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中圖分類號: F291.1文獻標識碼:A 文章編號:
引言
常州市規劃建設城市防洪大包圍工程,確定常州市城市防洪規劃標準為100~200年一遇,其中城區(指大包圍運北片)為200年一遇;城區河道排澇標準為20年一遇最大24小時降雨不漫溢。近年,常州市完成了城市防洪大包圍主要節點控制工程的建設,主要內容為新建南運河樞紐、串新河樞紐、大運河東樞紐、采菱港樞紐、澡港河南樞紐、大運河西樞紐、北塘河樞紐等工程。
新的防洪工程格局由眾多大小不一的水利樞紐工程組成,不同水利樞紐排水能力、對城區水位影響程度等等都不一樣。以往,周邊具有城市大包圍工程的市、區一般是通過多年演練、實況調度,從而摸索多樞紐的聯合調度。但是利用實況進行摸索總結,時間慢,工況少,特別是極端不利情況難以研判。因次,本文在水利科技專題研究的基礎上,總結了利用數字河網模型去探索主要節點工程聯合調度方案的一些過程和成果。
1常州市城市防洪工程情況
常州城市防洪規劃共設置水閘(套閘)93座,排澇泵站109座,總流量896.4m3/s,其中新建(改建)水閘39座,排澇泵站36座,總流量538.7m3/s。
常州城市防洪大包圍主要工程包括大運河東樞紐、采菱港樞紐、串新河樞紐、南運河樞紐、大運河西樞紐、澡港河南樞紐、老澡港河北樞紐、永匯河樞紐、北塘河北樞紐樞紐工程。其他工程主要是拆除重建龍游河南站,新建北童子河閘、新龍河閘、小龍港閘、皇糧浜閘等4座節制閘。新增排澇泵站裝機容量總計為330m3/s。各樞紐的規模見下表,其中大運河東樞紐、采菱港樞紐、串新河樞紐、南運河樞紐、大運河西樞紐、澡港河南樞紐、北塘河樞紐等7座節點工程是運北片防洪工程的重要組成部分,無論是位置、功能,還是排澇功率都在整個防洪體系中占到較高比重,因此也是本文討論的主要節點工程。
表1城區主要防洪節點規模表
圖1常州市大包圍防洪工程分布圖
2數字河網模型
(1)模型基礎信息
模型主要使用的是太湖流域數字河網模型。模型構建以太湖流域為邊界,細化常州區域河道,從而形成適合常州小區域的數字模型。根據流域地形特征,河網水系、水資源特點和流域治理總體布局等多種因素,太湖流域劃分為8個水利分區,即湖西區、武澄錫虞區、陽澄淀泖區、太湖區、杭嘉湖區、浙西區、浦東區和浦西區。在此基礎上,結合數值計算的需要,進一步細分為36個水利計算分區和4個自排區,36個計算分區中平原區16個,湖西山丘區10個,浙西山區10個。
根據流域特點,將太湖流域平原河網地區(圩外及圩內)下墊面分為水面、水田、旱地及城鎮(包括非耕地、和道路等)四類。常州市各類河道補充297條,形成了以太湖流域骨干河網為主體,常州區域小河道為支脈的比較全面的概化河網。
(2)模型構建
根據流域的地形特征,并綜合考慮不同地貌區域的降雨徑流計算特點、河網水系和水利工程布局等多種因素,在湖西山丘區和平原區采用不同的產匯流模型。
湖西山丘區采用采用類似平原區的產流模型,單位線的方法進行匯流計算;浙西山丘區采用三水源、三層蒸發模式的新安江模型,匯流采用馬斯京根法。平原區的匯流方式采用河網多邊形分散式匯入周邊河網,平原區的匯流計算,目前尚無成熟的理論和計算方法。假定一種匯流曲線,即平原區的日凈雨一日天匯入河網。
河網水量模型,分別通過零維模型實現湖、蕩、圩的水量交換、一維模型描述河道水流運動。
上述所有模型組成分布式的數字模型,離散計算方程組后,經過處理形成全流域統一的節點水位、流速線性方程組,其求解采用矩陣標識法。對于河網一維與湖泊零維間的耦合,采用全隱耦合方式進行,這樣保證了計算的穩定性與計算精度,實現了整個流域內的水流演進過程模擬。
