关于水库防洪调度若干问题的探讨.pdf

第?卷第 期人 民长江!#%&()(+,?#+水库调度关于水库防洪调度若干问题的探讨谭 培伦谭启富周棣华.长江水利委员会武汉/00 102 文摘笔者在分析了水序实时 防洪调度 与设计阶段 防洪调度的差 别后,对在实时调度可以较大幅度地提高水库效益的 两种主要措施分期防洪调度、预报调度,在 实施中应注意的问题作了探讨。分期防洪调度应注意摸清分期洪水的规律3正确划分 分期 时段3按规范的规定和方法计葬分期设计洪 水3依 分期设计洪水 拟定分期汛限水 位。预报调度必须细致地编制预报调度方案,尽快建设自动测报 来统。挖掘水 库潜力关健是对 来水尽早、尽准确的 预知,由于不可能完全预知而具风险,预知的程 度正是风险大小的所在。主题词 水库调度防洪调度探讨水库的防洪调度,直接关系到保坝安全题。这是因为4及下游的防洪安全,又直接影响兴利效益的发挥。因此,无论从防洪要求、水库工程安全还是 为了取得更大的兴利效益,都必须搞好水库防洪调度。水库防洪调度 按其研 究和实施 阶段划分,有规划设计阶段的、年度计划阶段的.即汛前的预案2及实时调度阶段的。实时调度是其以前阶段各种研究的实践,是取得防洪、兴利效益好坏的关键过程。本文将主要研讨水库实时防洪调度的几个问题。水库实时防洪调度所谓水库实时防洪调度,是指面临洪水,利用水库工程,根据既定的调度规程实施蓄泄方案。这种实际的、实时的防洪调度,与规划设计阶段研究制订的防洪调度方案有一定联系,但有很大差异,且具有更大的难度。在水库的规划设计 阶段,对水库的 防洪调度虽曾进行一定深度的研究,但其主要目的是为了确 定水库的防洪特征水位、主要参数及防洪经济效益并为兴利效益计算提出了水位的控制条件。当然也为水库建成后,规定了在特定来水条件下的调度原则与调度方式。即使在规划设计阶段做了大量的研究工作,仍不可能解决实时防洪调度所面临的难11面临洪水的随机性在设计 阶段,无论是 为本身安全的水库调洪计算还是为下游防洪的调洪计算,所 依据的设计洪水,都是作为已知条件给定的3而实时防洪调度所面临的洪水是未知的,或是预见期极短、预报精度不高的预报洪水,在当前气象预报水平条件下,其雨情预报仅能做为参考。对面临洪水未知或知之不确是实时调度的最大难点,此为其一。其二,设计阶段所进行的调洪计算,所给定的洪水都是特定频率、特定过程的典型洪水3而实时调度所遇到的洪水绝大多数都是非典型的一般洪水。这就不可能完全格守已做出的典型洪水调度方案进行调度。调度中既要符合设计的调度原则,又要根据 实际发生而又未能准确预知的洪水,兼顾上、下游的要求,兼顾防洪、兴利效益,当机立断地控制洪水蓄、泄过程。1?实时 洪水调 度的紧迫 性在设计阶段,对调洪演算的蓄泄过程一般是不计算决策用时和操作用时的3但在实时调度时,从收集水情、作出方案、上报领导决策3下达操作命令和执行及通知下游作好防汛准备等一系列过程,占时颇多,常使泄洪不及时,塞高了调洪水位,如后续洪水很大,5会造成十分被动的局面。166 年 月谭培 伦等4关于水库防洪调度若千问题的探讨789:16 6 1/实 时洪水调度 无返回操作性设计 阶段的调洪演算,当某一时段或最终结果不符合要求时,可以调整蓄泄过程,重新演算3但实时洪水调度是不可返回操作的,对上一时段的操作结果不论正确与否,都必须作为本时段操作的初始条件。为改正上一时段的失当,只能在本时段及以后时段调整,这就可能加重后续时段水库蓄泄的难度,甚至会导致调洪结果严重偏离调度原则,造 成不应有的损失。为 了逐步解决上述难题,提高水库实时防洪调度的水平,人们早已开始对水库流域洪水特性进行分析研究,包括洪水在 汛期不同时段的变化规律的研究,以期尽可能提高对洪水的预知程度3开展预报调度的研究3加强决策、操作的规范化建设3不断对调度过程进行科学探讨等。水库分期防洪调度分期防洪调度是基于对水库流域洪水在汛期不同时段有明显变化规律而采取的调度方式,是对于洪水沿时程分布规律的深入认识结果。这种调度方式,可以部分地把防洪库容与兴利库容结 合起来,在确保工程安全条件下,取得更好的兴利效果。当前,在一些水库的防洪设计与实时调度中正逐步被广泛采用。对许多河流来说,汛期内各 个时期出现洪水的量级及频度是有一定规律的。这从实测水 文资料 的统计 中可以得到揭示,也可从大气环流的规律分析得到说明。例如长江流域沿海地区,由梅雨产生的洪水与由台风雨产生的洪水在量级、峰形、洪水特性上常有明显不同3华中地区受太平洋副热 带高压北进与南撤的影 响,产生的洪水有明显差异。