其數(shù)學(xué)描述為：

qout，t= f （Q安， q區(qū)，）一εq

式中：f（冰）為河道演算函數(shù);εa為區(qū)間流量預(yù)報誤差。

1.3.2上浮水位分析

預(yù)報預(yù)泄水位控制指標(biāo)分析的基本思路是：一旦水庫達(dá)到啟動預(yù)泄的條件，水庫在有效預(yù)見期T內(nèi)以安全泄量AZ下泄，將庫水位預(yù)泄至汛限水位，期間所能預(yù)泄的水量即為預(yù)泄能力，其對應(yīng)的水位值即為汛限水位以上允許的上浮指標(biāo)AZ，基本公式為：

式中：AZ為面臨時刻to在汛限水位以上的浮動上限值;F[*]為預(yù)泄量對應(yīng)的庫水位轉(zhuǎn)換函數(shù);qin，t為有效預(yù)見期，內(nèi)預(yù)報的入庫流量過程;tcu為實施庫水位實時動態(tài)控制的起始時刻，tcu= to+Tw，t0為作業(yè)預(yù)報依據(jù)時間;T滿為入庫流量從to時刻漲至滿發(fā)流量的時間;εz為水位預(yù)報誤差。一般而言，選取汛期各階段發(fā)生的歷史典型大洪水過程作為樣本，將計算的△Z，進(jìn)行綜合研判即得到各階段的運行水位上浮指標(biāo)。

1.3.3 防洪控制指標(biāo)

（1）中小洪水防洪補償調(diào)度

為避免水庫來水出現(xiàn)20年一遇以下洪水時，水庫未足夠承擔(dān)防洪任務(wù)造成下游不必要的防洪壓力，或水庫參與防洪時庫水位抬升過高造成水庫自身過大的防洪壓力，需分析設(shè)計水庫在參與中小洪水防洪時的庫水位控制指標(biāo)。分析思路是：根據(jù)分階段歷史實況洪水過程成果，水庫在防御中小洪水時需留足庫容應(yīng)對已發(fā)生該分段期內(nèi)對防洪最為不利的洪水且最高調(diào)洪水位應(yīng)考慮較小的庫區(qū)回水淹沒影響。根據(jù)水庫防洪高水位和分段歷史實況最大洪水在qout以上的超額水量，可計算不同分段內(nèi)的最高容許起調(diào)水位：

z起=F[F（z防洪高）- W超]

（2）大洪水防洪補償調(diào)度

當(dāng)預(yù)報將發(fā)生較大洪水（20年一遇至下游設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間）時，起調(diào)水位明確為汛限水位，但如何根據(jù)面臨洪水確定補償控泄流量，并掌握可能的最高調(diào)洪水位，直接關(guān)系風(fēng)險控制和防洪效益，在《規(guī)程》的防洪調(diào)度方式制定時，無論從入庫洪水量級還是補償調(diào)節(jié)流量等的分級較為粗略，且過多考慮后期小概率設(shè)計洪水，給此類洪水的實時防洪調(diào)度操作指導(dǎo)作用有待提高，據(jù)此實施防洪調(diào)度的效益并不最優(yōu)。

可根據(jù)入庫洪峰、最大洪量及下游防護(hù)點洪峰等要素，將歷史實況典型洪水進(jìn)行量級劃分，并根據(jù)下游防洪形勢劃分不同的防洪補償控泄等級，對每場次洪過程均按現(xiàn)狀T程條件、以汛限水位起調(diào)、充分參考補償控泄等級、防洪效益較優(yōu)且操作性較強為原則進(jìn)行防洪模擬調(diào)度，經(jīng)綜合研判后歸納確定出各量級洪水Q補j的防洪調(diào)度操作指標(biāo)（補償控泄流量Q補j最高調(diào)洪水位Z調(diào)，j）。

1.4 啟動條件與實施步驟

水庫汛期運行水位動態(tài)控制實施的核心是根據(jù)可利用信息實時研判形勢，完成防洪調(diào)度和興利調(diào)度的切換，因此需明確兩者的啟動條件和實施步驟。