(3)模型率定
通過對金壇、坊前、常州、太湖四站實測水位,以99年為典型年,對河網模型參數進行了率定。率定計算結果,各站計算與實測數據最大偏差10cm,符合要求。
3調度方案探索
常州市遭遇的暴雨洪水,主要為2類,一是流域型特大暴雨,如1991年型,1999年型,二是多發的區域型局地暴雨或臺風暴雨,如2003年型。1991年型暴雨(太湖流域百年一遇)作為規劃設計雨型進行水文水利計算,已得出了科學的成果以及相應的大包圍工程調度規則。本文主要以非設計暴雨年型,如1999年型和2003年型暴雨為典型,進行大包圍主要控制工程的調度方案模擬,原則是大包圍內控制最高洪水位不超過保證水位4.80米,同時對周邊防洪影響最小。
大包圍沿線主要的7處控制樞紐枚舉了從分片控制、直至全部控制的調度預想方案,并模擬演算不同組合的調度對大包圍內、外產生的水情效果和影響,提出應對非設計工況下典型暴雨洪水的大包圍控制工程優化調度方案。
1、根據常州市城市防洪規劃中各節點工程的調度辦法,遇91年型暴雨,大包圍工程啟動,以常州站水位4.00m為大包圍封閉啟動條件,4.30m啟動泵站排水,常州站洪水位控制在4.80米以下。
模型演算表明,遇99年洪水,在大包圍沒有形成的工況下,大運河常州站最高水位為5.48米,城區周邊水位自西向東高水位為5.53~5.30米。
2、99年型情況下,常州水位達到4.40米時,啟動調度方案,常州站最高洪水位為4.73米;當常州水位達到4.50米時,啟動推薦調度方案,常州站最高水位為4.81米;當常州站水位達到4.60時,啟動推薦調度方案,常州站最高水位為4.86米。
3、在2003年型局地暴雨情況下,流域與區域都屬平水偏枯年份,汛期常州沿江遭遇百年一遇特大暴雨,導致短期內運河水位快速上漲。模擬驗證結果表明,西樞紐東樞紐擋其它排方案也有較好的效果,常州城區洪水位下降0.63m。因此,遇2003年型暴雨,大包圍主要節點工程可在常州站水位接近4.60m時,啟動大運河東樞紐、西樞紐擋水,其它主要節點工程排水,包圍圈內洪水位可控制在4.80m以下
4、99年流域性洪水實況,常州地區暴雨相對91年較小,受太湖及運河下游高水位頂托影響,常州區域水位較高,作為較優調度方案,在實際大包圍工程調度中,可以結合氣象情況,利用東樞紐進行錯峰排澇,在鐘樓閘水位4.30m~4.80m,排除部分城區澇水,可以進一步緩解城區防汛壓力,對周邊無影響。
結語
【關鍵詞】水庫;防洪;管理
1.管理體制
水庫管理,以行業劃分主要有水利、電力兩個部門,分別管理所轄水庫。以發電為主要任務的水庫,由水庫(電站)所在電網的電業管理單位實施管理;以防洪為主要任務或具綜合利用效益的水庫,按行政區劃,由各級水利部門管理。一般而言,中小型水庫由縣及縣以下水利行政部門管理,大型水庫由省級水利行政部門管理,多以專設的水庫管理局具體實施管理。
為協調水利、電力部門的管理關系,原水利電力部下達了防洪調度職責分工的通知,規定:“兼有防洪任務的水庫,汛期水庫水位在汛限水位以上的防洪庫容由流域或省防汛指揮部負責調度,電力部門配合協作。在汛限水位以下部分的興利庫容,由有關電管局、省電力局調度,”即任何水庫汛期服從防汛調度。
2.管理內容
水庫防洪管理包括基礎工作、經常性工作、洪水預報及洪水調度幾方面。主要是水庫防洪工程設施管理和防洪調度管理兩個方面,分述如下:
2.1防洪工程設施管理
水庫各部分建筑物在長期運行過程中,受外部荷載和各種因素作用,工況處于變化狀態,嚴重時將影響安全運行和設計效益的發揮。因此,要做好常規的觀測、保養、維護,發現重大險情,必須及時處理。
