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水库防洪调度 李世勤 江西省防汛抗旱总指挥总办公室2012年4月18日 水库防洪调度 水库防洪调度需要的基本知识 水库防洪调度任务 原则及方法 廖坊水库防洪调度实例 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库的定义 水库的等级 水库的作用 水库主要指标 特征水位与特征库容 水库防洪调度 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库的定义一般在河道 山谷峡口 低洼地等处用土 砂 石或混凝土等材料修筑挡水坝 堵住山溪或河道的水流 把坝上游集水面积内的雨水拦蓄起来 以调节天然径流 为防洪 灌溉 供水和发电等服务 这样的工程称之为水库 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库的等级水利水电枢纽工程的分等指标 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库的作用作用 拦蓄洪水 调节径流 集中落差 调整坡降补给地下水以满足 防洪 灌溉 发电 供水 生态 环保 航运 旅游 养殖 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 水库为完成不同任务 在不同时期和各种水文情况下需控制达到或允许消落的各种库水位称为水库特征水位 相应于水库特征水位以下或两特征水位之间的水库容积称为水库特征库容 水库特征水位主要有 死水位 正常蓄水位 防洪限制水位 防洪高水位 设计洪水位和校核洪水位等 主要特征库容有 死库容 兴利库容 防洪库容 调洪库容和总库容等 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 1 死水位与死库容死水位是指在正常运用情况下 水库允许消落到的最低水位 死水位以下的容积为死库容 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 2 正常蓄水位与兴利库容正常蓄水位 也称正常高水位 兴利水位 是指水库在正常运用情况下 为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位 是水库最重要的一项特征水位 正常蓄水位至死水位之间的水库容积称为兴利库容 即调节库容 用以调节径流 提供水库的供水量 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 3 防洪限制水位防洪限制水位是指水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位 是预留防洪库容的下限水位 在常规防洪调度中 是设计调洪计算和汛期防洪运用时的起调水位 它的拟定关系到防洪和兴利的结合问题 在水库设计和防洪调度中要兼顾两方面的需要 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 4 防洪高水位与防洪库容防洪高水位是指在遇到下游防洪对象的设计标准洪水时 经过水库按设计规定的泄洪方式调蓄后坝前达到的最高水位 它是判断为下游防洪和保坝调洪的界限水位 只有水库承担下游防洪任务时 才需确定此水位 防洪高水位至汛期限制水位之间的水库容积为防洪库容 它用以控制洪水 满足水库下游防护对象的防洪要求 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 5 设计洪水位是指根据工程规模重要性和流域基本资料等情况在水库设计中采用某一种洪水的重现期作为水库设计的依据 即正常运用情况的标准 水库遇到设计洪水时 坝前达到的最高水位 水库防洪调度 水库防洪调度 一 水库防洪调度需要的基本知识 水库主要指标 特征水位与特征库容 6 校核洪水位与调洪库容 总库容校核洪水位是指水库遇校核标准洪水时在坝前达到的最高水位 又称非常洪水位 它是水库在非常运用情况下 允许临时达到的最高洪水位 校核洪水位至防洪限制水位 或正常蓄水位 之间的水库容积称为调洪库容 校核洪水位以下的水库容积为总库容 它是一项表示水库工程规模的代表性指标 可作为划分水库等级 确定工程安全标准的重要依据 河道安全泄量 允许泄量 是指某河道或涵闸能安全通过的最大下泄流量 也就是在保证水位时的相应流量 亦代表现有堤防的防洪能力 河道安全泄量是规划设计堤防工程和水库担负下游防洪任务的重要数据 也是拟定防洪措施的主要依据 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度任务 