因此,可以利用这些特性,在汛期中根据各个时期出现洪水的大小及其他防洪条件,各期留出不同的防洪库容,即确 定各期防洪高水位一致下的不同防洪限制水位。这样划分的结10果,既可使各期留有必要的防洪库容,保障防洪要求,又由于改变了整个汛期采用单一 汛限水位而有利于水库兴利效益。水库实行分期防洪调度须做充分的研究论证工作,对于设计阶段未进行分期调度研究而拟采用分期调度方式运行的水库更应做好补充研究工作。根据一些水库的经验,对以下几点尤应注意4?1必须摸清分期洪水的规律,正确 划分分期时段一般从水库流域雨、洪季节变化规律进行统计分析入手,找出已经发生的洪水沿时程分布特性3并要在气象成因上找到理论依据由于影响分期洪水出现的是大范畴的大气环流系统,它只能给出普遍的、总体的规律,因此分期洪水的日引段不宜分得太多。?分期设计 洪水要按规范的规定和方法计算计算 中,可能会出现对于同一频率而言,各分期设计洪水均 小于全年最大设计洪水,也可能出现某一分期设计洪水大于全年最大设计 洪水.因;、6 0甚至6?肠频率的枯水。在安全及效益计算时,又是假定同年既可能出现设计洪水,又可能出现设计枯水,并依此规定水库在任何实际年份的运用方式。但在水库的实时运行中,大量面对的是一般年份,在这些年份 中,洪水没有设计的那样大,枯水没有设计的那样枯。换言之,在这些年份并不需要那样大的 防洪库容,或不需要按设计预留那样大的 防洪库容3对兴利供水可提供较之设计更多的水量及更充分的水位条件,以取得更好的效益。所以水库是有潜力可挖的。挖掘这部分潜力的关键是对来水尽早、尽确的预知,由于不可能完全 预知,而具风险,预知的程度正是风险大小的所在。例如,在设计中未考虑分期防洪调度,在实时运行中采用分时段抬高汛限水位的分期防洪调度3在设计中未考虑防洪预报调度,实时调度中计入了预报预泄 的防洪库容而采用防洪预报调度3在汛期超过设计规定的汛限水位运行3在汛末较设计规定提早收水等等3都应视为“风险调度”的范畴。综上的共同点,就是实时调度中沿时程实际所留防洪库容适当小于设计规定的防洪库容,抬 高了防洪的起调水位。这种水位抬高的结果,可能是发生?年一遇洪水而水库蓄水达到 了1 0年一遇设计洪水位,发生 1 0年一遇洪水达到了?0年一遇设计洪水位,即小洪水占用了较大洪水的防洪库容。但只要这些洪水位均在防洪高水1?位或移民水位以下,就没有突破上、下游的要求而可获取较设计更大的兴利效益。但若最高洪水位超过原设计的防洪高水位、移民水位、甚至后续洪水很大而超过工程校核水位,便会造成下游、上游额外损失甚至危及工程安全。这样,在争取额外效益的同时,也承担着额外的风险。由于洪水大小是随机出现的,上述的得失机会是并存的,只是它们的量及出现机率不同而已。例如,超汛限水位?,可能获取的效益,由于减少了相应的防洪库容,使水库 的防洪标准设计频率降低了7当汛期实际洪水频率在设计洪水频率降低7以内时,即可获取额外效益,各量级洪水对应的额外效益与其获取 的频率,通过加权计算,可碍到“风 险效益”3相反,以外部分,即为“风险损失气具体如何计算,还要进一步研究2。由此可见,实施“风险调度”是应该进行充分论证初,汛限水位不能随意抬高。实际上,在大量的水库实时调度中,存在着不少“风险调度”现象。北方水库有些抬高汛限水位、提早收水取得了额外效益。岳城水库16 年防洪调度取得了成功,在充分掌握天气形势、有较 可靠的洪水预报及很大 的泄流能力,在不降低保坝标准的原则下,抬高汛限水位,多蓄水1亿,对严重缺水的华北地区来说,效益是非常可观的。南方水库由于雨季可能外延至设计汛期以后,天气形势难于掌握,也出现过抬高汛限水位或提早收水后带来 防洪调度很大的困难。丹江口水库16 /年1 0月初,由于 收水偏早、偏高,在中期天气预报无雨时发生了大范围降雨,发生了一场 0一?0年一遇的秋汛洪水,结果水库最高调洪水位达1 00=.相当千年一遇水位2,下游还有分洪损失。由上可见,对各不同水库、同一水库不同年份,均是有得有失的。不能由经验调度中某些年超蓄.含早蓄2获利而总结为普遍经验,也不能因某年超蓄.含早蓄2失利而总结出必须固守设计汛限水位的第?卷第 期人 民长江!#%&(:(+,?#+安全监测介布式交形、应力、沮皮食动化监 侧系琉的研 刹葛洲坝二江泄水问小型监测系统简介储海宁李旦江.