1.4.1啟動條件

水庫汛期運行水位動態(tài)控制實施的前提是充分利用水文氣象預(yù)報信息，適度承擔(dān)防洪風(fēng)險，但不降低水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)，也基本不增加下游防洪負(fù)擔(dān)。故啟動條件應(yīng)涵蓋來水形勢與預(yù)報預(yù)報信息、上下游防洪形勢與需求，可概括為：

1.4.2 實施步驟

①當(dāng)無防洪需求時，實施興利動態(tài)調(diào)度，根據(jù)預(yù)泄能力實施分階段水位動態(tài)控制，上浮水位不超分階段上限值;

②當(dāng)有防洪需求、但有較大把握預(yù)報洪水僅為中小洪水時，根據(jù)防洪需求和庫水位確定分級控泄流量，適當(dāng)攔洪，但最高調(diào)洪水位不超該流量級最高容許水位;

③當(dāng)預(yù)報有大洪水時，以汛限水位起調(diào)，參照實時防洪調(diào)度方案實施分級控泄調(diào)度;

④若入庫洪水已轉(zhuǎn)退，根據(jù)防洪形勢、依據(jù)水文氣象預(yù)報情況，確定庫水位消落過程;若天氣形勢明朗，后期基本無雨，則消落速度可緩慢消落至浮動水位上限值，否則在不增加下游防洪壓力的前提下盡快降至汛限水位;

⑤在實施興利動態(tài)調(diào)度過程中，如預(yù)報發(fā)生變化，可能發(fā)生較強降雨或較大洪水，則中止興利調(diào)度，轉(zhuǎn)入以防洪調(diào)度為主，將水庫盡快預(yù)泄至汛限水位甚至以下：

⑥汛末在保障防洪安全的前提下，與水庫蓄水有機結(jié)合提高水庫的蓄滿率。

1.5實時風(fēng)險控制

水庫運行水位動態(tài)調(diào)度因降雨和洪水預(yù)報的預(yù)見期有限，且預(yù)報結(jié)果存在不確定性，必然存在一定的風(fēng)險，實際操作時以動態(tài)控制的相關(guān)指標(biāo)體系作為風(fēng)險控制，視當(dāng)前及預(yù)見期內(nèi)水雨情變化情況及時、適度調(diào)整調(diào)度策略，同時通過加強監(jiān)測和信息共享、提高預(yù)報預(yù)測能力、建立流域水庫群聯(lián)合調(diào)度機制等措施，提高風(fēng)險防控能力。

2丹江口水庫汛期運行水位動態(tài)控制研究

2.1丹江口入庫洪水階段劃分

采用調(diào)查和實測（ 1929～2015）丹江口入庫最大洪峰流量資料、1954～2015年分割的丹皇區(qū)間洪水資料和日流量過程資料，繪制年最大洪峰出現(xiàn)時間統(tǒng)計圖、年最大洪峰流量散點圖、日均流量過程圖（見圖2～圖4）。

綜合分析可知，丹江口水庫汛期入庫洪水的階段特征顯著，呈現(xiàn)明顯的“三峰兩谷”形狀，同時考慮設(shè)計洪水的夏秋汛分期以及上游洪水和中游區(qū)間洪水的遭遇規(guī)律，可將丹江口水庫汛期劃分為6個階段：夏汛主汛期（6月21日～8月5日）、夏汛末期（8月6日～8月20日）、秋汛前期（8月21日～8月31日）、秋汛中期（9月1日～9月15日）、秋汛過渡期（9月16日～ 30日）、末汛期（10月1日～15日）。

夏汛主汛期，漢江上中游洪水遭遇可能性較大;8月6日～9月30日，上中游來水遭遇可能性相對較低，特別是9月份遭遇概率低;末汛期，上中游來水遭遇的概率雖然較大，但丹皇區(qū)間主要以小量級的洪水為主。

