水庫工程管理和調(diào)度是完成水庫規(guī)劃建設(shè)中各項(xiàng)任務(wù)的重要手段。一座水庫(尤其大型水庫)的規(guī)劃興建,一般都具有多種功能和用途,如防洪、灌溉、發(fā)電、城市供水、養(yǎng)殖等,為了盡可能滿足各方面用水需求,水庫設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,一般都提出工程竣工后的調(diào)度運(yùn)用方案或計(jì)劃,明確水庫不同庫容的使用對(duì)象和調(diào)度方法,水庫管理部門據(jù)此控制水庫的正常運(yùn)行和調(diào)度,以完成規(guī)定的防洪、興利等任務(wù)。

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為了水庫大壩的安全和有關(guān)部門的用水需要,水庫庫容一般分為死庫容、興利庫容、防洪庫容、攔洪庫容和調(diào)洪庫容,與其對(duì)應(yīng)的庫水位有死水位、興利水位、防洪高水位、設(shè)計(jì)水位和校核水位。與防洪庫容相關(guān)的另一庫水位是汛期防洪限制水位,實(shí)際運(yùn)用中、一般簡(jiǎn)稱汛限水位。水庫特征水位與相應(yīng)庫容關(guān)系如圖1所示。

 

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汛限水位和防洪庫容是水庫工程防洪調(diào)度中最常用也是十分重要的兩個(gè)特征值,在實(shí)際工作中,由于使用和理解上的偏差,在水庫丁程管理和調(diào)度中常常難以把握,給有關(guān)統(tǒng)計(jì)工作帶來一些不必要的麻煩。筆者結(jié)合淮河流域水庫管理和調(diào)度情況談一些個(gè)人體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

一、汛期防洪限制水位(汛限水位)

水庫汛限水位的確定涉及因素很多,如水文、工程、下游保護(hù)對(duì)象及蓄水興利等,雖然每座水庫作用的側(cè)重點(diǎn)有所不同,但汛限水庫確定的原則基本上是一致的,即在水庫安全的前提下,盡可能滿足各部門用水需求,增加蓄水量。汛限水庫的制定對(duì)水庫的防洪安全和興利效益的發(fā)揮具有極其重要的作用。

1、汛限水庫是指水庫汛期允許興利蓄水的上限水位,也是汛期水庫防洪調(diào)度時(shí)的起調(diào)水位,它與防洪高水位之間的庫容稱為防洪庫容。汛限水位是為了保障水庫防洪庫容的正常使用而設(shè)定的一個(gè)庫水位,是防洪時(shí)的起調(diào)水位,并不是說水庫汛期防洪蓄水不能超過這個(gè)水位。一場(chǎng)洪水人厙后,水厙為了保護(hù)下游防洪安全,一般要進(jìn)行攔洪控泄,將超過下游承受能力以外的洪水?dāng)r蓄在庫內(nèi)從理論上講,庫水位應(yīng)從汛限水位開始上漲,漲的幅度視入庫洪水的大小而不同一場(chǎng)洪水過后,為了防止汛期下一場(chǎng)洪水的發(fā)生,水庫應(yīng)根據(jù)下游防汛實(shí)際情況及時(shí)地將庫內(nèi)攔蓄的洪水下泄,使庫水位再回落到汛限水位,水庫如此反復(fù)地?cái)r蓄汛期發(fā)生的每一場(chǎng)洪水。

實(shí)際工作中,有些人對(duì)汛限水位的使用有誤解,將汛限水位理解為汛期水庫蓄水不能超過的庫水位,造成一些人對(duì)汛期水庫的正常調(diào)度很緊張,甚至不顧下游的防洪要求,人為干預(yù)水庫的正常調(diào)度。當(dāng)然,有些水庫管理單位利用汛期水庫防洪攔蓄的機(jī)會(huì),故意抬高庫水位,盲目超蓄的現(xiàn)象也是有的,這兩種做法對(duì)水庫防洪調(diào)度都是不利的,應(yīng)給予糾正。

水庫汛期防洪限制水位對(duì)非專業(yè)人員來說,從字面上理解很容易產(chǎn)生誤解,給工作帶來一些不便,應(yīng)該改變叫法,以便于在社會(huì)上宣傳和人們的理解。

2、從模糊理論講,汛限水位在水庫中應(yīng)是一段連續(xù)的“拋物線型”水位值,而不是某一特定的固定值,是一個(gè)模糊概念。如淮河流域汛期一般從5月15日開始,9月30日結(jié)束。5月14日和5月15日對(duì)于有些水庫來說,可能要執(zhí)行兩種截然不同的控制運(yùn)行計(jì)劃從水文年上講,5月14日和5月15日的汛限水位應(yīng)該是相差無幾的,所以人為地將汛限水位設(shè)定為某一個(gè)水位值顯然是不科學(xué)的。但實(shí)際工作中,由于受技術(shù)條件的限制,為便于水庫管理和調(diào)度操作,多年來,淮河流域水庫都是按照固定汛限水位進(jìn)行水庫的防洪調(diào)度,防洪庫容和興利庫容分開使用,即汛限水位和興利水位相同。表面上看,防洪和興利的矛盾解決了,實(shí)際上水庫工程的防洪與興利效益沒有很好地發(fā)揮出來,仍有較大潛力可挖。隨著社會(huì)的發(fā)展,淮河流域水資源需求日趨緊張,增加水庫蓄水能力的要求越來越高,一些水庫開始研究調(diào)整汛限水位的控制辦法,根據(jù)水庫上游洪水不同時(shí)段的頻率變化情況,將汛限水位進(jìn)行分級(jí)控制,也就是防洪庫容和興利庫容重疊使用,相互利用,互助互利。這是氣象預(yù)報(bào)、水情預(yù)報(bào)等先進(jìn)技術(shù)在水庫控制運(yùn)用中的具體體現(xiàn),相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,水庫汛限水位的使用將越來越科學(xué)合理。