水库防洪调度原则 水库防洪调度方法 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度任务水库防洪调度的核心任务 确保大坝本身的安全 保障下游防护区的安全 具体解决两大矛盾 解决水库自身安全与下游防洪安全的矛盾 解决水库防洪安全与兴利效益的矛盾 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度任务 解决水库自身安全与下游防洪安全的矛盾当库区及下游流域普降大暴雨 根据雨情水情又无法判断这次洪水的标准为多大时 水库安全与下游防洪安全的矛盾非常突出 具体表现为从下游防洪出发 要求水库多蓄少泄 从水库安全出发 则又要求水库早泄多泄 特别说明 水库自身安全是下游最大的安全 水库的防洪能力是有限的 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度任务 解决水库自身安全与下游防洪安全的矛盾解决这个问题的关键就是 确定水库开闸时间 泄流量大小 关闸时间等一套合理的蓄泄方式 具体地说 在汛期按预定的合理蓄泄原则调度水库应达到如下要求 如果本次洪水大小与下游防洪标准相当 则应保证下游河道的泄流量在允许的安全泄量以下或相等 如果本次洪水与原设计或校核洪水相当 则水库下泄流量以库水位不超过设计或校核洪水位为原则 如果本次洪水为可能最大洪水 则应采取有效措施确保大坝安全 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度任务 解决水库防洪安全与兴利效益的矛盾对于综合利用水库来说 处理好水库防洪安全与兴利蓄水的关系是十分重要的 不能因 安全至上 而完全放弃水利兴利蓄水 更不能因水库的兴利蓄水而不顾水库防洪安全 解决对矛盾 需要认真分析洪水规律 制定分段分级抬高汛期限制水位的方案 实时作业预报调度时可适时拦蓄尾洪 提高水库的兴利蓄水 特别说明 生产 发电 调度服从防洪调度 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度原则将确保工程安全置于首位 防护区的洪灾总损失最小 严格按调度方案进行运用 对水库防洪预报调度 由于基本资料 水情预报 调度决策等可能存在误差或失误 调度时需要留有余地 以策安全 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法一是对于正常运行的水库 完全依据水库设计确定的调度原则进行调度 常称规程调度 二是应用现代通信技术 信息采集技术和洪水预报技术 进行水库防洪调度 常称水库防洪预报调度 也称水库防洪实时调度 1 规程调度 2 水库防洪预报调度 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法 1 规程调度规程调度具体应用一般是 在调度中严格按照所用的判别条件 如防洪特征库水位 入库洪峰流量等 决定水库的蓄泄量 在水库防洪标准以内按下游防洪要求调度 来水超过水库防洪标准 则以保大坝安全为主进行调度 下游防洪调度方式一般有固定或控制下泄量方式及补偿调节方式 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法 1 规程调度例如柘林水库防洪预报调度原则为 a 在保证大坝安全的前提下 当坝址洪水小于50年一遇洪水时 为下游承担防洪任务 下泄流量加潦河来水不超过6500立方米 秒 当区间洪水超过6500立方米 秒时 水库仅下泄发电流量 这就是水库对下游进行补偿调节方式 b 当坝址洪水为50年一遇至200年一遇之间时 正常溢洪道和泄洪洞全部开启 但此时泄流建筑物 正常溢洪道 泄洪洞 发电站 泄流量在4100米3 秒左右 远小于入库洪峰流量 11950立方米 秒 水库拦蓄了大量的洪水 从而减轻了下游防洪压力 c 当柘林水库遭遇超过200年一遇 扩建后310年一遇 洪水 且库水位达69 40米时 开启非常溢洪道闸门泄洪 柘林水库遇到小于200年一遇的洪水时 只考虑开启正常溢洪道和泄洪洞泄洪 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法 2 水库防洪预报调度a 水库防洪预报调度的基本条件与规程调度相比 水库防洪预报调度要求水库所在流域有较为完善的雨情 水情监测网络 通信网络 并建立了较为可靠的洪水预报系统 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法 2 水库防洪预报调度b 水库防洪预报调度过程 水库防洪调度 水库防洪调度 二 水库防洪调度任务 