3.2短中期降雨預(yù)報

收集2003～2015年降雨和洪水預(yù)報數(shù)據(jù)樣本，對漢江預(yù)報信息可利用性進(jìn)行評估。根據(jù)《長江水利委員會水文局流域面雨量預(yù)報標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行短期降雨預(yù)報評分統(tǒng)計，漢江流域24h、48h、72h的短期定量降雨預(yù)報平均為90.3分、87.7分、85.6分;統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)中期f4～ 7d）漢江上游、中下游強降雨預(yù)報合格率分別為92.1%、70.4%;對丹江口入庫洪水預(yù)報進(jìn)行精度評定，洪峰流量平均預(yù)見期達(dá)24.7h，24h、48h的預(yù)報合格率分別為93%、88%，調(diào)洪最高水位預(yù)見期平均可達(dá)72h，誤差在0.2m以內(nèi);皇莊站水情預(yù)報平均預(yù)見期為50h，48h、72h預(yù)見期預(yù)報合格率分別為90.5%、80%。

綜上分析認(rèn)為：漢江流域降雨預(yù)報有效預(yù)見期取2天，48h內(nèi)預(yù)報未來無雨或小雨的情況下，發(fā)生大雨以上量級實況降雨的概率很低;中期預(yù)報能提前5-7天較好的把握漢江流域系統(tǒng)性降雨過程;漢江流域水雨情預(yù)報精度較高，為丹江口水庫實時運行水位動態(tài)控制提供了有利條件。

3.3 需求分析與泄流能力

3.3.1 防洪需求分析

丹江口水利樞紐的防洪調(diào)度任務(wù)[10]是：在確保樞紐工程安全的前提下，與漢江中下游堤防、蓄滯洪區(qū)、民垸等聯(lián)合運用，滿足漢江中下游防洪要求;必要時分擔(dān)長江中下游防洪壓力。當(dāng)漢江中下游遭遇1935年同大洪水（相當(dāng)于百年一遇）時，通過水庫攔蓄上游洪水，配合運用杜家臺蓄滯洪區(qū)和中下游部分民垸分洪，確保漢江中下游防洪安全;當(dāng)遇1935年以下洪水時，通過水庫攔蓄上游洪水，減少杜家臺蓄滯洪區(qū)和中下游民垸的運用幾率。

根據(jù)《規(guī)程》，漢江中游皇莊河段為丹江口水庫補償調(diào)度目標(biāo)，而下游主要水文站（沙洋、仙桃）是否超警超保、杜家臺蓄滯洪區(qū)及民垸的啟用與否是漢江中下游防洪形勢評估的重要關(guān)注點。根據(jù)歷史資料分析皇莊流量與中下游防洪形勢的不同關(guān)系，丹江口對皇莊站的補償調(diào)度可分為以下6個等級（見表2）：

3.3.2滿足供水需求的丹江口水庫水位運行指標(biāo)分析

參考《南水北調(diào)中線一期工程可行性研究總報告》《丹江口水庫調(diào)度規(guī)程》，通過需水分析和供水調(diào)度方式分析確定50%頻率的典型年對應(yīng)設(shè)計需求作為丹江口典型供水過程。以次年4月底消落至15 0m為條件，以旬的時間尺度，按供水1年、2年分別逐年逆時序遞推計算1952年～2015年的分段庫水位過程，選取95%的供水保證率推求各階段的庫水位控制指標(biāo)，見圖4。

綜合分析可知：丹江口水庫加高完成后，若要保證95%以上年份正常供水，在供水期末水位消落至死水位的情況下，6月21日、8月21日、10月初水位應(yīng)分別保證在162m、164.5m、165m左右;若遭遇連續(xù)枯水典型年，需有1-2年水庫水位能蓄至正常高水位，才能保證供水;總體而言，為保障后期供水，汛期運行水位有高于汛限水位的需求。

3.3.3 泄流能力分析

選取30場歷史典型洪水分析發(fā)現(xiàn)，漢江上游發(fā)生強降雨到丹江口水庫入庫洪水漲至10 000m3/s平均有36h，偏安全考慮取24h。綜合考慮降雨預(yù)報的可靠預(yù)見期為2天，丹江口水庫預(yù)泄的有效預(yù)見期取3天。

