水库汛期限制水位控制理论与观念的更新探讨.doc

水库汛期限制水位控制理论与观念的更新探讨 邱瑞田1 , 王本德2 , 周惠成2 (11 国家防汛抗旱总指挥部办公室 , 北京 100053 ; 21 大连理工大学土木水利学院 , 辽宁 大连 116024) 摘要 : 传统的水库汛限水位的控制 , 只利用了洪水的统计信息 , 使水库在汛期要时刻预防设计与校核洪水事件的发 生 , 致使一些水库在汛期不敢蓄水而汛后又无水可蓄 , 造成洪水资源的浪费 。提出水库汛限水位动态控制的新理念 及其综合推理模式 , 适应当前预报技术的发展水平 , 考虑降雨径流洪水预报与一定时间内的短期降雨预报 , 排除不 可能发生的洪水事件 , 预报可能发生的洪水 , 实施水库汛限水位的动态控制 。但预报不可避免地存在误差 , 当小概 率预报误差事件发生时 , 仍可采取弥补措施以确保大坝的防洪安全 。 关 键 词 : 水库 ; 汛限水位 ; 动态控制 ; 降雨径流预报 ; 洪水预报 ; 短期降雨预报 中图分类号 : TV12213 ; P33811 文献标识码 : A 文章编号 : 100126791 (2004) 0120068205 目前 , 水库汛限水位的控制方法是 , 按规划设计要求 , 不考虑预报 , 由水位确定泄流量以控制库水位不超 过汛限水位 , 或超过后尽快回落到汛限水位 。据此 , 使许多水库 , 尤其是北方水库形成 “调洪过程受汛限水位 约束发生弃水 , 洪水过后又无水可蓄”的局面 , 造成洪水资源的浪费 。 为解决上述问题 , 先后研究提出 “预蓄预泄”与 “预报调度方式”控制汛限水位方法 。尽管这些方法较原 设计有较大改进 , 但都没有违背传统的设计理论与观念 , 即基于频率分析原理的假定 “认为洪水是一随机现 象 , 年际间的洪水是独立不相关的 , 每年发生设计洪水的概率相等”。水库在调度运行中 , 年年要作好预防发 生设计 、校核或上下游发生防洪标准洪水的准备 , 水库在规定的主汛期内严格受原设计的汛限水位约束 。这种 理念将人们的注意点集中于小概率事件上 , 只要有降雨或预报有降雨发生 , 无论未来降雨范围 、雨量大小 , 都 将按照要发生设计标准洪水来控制运行水库水位 , 其指导思想着眼于控制小概率洪水事件所确定的汛期限制水 位 。在水库规划设计过程中 , 控制建筑物规模的一系列重要特征指标 , 是根据水库的功能 、任务和经济指标通 过对不同频率洪水的调节计算综合分析得出的 , 不同频率的洪水按照要求对应水库一个等级的泄流量 , 整个蓄 泄过程的最高水位不超过相应设计值 , 剩余库容仍要保证后续发生设计洪水时大坝不发生危险 。 这种源于传统规划设计的调度指导思想 , 假设调度人员对未来发生的随机洪水事件一无所知 , 忽略了一个 重要因素 ———现代预报技术 。实际上 , 随着科学技术的飞速发展 , 水库建成进入运行阶段 , 控制汛限水位所依 据的信息比设计阶段要丰富得多 , 有实时监测的确定性信息 、基于物理成因理论的比较确定性信息和基于随机 理论的统计信息 , 以及决策人基于上述信息和调度经验所得到的推理型模糊性信息 。因此 , 利用各种科技手段 和信息 , 突破当前水库防洪调度运用的观念 , 建立实时控制汛限水位的新理念 , 是必要和可能的 , 它是研究汛 限水位实时控制与规划设计新方法的基础 , 是充分利用洪水资源的关键 , 具有重大的理论意义与经济价值 。 本文提出的实时控制汛限水位的新理念 , 是从不可能或可能发生事件出发 , 综合利用现代科学技术提供的 一切有用的信息 , 对水库汛限水位实施动态控制 , 并采用弥补措施预防小概率预报的误差与稀遇洪水事件发 生 , 安全 、经济地确定一个允许动态控制汛限水位的范围 , 并在此范围内实施汛限水位的动态控制 。 新理念形成的基础 长期实践证明 , 我国在较大区域内遭遇设计或校核量级的小概率洪水事件 , 在相应区域上空必定会有相应 的天气系统与较长时间的降雨过程 。因此 , 利用现代科技手段 , 可提前预知能用于控制汛限水位的信息 。 1 11 先进设施和科技手段的应用 随着水文科技的发展 , 许多先进设施和科技手段已在水库防洪兴利调度中得到应用1 。据统计 , 我国现有 的 350 座大型水库中已有近 70 %的水库建设了水情遥测预报调度系统 , 可自动遥测雨情水情 、延长洪水预报预 见期 、利用计算机等技术快速进行洪水形势分析和调度方案生成与选择2 ,3 。比原设计能够提前判断面临时刻 产生洪水的量级与频率 。这一事实说明水库调度已进入实时