二、防洪庫容

水庫的防洪庫容是對(duì)水庫下游防衫保護(hù)對(duì)象而言的,是為了下游保護(hù)對(duì)象在一定標(biāo)準(zhǔn)洪水內(nèi)的防洪安全而預(yù)留的庫容,是對(duì)應(yīng)于汛限水位到防洪高水位之間的庫容。

防洪高水位是指當(dāng)遇下游防護(hù)對(duì)象設(shè)計(jì)洪水時(shí),水庫為控制下泄流量而攔蓄洪水,這時(shí)在壩前達(dá)到的最高水位。也就是說,當(dāng)水庫發(fā)生超過下游防護(hù)對(duì)象設(shè)計(jì)洪水時(shí),水庫調(diào)度將以保壩安全為主,不再按下游防洪要求控制泄量。但從淮河流域水庫實(shí)際調(diào)度工作看,很少有水庫使用防洪高水位這一特征值,許多水庫對(duì)防洪高水位也沒有具體明確,有些水庫下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況較建庫時(shí)發(fā)生了較大變化,水庫的防洪任務(wù)可能要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,老的防洪高水位有待重新核定。如淮河支流潢河上的潑河水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水庫,原防洪任務(wù)是保護(hù)下游河道兩岸農(nóng)田的防洪安全,防洪保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)約20年一遇;1997年興建的京九鐵路位于水庫大壩下游5公里處,由于鐵路的防洪保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要比農(nóng)田高得多,因此保護(hù)京九鐵路的防洪安全必然成為水庫調(diào)度中重點(diǎn)考慮的對(duì)象。

從淮河流域防洪庫容的使用上看許多人對(duì)防洪庫容的認(rèn)識(shí)有較大差別,有人把校核水位至汛限水位之間的調(diào)洪庫容看作防洪庫容,有人把設(shè)計(jì)水位至汛限水位之間的攔洪庫容看作防洪庫容,這些理解沒有把水庫防洪庫容的使用對(duì)象搞清楚,因此,造成實(shí)際工作中防洪庫容的使用出現(xiàn)一些混亂。
嚴(yán)格地講,水庫的防洪庫容是不固定的,是隨著汛限水位和防洪高水位的變化而變化的,如水庫汛限水位分成二級(jí)控制時(shí),那么,相對(duì)應(yīng)的防洪庫容也應(yīng)有兩個(gè)。另外,隨著氣象預(yù)報(bào)、水情預(yù)報(bào)和洪水調(diào)度水平的不斷提高,預(yù)報(bào)預(yù)泄技術(shù)在有些水庫已開始嘗試,即根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果,在洪水進(jìn)入水庫之前,將庫水位盡快降低到汛限水位以下,預(yù)留出部分庫容以攔蓄更多的洪水,汛限水位以下除的這部分預(yù)泄庫容實(shí)際上也可看作防洪庫容同樣,水庫根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果也可以超蓄部分洪水,超蓄洪水所占用的這部分庫容也可看作防洪庫容。

對(duì)防洪庫容的錯(cuò)誤理解很容易在實(shí)際工作中造成誤導(dǎo),可能會(huì)影響水庫的正常調(diào)度。筆者根據(jù)淮河流域水庫工程管理調(diào)度中的實(shí)際情況,為便于工作中使用防洪庫容,認(rèn)為水庫在防洪調(diào)度中由控制泄量保護(hù)下游安全轉(zhuǎn)為不控制泄量以保水庫大壩安全,此時(shí)轉(zhuǎn)變水庫防洪調(diào)度方式對(duì)應(yīng)的敞泄水位與汛限水位之間的庫容可理解為防洪庫容,有些同志對(duì)此有不同看法,認(rèn)為敞泄水位與防洪高水位的關(guān)系沒有理論依據(jù),水庫在防洪安全不斷攔蓄洪水,控制下泄,逐步抬高庫水位,當(dāng)攔洪達(dá)到一定庫水位時(shí),為了確保水庫大壩的安全,水庫將不得不敞開(不控制)閘門泄洪,不再保護(hù)下游的防洪安全,把此時(shí)敝泄瞬間對(duì)應(yīng)的庫水位與汛限水位之間的庫容看作防洪庫容是應(yīng)比較合理的,這對(duì)于一些病險(xiǎn)水庫防洪庫容的計(jì)算也是適用的。

汛限水位和防洪庫容是水庫防洪調(diào)度中兩個(gè)十分重要的特征值,在實(shí)際工作中應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。