采用皇莊控泄11 000m3/s（秋季取12 000m3/s）作為邊界，選取歷史典型洪水過程綜合分析丹江口水庫3天預(yù)見期的預(yù)泄能力可知：夏季洪水具備8億m3以上預(yù)泄能力，折合水位Im左右，秋季洪水預(yù)泄能力在9-12億m3，折合水位在l-1.5m;中期預(yù)報最大預(yù)見期7天，以主汛期丹江口入庫、丹皇區(qū)間平均流量2 280m3/s、420m3/s為條件，可計算控制皇莊不超5 000m3/S的預(yù)泄能力約為14億m3，偏安全取對應(yīng)水位約1.5m。

3.4 丹江口水庫實時預(yù)報調(diào)度方案

3.4.1 分階段水位上浮控制指標(biāo)

考慮丹江口水庫入庫洪水的階段特征，在無防洪需求時，綜合預(yù)泄、供水等因素，汛期運行水位可適當(dāng)上浮，汛期水位分階段浮動控制指標(biāo)按表3。

3.4.2 預(yù)報預(yù)泄方案

1、若當(dāng)前庫水位高于浮動控制水位，當(dāng)預(yù)報未來10天有降雨過程時，應(yīng)立即將水位預(yù)泄至浮動控制水位，預(yù)泄方式為盡量控制皇莊流量不超過5 000m3/s，若情況十分緊急，可將目標(biāo)流量增大至8 000 m3/S -

2、若當(dāng)前庫水位高于浮動控制水位，當(dāng)預(yù)報未來3天有中等強度以上明顯降雨過程（3天累計雨量大于30mm）時，應(yīng)立即將水位預(yù)泄至浮動控制水位，預(yù)泄方式為盡量控制皇莊流量不超過8 000rm3/s，若情況十分緊急，可將目標(biāo)流量增大至10 000 m3/S。

3、若當(dāng)前庫水位高于浮動控制水位，降雨已開始，未來又有加強趨勢，預(yù)報預(yù)泄可按皇莊流量5 000～12 000m3/s控制，且不大于當(dāng)時漢江中下游的安全泄量，盡快將庫水位降至浮動控制水位，必要時將水位降低至汛限水位;

4、在預(yù)報預(yù)泄過程中，若已將水位降至浮動控制水位，強降雨尚未開始，上游來水未起漲，防洪形勢不明朗時，可將水位暫時維持，并視水雨情發(fā)展繼續(xù)預(yù)泄或轉(zhuǎn)入蓄水。

5、當(dāng)有特殊需要時，可根據(jù)防汛部門的意見適當(dāng)調(diào)整丹江口控制水位指標(biāo)。

3.4.3防洪調(diào)度方案

（1）中小洪水防洪調(diào)度

根據(jù)表2中漢江中下游補償調(diào)度的不同皇莊控泄流量，以汛期各分段實況最不利洪水作為實施中小洪水?dāng)r洪后需要繼續(xù)防范的洪水標(biāo)準(zhǔn)，計算按不同流量控泄的允許最高調(diào)洪水位，成果見表4。

當(dāng)未來有持續(xù)降雨，難以判斷洪水量級或發(fā)展趨勢時，可逐步按照上述實時控制指標(biāo)，根據(jù)所在汛期階段和面臨時段庫水位級，分別按控制皇莊流量不超過8 000m3/S、10 000m3/s、12 000m3/s、16 000m3/s、18 000m3/S、20 000m3/S的目標(biāo)進(jìn)行攔洪調(diào)度，盡量減輕下游防洪壓力，并根據(jù)來水情況適時轉(zhuǎn)入大洪水或規(guī)程調(diào)度。

（2）大洪水防洪調(diào)度

將典型年洪水按入庫洪峰及最大7d、15d、30d洪量及歷史排位進(jìn)行綜合考慮，劃分為不同洪水量級，根據(jù)3.3.1對中下游補償調(diào)度的不同等級進(jìn)行模擬調(diào)度，在綜合《規(guī)程》的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉丹江口水庫的實時防洪調(diào)度控制方案，如表5所示。