水庫建筑物的工況變化是緩慢的,且不易直覺發現,需借助一定的觀測設備和手段,進行全面系統地觀測。觀測的項目,因水庫規模和特性不同而有所側重,一般包括有:變形觀測、位移觀測、固結觀測、裂縫觀測、結構縫觀測、滲流觀測、荷載及應力觀測、水流觀測等。通過對觀測資料的整理分析,據以指導水庫控制運用、維修以及必要時采取除險加固措施。
水庫工程設施維修是一項經常性的管理工作。按建筑物功能分述如下:
2.1.1擋水建筑物維修
常見的擋水建筑物有土工建筑物、混凝土建筑物、漿砌石建筑物三類。土工建筑物的維修主要包括土體裂縫處理、土堤與基礎防滲處理及土體滑坡防治;混凝土建筑物的維修主要包括表層處理、裂縫處理及防滲處理;漿砌石建筑物的維修主要包括裂縫處理、滲漏處理和滑塌處理。
2.1.2泄洪建筑物維修
水庫泄洪建筑物本身有溢流壩段、專設的溢洪道以及泄洪洞等,其維修管理范圍還延伸到下游部分行洪河道。這些建筑物關系到能否安全泄洪,其管理至關重要。因此,要特別重視維修、保養管理。長江流域有些水庫在其泄洪設施運用中,已出現了一些問題,并實施和探討了解決辦法。
①溢洪道過水能力不足:這主要是由于設計時所依據的洪水資料系列不足,設計洪水偏小所致,需通過修訂設計洪水、加大溢洪能力或增辟溢洪道解決。
②消能設施及下游泄洪道破壞:出現這種情況,要修復并加固消能設施和溢洪道。溢洪道水流受阻紊流的,要調整洪道走向,使泄水通暢。
③溢洪道阻水:由于管理不善及自然破壞,在溢洪道進口設置攔魚設備及溢洪道邊墻附近山體滑塌導致阻水,須及時清除。
④陡坡底板損壞:陡坡過陡或底板設施排水不暢,易造成陡坡底板損壞,須及時研究方案并進行處理。
2.1.3引水建筑物維修
常見的引水建筑物有壩內或岸邊涵管及隧洞,裂縫漏水是其主要險情。造成的原因除有設計、施工方面的因素外,也存在管理方面的因素,在工程上往往視具體情況分別采用地基加固、回填堵塞、襯砌補強、噴錨支護、灌漿等措施進行處理:
2.2防洪調度管理水庫防洪調度管理
按其實施階段劃分,包括有編制洪水調度規程、編報年度度汛計劃、實時洪水調度及汛后調度總結幾個方面。
2.2.1編制水庫防洪調度規程
防洪調度規程是水庫管理單位依據設計文件按現狀工情、水情編制的水庫現狀防洪標準、運用方式、操作程序、調度權限的基本調度文件。規程經防汛主管部門批準后,成為指導水庫防洪調度的法規性文件。編制水庫防洪調度規程,須明確水庫的水利任務,尤其要明確其防洪任務,如對下游不承擔防洪任務的則以保證水庫安全為前提編制。
水庫防洪調度是水庫調度的最重要部分,但水庫調度是一個完整的過程,其規程也是統籌制定的。因此,常常是統一編制水庫調度規程,包含除害興利各方面,而把防洪調度作為重點的部分編制。
2.2.2編報年度度汛計劃
水庫防洪調度規程是指導水庫較長時間的防洪調度文件,但還不是當年年度的運行計劃。年度度汛計劃則是指導當年水庫度汛的預案,更具現實性。水庫年度度汛方案是以水庫防洪調度規程為依據(如無調度規程,當以規劃設計文件為依據),確定或確認當年水庫的防洪標準,當年水庫所必須控制的汛限水位、防洪高水位及收水時機,并對不同量級的洪水制訂相應的蓄泄方式。年度計劃中應十分明確各級洪水調度的權限,強苧責任制c對可能發生的特大洪水要有應急措施方案,包括臨時加大泄洪量的爆破措施,全面做好防大汛的盡想、組織、物資準備。水庫年度度汛方案,每年都需修訂、完善并上報主管防汛部門,經批準后于當年實施。
2.2.3水庫實時洪水調度
