山美水库预报调度

戴菊真

(泉州市山美水库管理处，福建 泉州362321)

【摘要】山美水库是一座具有防洪、供水、灌溉、发电等综合功能的大型水利枢纽工程，水库防洪预报调度的方法包括气象水文预报法、时段洪水预报法、参数值控制法、预泄调度法、补偿和错峰调度法等。文章通过洪水发生的实例，对这几种方法的综合运用进行了论述。

【关键词】汛期运行；预报调度；预泄调度；补偿和错峰调度

山美水库位于福建省泉州市南安市九都镇山美村，是一座具有防洪、供水、灌溉、发电等综合功能的大型水利枢纽工程。水库集雨面积1023km2，多年平均来水量14亿m3，总库容6.55亿m3。正常蓄水位96.48m，相应库容4.72亿m3；设计洪水位98.78m，相应库容5.22亿m3，相应洪峰流量4360m3/s; 校核洪水位102.28m，相应洪峰流量8040m3/s。设计洪水标准为百年一遇，校核洪水标准为万年一遇。多年以来，山美水库在汛期蓄水削峰错峰方面发挥了重要作用，有效削减了1980年、1990年、1996年、2002年、2006年的五次特大洪水。

1山美水库汛期洪水特征

山美水库所在地域洪水的来源主要以台风降雨带来的降水补给为主，为典型的雨洪径流。降雨本身在时间、空间的分配上有一定的内在规律，因此洪水具有季节性特点。但山美水库独特的气候和地理位置也使其汛期具有独特的运行特征。水库所在地域降水的年际变化较大，历年最大降水量与最小降水量之间的差距相对比较明显。在通常情况下，降雨期为每年的6—9月，这4个月的降雨量可以达到全年降雨量的70%以上，其中7—8月的月降水量最为集中，这2个月的降雨量可以达到全年降雨量的50%以上，而且出现年最大洪峰的概率在60%以上。

山美水库洪水多为单峰型，洪水形成的历时比较长，在通常情况下，一次洪水从开始到结束一般在3~5天左右，洪水总量大约集中在1~3天。总体暴雨情况下的洪水过程呈现为洪水峰型尖瘦，次洪过程呈现涨洪陡、落洪缓的偏态型。

2山美水库预报调度原则和方法

2.1　山美水库预报调度原则

山美水库防洪预报调度原则由四个相互联系的方面组成。一是水库要运用自身的综合调节能力，根据下游防洪的客观要求，适时对调洪和兴利库容进行科学恰当的调节，确保整体工程的大安全。二是水库除了自身做好调蓄工作外，在防洪调度方面还要加强与下游河道堤防错峰、削峰的防洪体系联合运用，使其真正发挥出应有的调洪作用。 三是水库要制定清晰明确并且可行性和可操作性强的判别和边界结束条件，在实时调度中要充分考虑各种可能影响泄洪的因素，并做出恰当合理的估计和应对策略。四是水库要适时预腾出最大防洪库容，汛期水库水位的调度要充分结合水库供水及发电，控制好运行的最佳水位，减少水库汛期防洪压力，避免弃水，而在调度运用汛期限制水位以上的防洪库容时，要严格按照级别权限并履行既定的审批流程进行层层审批，汛末及时拦蓄洪尾，使库水位接近正常蓄水位，保证洪水期水库的正常运行。具体来说，如果遇到20年一遇以内的洪水，山美水库最大泄流量控制在1380m3/s以内，以保证洪濑镇防洪安全为主。如果遇到20年一遇以上的洪水，若库水位低于闸门最高挡水位98.68m，则要加强与上、下游协调沟通，优化调度，通过错峰削峰，保证晋江下游防洪堤及泉州市区的安全；若库水位高于闸门最高挡水位98.68m，如发生了百年一遇的大洪水，则要以确保整体工程的大安全为主，闸门需要全开。