霭姿菜骂皇文誓掣之所大 坝 监测分所“京?00 0/,文摘 近期研制 的分布式 变形,应力、沮度自动化监浏系统,目前已用 于荡洲坝 二江泄水问的安全监控。这套 系统 包括种硬件设备、:套软件,另外为 了满足集中监测 的索要,还研制了?种用 于差动电队 式仪器集中监沮:的设备。针对当前大坝安全监浏自动化方面存在的 问题和荡洲坝工程的实际对该系统提出基本 要求4能 长期连续运行,监 浏仪器 具有足够观浏精度,对监 测数 据自动检验,集中处理,硬、软件 来统均便于 扩展。基于这些 要求,确定了索配里的项仅琴设备的技术条件,设 计了来统结 构。根据已进行的试脸 研究成果,介绍 了以下几项仪琴设备的设计特点和试验成果4%;型步进电机式坐标仪3;一/?(型浏撞装里和7 一(型便 携式检浏仪 汉一(型电队式仪器 集中测贵装和(一/?(型电 阻式仪尽遥撞切换装豆。主肠词葛洲坝水 电站泄水闸变形应力温度自动观测装置自动化系统1葛洲坝二江泄水闸小型自动化监测系统葛洲坝二江泄水闸是葛洲坝水利枢纽的关键部位,因此作为安全管理的重点。为了实现安全监测自动化,葛洲坝水电厂决定首先建立一个小型系统进行试验,即研制一套分布式变形,应力温度 自动化监测系统,主要用于葛洲坝二江泄水闸的安全监控。这套系统。冲钱洲均白冲已冲右冲冲巴勺。冲。冲右冲。冲巴勺冲。冲为气气勺气气气勺勺气知勺勺气气勺气勺气气知知气知知知气教训。水库风险调度”,就在于找出一个可以.?2分期防洪调度、预报调度,一定要 留承受的风险度,使其在总体“风险效益”与“风有较大余地3超汛限水位运行、提前收水,要险损失”的权衡中大为有利,从而具体的确定有遭遇大洪水的对策。依目前的预报及调度“风险调度”控制的水位及防洪指标。水平,各时段防洪库容减少量只能占其防洪综上所述,在设计中所确定的水库工程库容 的少部分,以减少纠正可能 出现失误的安全标准、下游防洪标准、上游淹没标准不能难度。突破的前提下,依来水一定程度预知的条件,./2最为重要 的,就是一定要有责、权、实施实时防洪的“风险调 度”是提高水库设计利统一的制约机制,对上、下游,对水利、电力效益的一条途径,应当积极研究。为此,提出部门,要建立“效益共享、风险共担”的关系。以下几点建议4要有经过公证的协议作为分配效益、分担损.:2对提高水库效益的一些调度措施,失的依据。这样才能调动各方面的积极性。如分期防洪调度、预报调度、适当超汛限水总 之,以技术论证是否可行作为水库开位、提前收水 时,一定要经过详细研究,全面展“风险调度”的条件,以经济杠杆作为实施论 证,编制出 实施方案,经专家鉴定、上级主“风险调度”的保障。在当前,可开展试点工管部门批准,才能付诸试行。作,逐步推广,以策安全。1/16 6 年 月 8 789:166 78 98 9;9898%8 9:%8。8 8 8。:9一 89 8:8 9:让98:78%9 887 898 9 81?/?899:898 89 丘,8 9,78978 7 89%,787 8 9 8 89 9返89 8?#1#?97:;8 89987589 8 9 899 8 9 899%787 8 98:77:9 87 79 88 889995878 89 8 9,8 9一 81?8 7:9;8 一 8,8 88 8堪访;一8 一8%亡8 8789:8 9 :79 一 8 89地,8 7 859 89 ;8 89 779 :+9 9877树?:7,91?989889:8 878加印:8:%加:8 一89 89 88 9 加8 87、998 87,89 8 989:75 8989 :9 8 ;8,9 8(9 8 8988:98:8:%了忍尸乞:8 一?9 9 8 8:98 8984:9 9阅8:9 8:8:,9778 8999 97:9:85:9 8 9:8:9,9 8 9 8 8 998:9:8:9 8:98 8 8 98,?9_ 8:8:9,78899 99 8 49978 :9 9 8,78 7 8:99 9:9 8:7 89 898:,:99:898:89 8;,记99 9;8:0 01:_ 8 8 ;9 9 8:9,8 98:9 8 一:8 8 9 8 87 89:8:98 8:78999 998 89895 8:7 9:1?7797 9:998 898 8,78:785999:9 79:%,8:98989 99,98978:9 9:9 9:7899 ;8,(8984:9 _:8:9)9 9?