實時調度是調度規程及年度計劃的實施過程。由于實際出現的洪水過程不可能與歷史上已發生的完全相同,故在水庫防洪調度管理中,應針對一次面臨(或預報)的洪水,參考當時的天氣發展趨勢,依據水庫工程狀況和蓄水情況及下游水情和河道承泄能力等,做好實時洪水調度。這是對一場洪水調度成敗的關鍵所在。
進行洪水實時調度必須符合水庫既定的防洪調度原則,正確處理防洪、興利關系,兼顧上下游關系,防止不顧防洪安全盲目蓄水和片面強調水庫安全有損興利蓄水的傾向。
3.結語
為了便于評價水庫的防洪調度效果,不斷提高水庫防洪調度水平,應建立汛后或年末水庫防洪調度總結制度。對水庫防洪調度進行總評價,闡明水庫防洪調度中正確的調度過程及失誤之處,今后應吸取的教訓等。 [科]
【參考文獻】
[1]刁艷芳.雙標準的水庫防洪預報調度方式研究及其應用[D].大連理工大學.2010.
關鍵詞:水利工程;水文特性;預報方案
中圖分類號:TV5文獻標識碼:A
1 引言
州河是渠江左岸最大的一級支流,沿岸分布有宣漢縣、達縣、達州市等城區,這些城市防洪標準不高,防洪壓力較大。2004年“9.3”、2005年“7.8”、2007年“7.5”以及2010年的“7.17”等暴雨洪水,給州河達州城區兩岸的城鎮和居民造成了較大的經濟損失。
州河干流自上而下有江口、羅江口、金盤子等多座梯級水電站,這些水利工程改變了局部水文特性,導致洪水傳播時間和降雨的產匯流時間縮短,給流域的水文預報增加了困難。
2 流域自然地理
州河流域位于四川省東北部,是渠江左岸最大的一級支流,流域面積11102km2,占渠江流域總面積29%。全河長309.5km,宣漢以上長198km,平均比降2.8‰,宣漢以下長112km,河道平均比降0.5‰。上游主要支流有前、中、后河,下游有明月江、銅缽河和東柳河,其中大于1000km2的有前、中、后河和明月江。
州河流域水利工程較多,已建水電站有:干流上的江口、羅江口、金盤子、舵石鼓等。規劃建設的水庫有:土溪口、固軍、鮮家灣等大型水庫。州河流域主要水利工程及水文站點分布圖見圖1。州河流域主要水利工程特征值見表1。
3 暴雨洪水特性
州河流域屬亞熱帶濕潤季風氣候區,地處大巴山暴雨區的邊緣地帶,暖濕多雨。受太平洋副熱帶高壓移動影響,降水在年內變化呈雙峰過程,7月、9月為降雨高峰期。
受暴雨影響,州河流域洪水較為頻繁。上游前、中、后河是典型的山溪性河流,暴雨強度大,匯流時間短,流速大,洪水漲落急劇。導致州河干流洪水具有峰高量大、陡漲陡落、歷時短的特點。過程線形狀多單峰,單峰洪水歷時約2~3天,復峰歷時5~6天。絕大部分洪量集中在一天之內。
4 洪水預報方案
在州河流域的原有洪水預報方案中,主要預報河段為東林水文站和達州城區,通常選取東林水文站為上游的控制站,達州水文站為達州城區防洪預報站。東林水文站采用降雨徑流預報方案,以上游區域內10余處報汛站雨量,按不同權重計算面平均雨量,查P-Pa-R曲線圖獲取R,按暴雨中心分上中下三條單位線,查算獲取該站預報流量。該站位于江口水庫下游約10km,區間無較大支流,因此該流量也通常作為江口水庫的入庫預報流量。
達州水文站采用東林站及區間站點流量合成的預報方案,以東林站實時流量,明月江大風水文站實時流量,合成演算至達州,并考慮區間降雨,獲得達州水文站洪水預報結果,該結果為達州城市防洪搶險的關鍵依據。
5 水利工程對預報的影響
江口水電站是州河流域梯級開發中最大的水電站,為不完全年調節水庫,蓄水能力強,于1990年蓄水發電,受其影響,上游前中后河上的洪水至江口水電站的洪水傳播時間大大縮短,導致降雨產匯流時間縮短,直接影響了東林水文站的降雨徑流預報方案。
江口水庫具有1.33億m3的調洪庫容,如合理運用,在上游洪水未來之前,騰空庫容,有一定的削峰錯峰作用,若調度不當將人為增大洪峰和洪水量級。