2.2　山美水库的洪水预报方法

山美水库的洪水预报方法主要包括降雨径流预报法、加总水流法等实时估算法。其中降雨径流预报方法可分为水库降雨径流预报法、区间降雨径流预报法和全流域降雨径流预报法。其中水库降雨径流预报法只分析水库地区的降雨量；区间降雨径流预报法分析的是从上游测站到水库地域的区间内降雨量；全流域降雨径流预报法分析的是整个流域的降雨量。降雨径流预报方法的基本思想是通过分析降雨量来推断洪水量，具体操作步骤是首先观测降雨的情况，然后根据降雨与径流之间的关联关系得到流量，再根据单位线得到汇流，在此基础上预报控制断面流量。而加总水流方法的基本思路是将水库所在河流的各个上游站的流量按其到下游断面的传播时间进行加总，然后构造其关于上游合成流量和下游站获得流量之间的函数公式，据此实现对下游断面的洪水预报。在构造函数公式时坚持的是历史规律重演原则，依据的主要是由历史数据资料得到的模型。

2.3　山美水库防洪预报调度方法

山美水库的防洪预报调度方法主要包括气象水文预报法、时段洪水预报法、参数值控制法、预泄调度法、补偿和错峰调度法等五种。

气象水文预报法运用于各个时期。该方法通过认真记录、观测和分析气象部门、水文部门发布的天气预报和趋势预报，及时发现其中存在的规律和异动，并审时度势地做出最合理的应对策略。该方法的优势是能够前瞻性地对汛期的可能情况进行预判，是一种比较有效的预测应对方法。若当时的预报显示气象水文较之前有较大不同，则可运用预泄腾库方法，前瞻性地进行应对，为后期防洪做好充分准备，防止措手不及。

时段实时洪水预报法主要应用于水库进入汛期的时候，该方法侧重于对重要水情的实时过程进行监测与处理。水库管理方面要求严格执行值班制度，值班人员密切监视上游流域水雨情，并做好相关数据统计和分析，每天早晚至少各做一次水情预报相关参数修正，洪峰的流量超过一定标准时，还要加大监测频率(如:3h一次或1h一次)，当监测到有反常信号发生时，要根据重要程度及时逐级上报并采取应对措施。目前山美水库水雨情测报系统为双信道(超短波和GPRS)系统，近期拟安装一套北斗卫星接收设施，用于大坝水平和垂直位移观测。使用科技化、信息化的手段实现了对大坝各项参数更加精细化的管理，确保了大坝的安全运行。

参数值控制法侧重于对水库上游和下游河段水位相关以及流量相关的控制。当达到设定的参数时及时采取相应的控制措施。如：库水位超过汛限水位，有热带风暴及以上台风量级，并进入24h警戒线或暴雨警报，并呈上涨趋势时启动黄色警报；发生50年一遇大洪水以上时启动红色警报等。参数值控制法侧重于根据实际情况进行随机应变，操作起来比较灵活。下表显示了水库防汛工作预警应急预案启动标准。

泉州市山美水库防汛工作预警应急预案启动标准表

预泄调度法的应用条件是通过气象水文预报法或时段洪水预报法监测到的异常信号。如果预测到某年或者某个时段降雨量特别大，或者实际降雨量接近或达到一定标准(如：达到5年一遇洪水标准、10年一遇洪水标准)时，水库就需要根据监测预报的情况提前逐步加大出库流量来实现对水位的有效控制，同时在这个过程中需要注意不能超过下游河道的安全泄量。通过提前或者实时将水量泄出，为更大的洪水预留出足够的安全空间，达到防洪的目的。

补偿和错峰调度法是指水库采取前错或后错的方式来应用补偿和错峰调度，以洪水空间的错位转移避免在时间上集中，其间在操作过程中务必要保证水库安全。如果水库满足错峰条件且下游防洪控制点需要错峰时，水库就会做出小流量泄水或者关闸的操作，如果下游防洪控制点满足错峰条件且水库需要错峰时，水库就会提前大流量泄水，从而把入库洪峰和区间洪峰“错开”。