當(dāng)發(fā)生1954年、1998年型洪水，漢口水位較高，需要丹江口水庫攔洪錯峰時，根據(jù)實時水雨情和洪水預(yù)報，有充分把握保障樞紐及漢江中下游防洪前提下，可適當(dāng)分擔(dān)長江干流防洪壓力。

4丹江口水庫動態(tài)控制調(diào)度實踐

以2017年秋汛為例介紹丹江口水庫開展動態(tài)，制調(diào)度的實踐情況，2017年秋汛期間丹江口水庫，態(tài)控制調(diào)度過程如圖5所示，表6列出了2017年，汛防洪調(diào)度的特征值統(tǒng)計。

2017年9～ 10月，副熱帶高壓異常強盛、偏北，西風(fēng)槽不斷東移，加之冷空氣南下，冷暖氣流交匯，造成漢江上游發(fā)生3次明顯降雨過程，大部分地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨。受其影響，丹江口水庫出現(xiàn)3次入庫洪峰在17 000m3/s以上的洪水過程，年最大入庫洪峰流量18 600m3/s，最大15d洪量110.3億m3，為秋季10年一遇洪水。與此同時，丹皇區(qū)間出現(xiàn)多次漲水過程，最大洪峰流量7 000m3/S，最大7d洪峰流量23.2億m3，超過秋季20年一遇;中下游干流多站水位大幅上漲并超警，最大漲幅超llm。

在秋汛期間，丹江口入庫流量短期1～ 2d預(yù)報相對誤差15%以內(nèi)，洪峰量級預(yù)報最長預(yù)見期達(dá)lOd;提前4d預(yù)報中下游主要站超警，臨近期洪峰水位預(yù)報誤差在0.15m內(nèi)。期間，丹江口水庫以良好的預(yù)報為支撐，實施了水位上浮、錯峰、削峰等動態(tài)控制調(diào)度，取得了顯著的綜合效益：在三次洪峰超17 000m3/s的洪水過程中，丹江口水庫在確保防汛及工程安全的前提下實施攔洪削峰，最大出庫流量8 040m3/s，3次洪水削峰率均在50%以上，最高調(diào)洪水位達(dá)到165.85m，累計最大攔蓄洪量47.8億m3，降低了漢江中游干流主要站洪峰水位約2m，避免多站超保證水位，同時避免漢江下游分洪民垸和杜家臺分洪區(qū)的啟用，顯著減輕了漢江中下游防洪壓力，據(jù)不完全統(tǒng)計，防洪效益約7.04億元;9～10月期間，陶岔、清泉溝供水量分別達(dá)12.89億m3、2.53億m3，超額完成了同期供水任務(wù);汛末庫水位蓄至歷史最高的167m，不僅保障了大壩安全監(jiān)測的條件，還為下一年的供水、生態(tài)效益發(fā)揮提供了良好基礎(chǔ)。

5結(jié)論

本文針對汛期運行水位動態(tài)控制需求，研究并提出了實時操作層面的實用技術(shù)體系，并以丹江口水庫為例，編制了實時預(yù)報調(diào)度方案，為保障丹江口水庫防洪、供水、發(fā)電等綜合效益的發(fā)揮提供技術(shù)支撐，得出以下主要結(jié)論：

一是水庫入庫洪水具有分期規(guī)律特性，且需經(jīng)歷發(fā)生發(fā)展的過程，可針對汛期不同分期和洪水過程不同階段采取不同調(diào)度策略;

二是水文氣象預(yù)報技術(shù)大幅提升，具有較為可靠的預(yù)見期與精度保證，對洪水發(fā)生有一定可預(yù)見性，為水庫動態(tài)控制創(chuàng)造了條件;

三是水庫有蓄水與防洪矛盾，可根據(jù)預(yù)報信息，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，適度承擔(dān)風(fēng)險，進(jìn)行科學(xué)調(diào)度決策，保障防洪安全并充分發(fā)揮綜合效益;

四是提出實用技術(shù)體系具有較好的普適性，可為水庫的汛期運行水位動態(tài)控制實時應(yīng)用提供參考。

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