東林水文站下游約18km處是羅江口水電站,羅江口水電站庫容不大,調蓄能力較弱,于2007 年蓄水發電。該電站位于達州城區上游12km,電站洪水下泄至城區傳播時間縮短,加大了城區防洪壓力,增大洪水預報難度。羅江口水庫調度執行《達州市州河聯合防洪調度預案》,基本上是來多少水放多少水,達到出入庫平衡。
達州市城區下游39km處有金盤子水電站,回水直到達州城區,金盤子水電站對達州下游的三匯、渠縣等城鎮有一定的削峰作用,但漲水時若調度不當,庫區洪水對達城洪水位有較大的頂托影響,會增加州河達州城區防洪壓力。
6 預報方案調整
隨著流域梯級水電站開發建設,電站的蓄水發電使得原天然河道洪水傳播時間和降雨產匯流時間已大大縮短,加之各水庫電站的洪水調度調蓄影響,原有的天然河道預報方式已不能滿足州河流域洪水預報作業要求,需要對洪水預報方案進行調整和補充。
一是對原有方案進行修編。主要工作是重新率定水庫形成后上下游站點的河道傳播時間和降雨預報方案中的單位線,提高預報精度。分析梯級水庫建成后,回水線大大延長,上下游站的傳播時間縮短,摸索新的傳播時間;分析由于水庫影響,產匯流時間縮短,匯流單位線調整,修訂后的單位線峰值出現時間更早,量值更大。
二是建立新的預報方案。利用《中國洪水預報系統》軟件(水利部信息中心開發),采用模型預報措施,建立新的預報方案。通過歷史系列資料,建立江口水庫入庫預報模型方案,掌握水庫上游洪水入庫情況,為水庫調度提供依據;建立達州城區洪水預報模型,利用江口下泄流量(或調度流量)作為輸入,采用馬法演算至達州城區,疊加區間降雨匯流量,由此獲得達州市城區洪水預報結果。
三是根據降雨情況,提前預報洪水來量,提前調度水庫蓄水量,騰空各級電站水庫庫容,再根據實際發生洪水情況,調整水庫調度方案,錯峰運行,從而削減洪峰,減少淹沒損失。
7 預報實踐
以州河“20070705”洪水為例,7月2~6日,州河流域連續出現暴雨或大暴雨天氣過程。6日14時,根據當時雨情,利用洪水模型及經驗方案作出了江口水庫庫峰量將達到7040 m3/s。按照該入庫流量,如果不加以調度調節,直接匯流到州河干流,達州市城區洪水將達281.50m,將淹沒城區濱河路2m左右,有可能造成沿河兩岸廣大人民群眾重大財產經濟損失。
6日14時江電下泄流量已達5000 m3/s,要決策加大還是減少下泄流量,既要考慮江口水庫自身的安全,也要考慮達州城區防洪的問題,這時,準確預報和科學決策樹關鍵。根據水庫當時庫水位以上的可調節庫容有2000萬m3的實際情況,利用江口水庫的入庫洪水預報,模擬下泄流量5500 m3/s和6000 m3/s對水庫蓄水和達州城區洪水進行預報。通過預報,江口水庫按照5500 m3/s調度下泄,可以確保洪水不淹沒達城濱河路,江口水庫保持平穩蓄洪。6日20:30州河洪峰順利通過達州城區,洪峰水位279.42m,洪水穩穩的控制在濱河路邊。江口庫區的最高水位達到了330.6m的設計水位。
歸納本次州河洪水成功預報原因,一是對流域內的降雨產流做出了精確的預測;二是較好地掌握了上游水電站的入庫情況、調度情況。
關鍵詞中小型水庫;洪水預報;水庫調度系統;遼寧
遼寧省現已建成各類水庫954座,其中中小型水庫921座,中小型病險水庫550座。受歷史和經濟條件制約,大部分中小型水庫重建輕管,采用粗放式管理,沒有成熟、科學的防洪預警體系和實用的防洪減災措施,管理手段落后。水庫在汛期到來時往往降低標準運行,難以發揮防洪減災和興利調度的作用。因此,亟待開展水情預報調度系統技術研究。
1研究目標