原则及方法 水库防洪调度方法 2 水库防洪预报调度b 水库防洪预报调度优点首先是提高水库的防洪效益 通过预报对入库洪水有一个比较准确的判断 一方面可采取预泄方式 提前腾出库容 增加水库的防洪能力 另一方面 通过对下游洪水汇流的预报 对特定的防护对象 增加削峰 错峰能力 同时帮助决策者科学拟定防洪目标 其次是提高水库的兴利效益 通过预报对入库洪水有一个比较准确的判断 可在进行调度中少弃水 或不弃水 目前全国正在开展的水库动态汛限水位的研究 就是基于水库防洪预报调度理论开展的 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 2010年度汛方案 调度基本思路 主要调度过程 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 2010年度汛方案在确保廖坊水库大坝安全的前提下 当入库流量小于4455米3 秒时 维持61米库水位 按泄量等于来量下泄 当入库流量大于4455米3 秒时 按水库泄流能力下泄 以保大坝安全 经省防总2010年第一次成员会议审定 省防总批准下达的 2010年江西省重点水工程度汛方案 规定 廖坊水库2010年4至9月汛限水位为61 00米 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 调度基本思路廖坊水库调度在依据其调度方案的同时 重点考虑的几个因素 廖坊水库为未竣工验收的水库 库区防护工程八堡堤加固建设未完工 2008年6月进行八堡堤渗漏试验 最高库水位为64 98米 水位超过62 00米时 八堡堤堤内开始出现渗漏险情 随着库水位抬高险情愈加严重 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 调度基本思路拟定防洪目标 在保证水库安全的前提下 最高水库坝前水位控制在64 9米左右 根据流域降雨及各主 支流洪水传播时间 进行削峰 错峰调度 尽力减轻下游的防洪压力 强降雨过程结束后 为保证唱凯堤堵口顺利进行 提前腾出库容 封堵合龙期间尽量减小下泄流量 降低抚河水位 为堵口合龙创造条件 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 主要调度过程廖坊库区自16日降雨开始 至20日 总降雨量达371毫米 通过提前满发 17日0时 库水位已降至60 22米 低于汛限水位0 78米 腾出库容1400万立方米 完成了一个不弃水的预泄 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 主要调度过程 至18日14时 降雨量已达105毫米 库水位快速上涨 18日15时库水位达61 11米 超汛限0 11米 15时30分 省防总下达了第64号调令 按1200秒立米泄洪 根据18日16时预报 最大入库流量将达2190秒立米 如继续按照1200秒立米下泄 最高库水位将达65 54米 18日17时 库水位61 22米 入库流量1590秒立米 省防总下达第66号调令 按2000秒立米下泄 根据18日23时预报 最大入库流量将达2860秒立米 如继续按照2000秒立米下泄 最高库水位将达64 01米 19日0时 库水位62 07米 入库流量3530秒立米 0时20分 省防总下达第67号调令 按2500秒立米下泄 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 主要调度过程 截止到19日3时 库区降雨量达127毫米 根据19日3时30分预报 如将下泄流量增加到3000秒立米控制 最高库水位为63 75米 3时30分 库水位62 76米 入库流量3880秒立米 省防总下达第68号调令 按3000秒立米下泄 截止到19日7时 库区降雨量达158毫米 库水位以0 15米 小时左右的速度上涨 根据19日7时30分预报 最大入库流量达4487秒立米 如将下泄流量在8时增加到4000秒立米控制 最高库水位为64 12米 19日7时30分 库水位63 38米 7时40分 省防总下达第69号调令 按4000秒立米下泄 截止到19日12时 库区降雨量达169毫米 在12时按5000秒立米出流分析 最高库水位可降至63 44米 考虑后续可能继续降雨 12时 省防总下达第71号调令 按5000秒立米下泄 水库防洪调度 水库防洪调度 三 廖坊水库防洪调度实例 主要调度过程 20日23时 库水位继续上涨到64 88米 水库入库流量仍达6220秒立米 仍然超过出库流量1220秒立米 根据预报 如果继续按5000秒立米下泄 库水位将继续上涨到66 28米以上 大大超过上游八堡堤2008年渗漏实验时最