3山美水库预报调度实践

1990年是山美水库所在地域的丰水年，该年7月31日山美水库遭遇了的特大洪水。7月30日0时，工作人员通过气象水文预报法发现天气预报显示将有台风来临并带来强降雨，在9号台风到达之前，山美水库的库水位是92.38m，台风到达后，30日日平均降雨量达到了102.66mm。31日凌晨天气预报预测将有特大暴雨，到31日8时，山美水库的库水位达到了93.21m，进库的水流量达到了432m3/s，此时山美水库下游的洪濑水文站危险水位为23.5m，过水流量可承受1000m3/s。工作人员加强时段洪水预报，到了31日14时15分，工作人员果断采取补偿和错峰调度法，此时山美水库的库水位达到了94.14m，其中泄洪量为158m3/s，进库流量达到了1080m3/s，到了15时，山美水库库水位达到了94.34m，其中泄洪量为710m3/s，最大进库流量达到了1230m3/s，山美水库至洪濑水文站的过水流量为910m3/s。此场洪水山美水库削峰42%，通过补偿和错峰调度成功保障了水库和下游的安全。该年9月7日，工作人员同样通过气象水文预报法发现天气预报显示将有台风来临并带来强降雨，预报总雨量为150~250mm，局部地区达到300mm以上，果然9月8日下起暴雨，实际雨量344.6mm。工作人员加强时段洪水预报，7日9时山美水库的库水位为95.31m，此时工作人员果断采取预泄调度法，泄洪量为358m3/s，然后逐渐加大泄洪量到555m3/s、707m3/s、885m3/s， 至8日13时成功将山美水库的库水位降至92.38m，保障了水库的安全。

当流域内有降雨，预报将发生洪水时，可根据洪水预报进行合理的预报调度。例如：2010年9月17日7时，气象预报近两天有一场暴雨，此时库水位已达到94.08m，因此采取了预泄调度腾空库容，通过发电放水加大下泄流量。在8时电站出力由1.5万kW加大至4.5万kW，出库流量由36.2m3/s加大至100m3/s，10时电站出力再次加大至满负荷6.0万kW运行，出库流量为139m3/s，一直持续到19日20时，水位降低至93.55m，此时流域上游普降中雨，水库入库流量为87.7m3/s，21时电站出力减少为3.0万kW，出库流量为72.2m3/s，维持进出库水量大致平衡。到20日雨越来越大，前后4天的总雨量已达62.9mm，洪水开始入库，平均进库流量达到182m3/s，库水位逐渐上涨，出现最大洪峰流量436m3/s，此时采取滞洪削峰、错峰调度，尽量减少下游、泉州市区的防洪压力，20日9时电站出力减少至负荷1.5万kW运行，出库流量为36.2m3/s，21日1时电站关机，出库流量为零。21日雨越来越小，22日雨停，降雨量为93.8 mm，最高水位达到94.96m。在这场小洪水调节过程中，由于正确地进行了水库预报调度，及时预泄发电腾库，最终未发生弃水，充分利用了水量，既防洪又蓄水，充分发挥了山美水库的防洪减灾和供水效益，同时也取得了可观的发电效益。

4结语

山美水库的防洪预报调度方法主要包括气象水文预报法、时段洪水预报法、参数值控制法、预泄调度法、补偿和错峰调度法。在实际工作中注重这些方法的综合运用。随着信息科技的不断发展和大数据的广泛应用，山美水库防洪预报调度可更多地采用科技信息，使得各项工作更具前瞻性，更加精细化。

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Shanmei Reservoir forecast scheduling

DAI Juzhen

(QuanzhouShanmeiReservoirManagementOffice,Quanzhou362321,China)

Abstract:Shanmei Reservoir is a large-scale water project with comprehensive functions of flood control, water supply, irrigation, power generation, etc. The methods of reservoir flood control forecast scheduling methods include meteorological hydrological forecast, period flood forecasting method, parameter value control method, pre-discharge scheduling method, compensation and peak-alternation scheduling method, etc. In the paper, the comprehensive utilization of these several methods is described through the example of floods.

Key words:flood season operation; forecast scheduling; pre-discharge scheduling; compensation and peak-alternation scheduling

中图分类号：TV697

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2016)01-0022-04

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.01.007