中小型水庫存在以下問題:①中小型水庫水文測站雖少,但由于其流域較小,洪水匯流與入庫時間較短,傳統人工語音報汛采用時段報汛,無法實現對水庫流域降水的實時掌握和作出及時的洪水預報。②中小型水庫水文預報采用傳統人工洪水預報方法,效率低,不易進行參數率定,且無法進行實時預報。③中小型水庫尚未實現水庫洪水調度計算機模擬,采用手工方式進行洪水調度演算計算量大、效率低、精度差,難以實現多方案模擬調度優選,無法滿足現場會商決策要求。④中小型水庫一般管理工作人員較少且水平不高,水雨情資料人工整編費時、費力且及時性和準確率無法保證。因此,該研究結合水情自動遙測系統和水文預報與防洪調度應用軟件系統,建立集水雨情數據自動采集與傳輸、防汛值班機、在線洪水預報、洪水調度模擬、水情資料整編與一體的水庫控制流域水情遙測與洪水預報調度自動化系統解決方案,以解決水庫傳統工作模式中存在的問題,實現對水庫控制運用的強大支持。
2研究內容
2.1水庫控制流域水情遙測技術研究
具體內容包括:水雨情自動采集測站分布、采集數據的傳輸與存儲、水雨情數據庫的設計、原始數據的預處理加工與數據共享接口的設計、水情值班機模塊的設計與開發及水情資料整編模塊的設計與開發等[1]。
2.2水庫控制流域水文預報與洪水調度技術研究
具體內容包括:水庫日常水文預報與洪水預報、模型理論研究與相應程序模塊設計與開發、水庫洪水調度模擬模型理論研究與相應程序模塊設計與開發、預報調度參數數據庫的設計及在線率定維護程序模塊的設計與開發等。
2.3水庫控制流域防洪調度決策支持系統
具體內容包括:基于實時采集數據庫、水雨情應用模型庫、參數庫的防洪調度決策支持系統軟件工程設計開發的研究及系統通用性、可靠性、可移植性的研究[2]。
3解決關鍵問題
3.1值班機功能研究
實現實時數據動態顯示的值班圖、值班表功能[3]。值班圖是基于對流域圖的二次開發,實時顯示各測站數據,顯示的時間段可人工交互調整,默認為當日8∶00到次日8∶00數據;值班表是實現以數據表和過程線的方式顯示當日數據。值班圖、值班表數據刷新是以數據觸發方式實現,即只有當數據庫中有最新數據更新時才進行數據刷新。系統設計采用該模式開發既實現了數據實時顯示,又大大降低了數據庫服務器數據處理壓力,避免了系統不必要的計算機資源消耗,提高了系統運行效率和穩定性。
3.2數據信息管理研究
實現數據庫中數據的查詢功能,包括遙測數據和其他參數數據查詢[4]。遙測數據采用用戶交互條件查詢方式,用戶可靈活設置單一查詢條件或進行多條件組合查詢,操作方便、顯示直觀;在參數查詢中實現水庫水位-庫容、水位-面積、水位-輸水洞、發電洞、溢洪道泄量的雙向查詢,并以曲線圖方式顯示特征曲線;實現對遙測雨量數據的統計功能,對降雨數據進行按時段、日、旬、月、年的統計,并以表格方式直觀顯示,統計數據支持報表生成功能。
3.3洪水預報調度研究
實現實時水庫洪水預報調度和模擬水庫洪水預報調度功能,并實現預報調度方案人工交互修正。支持調度方案生成、各種成果圖表的顯示、打印及報表的生成。針對中小型水庫的流域特點分析水文管理歷史資料,為水庫建立水庫洪水預報相關圖;研究開發通用洪水預報模型(蓄滿產流、超滲產流、新安江模型、馬斯京根模型),開發流域匯流單位線制作模型;開發通用洪水調度模型(試算法、龍格庫塔法)。
4小結
該研究成果為中小型水庫水情自動化建設提供了可行、有效、系統的解決方案,對實際工程建設具有較強的指導作用。基于此模式的水情遙測與水文預報、洪水調度系統的建設已陸續在省內多座水庫展開。
5參考文獻
[1] 羅海龍,梁振海,王亞迪.gprs技術在白石水庫水情自動測報系統中的應用[j].現代農業科技,2009(12):293-294.
[2] 劉奇,高永超,何維民.棋盤山水庫水情預報調度系統技術研究[j].現代農業科技,2009(7):258-258,260.
關鍵詞:水調、電調、水庫管理、水資源配置
中圖分類號:TV文獻標識碼: A
1、電調與水調問題探討的意義
隨著社會經濟對電力需求的快速增長與水資源短缺日益突出,新疆高寒地區中型水庫管理調度中電調與水調的矛盾將日益呈現,正確處理電調與水調的關系是確保經濟效益、社會效益和生態效益同意的關鍵。新疆高寒地區中型水庫是整個河道流域防洪體系和水資源充分利用體系的重要組成部分,其中水庫的合理調度運行對水文情況及生態環境的疊加和累計影響深遠。因此一方面,應在深入研究新疆高寒地區中型水庫的防洪作用及對河流生態影響的基礎上,按照“局部服從整體,興利服從防洪和生態,電調服從水調”的原則,研究制定以防洪調度和水量調度為重點的調度方案,充分發揮其社會效益和生態效益。另一方面,應在深入研究防洪風險、工農業供水需求及水資源和水環境為約束,以發電效益為目標的水庫調度方案,合理提高其經濟效益。本文重點從電調與水調的關系出發,探討如何兼顧水調與電調兩者之間的利益關系,以實現電調與水調的雙贏。本文結合大唐呼圖壁石門水電站水庫調度經驗,從實踐和理論分析兩個層次,研究這兩種調度方式的關系。
2、大唐新疆呼圖壁石門水電站基本情況
石門水電站是新疆呼圖壁縣呼圖壁河上游的中型水庫,為多年調節,主要承擔呼圖壁縣105萬畝農業和工業用水、防洪、發電。正常蓄水位1240m,相應庫容7751萬m3,汛限水位1238m,防洪庫容473萬m3,死水位1185m,庫容735萬m3,電站總裝機容量95MW,設計年發電量2億千瓦時,發電最大流量為50m3/s,發電最小流量6 m3/s。
3、水量調度與電力調度的關系影響分析
在水調與電調的關系中,電調的最大目標是利用水能多發電量,并能保障電網的安全、穩定運行。水調則主要關注于水電站水庫的防洪、供水等其它功能,在實際運行中兩者有時會出現矛盾沖突。具體來說:
1)、洪水期
在洪水期,水庫的調度方式相對比較明確,即水庫調度須滿足防洪要求。水電站水庫必須嚴格執行《防洪法》、《水庫大壩安全管理條例》和《水庫調度規程》等法規,首先確保大壩的安全,發電調度服從于防洪調度。
2)枯水期
在枯水期,由于水調與電調的目的不同,電調與水調存在著矛盾沖突。以石門水電站為例,一方面,呼圖壁河上游入庫流量較小,下游多級水庫水量較低需上游水庫放水。本著水資源的公有屬性以及流域水資源統一配置和滿足下游工業用水的原則,上游水庫需通過加大上游徑流下泄量來補水。但另一方面,對于電力部門來說,在枯水期加大流量下放,補償下游水量不足,這會帶來以下幾個方面的問題:(1)為了提高效率,枯水期水電站要維持高水頭運行,降低后期發電耗水率,如果枯水期因加大流量下放,會導致庫水位下降增大發電耗水率,減少發電量;(2)枯期加大下放水量,可能會導致后期作為電網事故備用電站的水庫庫容不足,從而給電網的運行帶來一定的風險;(3)水電站一般在枯水期安排機組檢修,如果要加大流量下放遇機組檢修,會出現不必要的棄水。
由此可見,在電調服從水調原則的前提下,將兩者之間的矛盾沖突減至最低,獲得雙贏,這是一個重要的理論與實踐問題。以下從水調與電調矛盾的集中點,具體分析兩者之間的關系。
3.1水量調度對電站電量的影響
新疆石門水電站水量調度主要發生在枯水季節。由于枯水季節上游來水量減少(1月~5月,9月~12月),石門水庫為滿足下游工農業用水及下游水庫補水需要,將會加大水庫下放水量,嚴重影響了發電耗水率,水庫持續低水位運行。從去年實際運行情況來看耗水率增加0.2,損失電量2000度。
3.2水量調度對機組檢修安排的影響
水電站機組在汛期一般以滿功率發電,以便充分利用洪水資源,減少無效棄水。若此時有檢修,極可能造成棄水。在水量調度期間,如果要求下放流量很大,則為了避免棄水也不宜安排機組檢修。
結合水調和電調矛盾點的分析可知,在枯水期進行的水量調度與電力調度的關系是可以協調的,在實際調度中,要達成電調與水調共贏的局面,就應該做到有法可依,“早預報、早部署”。根據當年的水情預報,制定合理枯水期用水方案,據用水計劃制訂電力調度方案,采用“月計劃、旬涮度、周調整、日跟蹤”的方式,不斷滾動細化優化實施方案。整個調度過程做到合理、有效,兼顧多方利益,完成流域水資源統一管理、優化配置。
4結論
在新疆高寒地區中型水庫水電站以工農業用水為主的水庫調度管理中,電調與水調的關系備受關注。通過前面分析可知,水量調度與電力調度二者的利益是可以兼顧的,通過各相關部門的溝通、協商和充分準備,可以將兩者之間的矛盾沖突減至最低,實現供水與發電效益共贏的目標。因此針對高寒地區水電站水庫調度中水調與電調的關系,提出以下建議:
1)充分準備、多方協商,確保按計劃調度,保證水庫零棄水目標實現
根據水情資料和下游工農業用水情況習性,制定確實可行的調度計劃,將確定的可行性的用水計劃轉化為電量計劃報電力調度部門,按計劃執行電調,電調部門按計劃調度,下游用水單位按計劃合理分配水資源,做到利益兼顧,水資源合理利用,確保零棄水目標實現。
2)按照水量調度需要,合理安排機組檢修時間
電站需在汛前汛后按水量調度情況合理安排機組檢修時間,提高檢修效率,平時應加強設備運行維護檢修工作,提高設備可靠性。
3)提高預報精度,汛后及時回蓄
進行流域水量調度時,在提高水雨情預報的前提下,電站要積極開展汛限水位動態控制方案的研究,局部調整原有發電調度規則,特別是枯水年份的汛前和汛末,在預測洪峰到來前的水位控制和汛后無較大來水的情況下,允許水庫超上調庫線蓄水,以便電站攔蓄洪水發電和蓄水,增加電量。
4)枯水年份,實施流域強制性節水措施
在水資源匱乏的枯水年份,應采取必要的限制供水的措施。為保障農業用水要相關部門制定推行“以水定地”方案的落實,加大節水灌溉技術的推廣和使用,研究制定季節水價調節機制,促進節約用水。加快節水型社會的法律法規體系建設,向節水型社會的轉變。
5)加強水量調度的立法工作