塑贾鱼自鱼坐坐鏖送坐童塑羹盔坐型里亟塞±4 51河南省白龟山水库洪水资源最大化利用研究魏水平”田庆贺田力( 河南省平顶山市白龟山水库管理局平顶山4 6 7 0 3 1 )搞要针对白龟山水库设计应用汛限水位“静态控制法”所造成洪水资源浪费问题，和上游昭平台水库为多年调节水库，防洪库客较大，补偿作用较大的事窑，重点研究白龟山水库汛限水位设计与运用理论、方法，为建立汛限水位设计与控制的新理惫和充分利用洪水资源奠定基础关键词洪水瓷源汛限水位风险效益白龟山水库是淮河流域沙颖河水系沙河干流上的一座大( 2 ) 型年调节水库控制流域面积2 7 4 0 k m 2 ，总库容9 ．2 2 ×1 0 8 m 3 ，兴利库容2 ．3 6 x 1 0 8 m 3 ，设计汛限水位1 0 2 m ．相应库容2 ．4 ×1 0 8 m 3 随着社会经济发展，城市生活和工业用水量不断增长，目前年用水量已达I ．3 ×1 0 8 I l l 3 ，加上农业用水量0 ．8 ×1 0 8 I n 3 ，兴利用水已日趋紧张而在过去的4 5 年调度工作中，往往是汛期大量弃水，汛末不能蓄到兴利水位，导致兴利用水不足针对这种情况，白龟山水库管理局投入大量精力研究如何使洪水资源达到最大化利用，从而满足各用水单位的需求。
经长期的调度实践，要使洪水资源达到最大化利用，除加强计划供水外，关键措施是在保证水库安全前提下，提高兴利水位一、白龟山水库汛限水位设计与应用存在的主要问题现在白龟山水库汛限水位设计与应用存在的主要问题有以下两个方面 I ) 原规划设计的洪水调度方式( 即泄流方式) 不考虑洪水预报或降雨预报，调节计算不同标准设计洪水时，只用库水位作为判断洪水发生的标准和改变泄流量的指标由此形成“前期泄流偏少、后期泄流偏大、库水位偏高”的调洪结果，不仅设计的汛限水位“偏低”，并且与实时预报调度脱节 2 ) 目前的洪水实时调度中严格按照设计的汛限水位控制，即所谓的“静态控制法”实时洪水调度中，不管当时实际与预报的水雨情如何，只要库水位超过汛限水位便要弃水．致使一些年份形成“汛期弃水，汛后不能蓄至兴利蓄水位”的局面( 见表1 ) ，洪水资源浪费很大如1 9 7 6 年汛表1最大可利用弃水量分析裹汛期奔水量l o 月1 日水位至1 0 3 m汛期弃水量l O 月1 日水位至1 0 3 m年份可利用弃水量年份可利用弃水量( 1 n 6 m 3 )( m )( 1 0 6r n 3 )( 】0 6 m 3 )( 】0 6 m 3 )2 0 0 21 3 85 71 0 1 ．5 19 1 ．1 71 9 8 82 1 3O g1 0 2 ．7 81 2 ．8 32 0 0 l1 9 95 51 0 1 ．0 31 15 ．7 91 9 8 51 0 8 ．1 61 0 2 ．2 94 1 ．7 12 0 0 01 5 2 65 I1 0 I1 5] 0 9 ．8 11 9 7 64 2 2 3 71 0 1 ．7 07 1 ．7 01 9 9 9l5 3 8 19 9 ．9 0( 1 653 5 )1 9 7 31 3 1 ．9 41 0 20 94 i 3 81 9 8 93 5 5 ．1 91 0 2 ．7 01 79 0魏水平，河南省平顶山市白龟山水库管理局，工程师+ 从事求情调度工作4 5 2 ±△选造塞!期弃水量4 2 2 ．3 7 ×1 0 6 “f ，汛后( 1 0 月1 日) 水库仅菁到L 0 1 ．7 I n ，比兴利库容少7 1 ．7 ×1 0 6 m s 之后遭遇连续枯水年，其中19 7 7 年和I9 7 8 年库水位接近死水位。
因此需要充分利用气象部门的预报产品、报凋度系统等，研究汛限水位动态控制方法，水库的气象云图分析系统、水雨情遥测系统、洪水预充分利用洪水资源二、自龟山水库汛限水位设计与运用研究的主要内容和方法针对目前白龟山水库汛限水位设计与运用中存在的问题，基于当前研究应用的新方法所取得的成果，从防洪安全与合理利用洪水资源两个基本目标出发，积极慎重地利用水文与气象预报已取得的成果，研究提出白龟山水库汛限水位设计与控制的新理论和新方法研究的主要内容包括以F 几项 1 ) 基于水库洪水自动遥测与预报系统进行精度和稳定性分析，研究水库洪水预报调度规划方法，选择可行的预报调度方式和净雨判断指标 2 ) 进行汛限水位动态控制的必要性分析，主要分析洪水资源可利用量 3 ) 进行将实时洪水预报和降雨预报应用于汛限水位动态控制中的可行性研究 4 ) 进行汛限水位极限允许动态控制范围研究 5 ) 进行汛限水位动态控制方法研究，主要研究预泄能力约束法和汛限水位动态控制综合信息推理模式等方法 6 ) 进行汛限水位动态控制的风险和效益分析，确定汛限水位动态控制的安全、经济、合理的实施方案，开发可操作的应用软件，与现有的洪水调度系统相连接。
研究的基本方法有以下几种 1 ) 水库洪水预报调度方式在文献[ 1 ] 、E 4 ] 的基础上，选择预报累计净雨和实际入库流量做为主要的判断指标，调节安全复核的各种频率洪水过程或调节设计净雨预报的洪水过程，设计新的汛限水位，并用建库后的实际大洪水模拟调度成果检验新方法 2 ) 洪水资源可利用量分析采用两种方法：一是传统的长系列兴利调节时历法；二是洪水与枯水长系列连续调节法 3 ) 洪水预报及降雨预报精度分析方法依据水利部颁发的中华人民共和国行业标准《水文情报预报规范》( s i 2 5 0 - - 2 0 0 0 ) ．分析正在应用的洪水预报方案精度考虑到气象部门近年来降雨预报理论水平的提高及先进技术与工具的引用，借鉴文献E 8 、[ 3 ] 、F 4 ] 分析的预报精度方法，除应用气象部门传统的正确率指标评价其预报精度外，还要统计分析未来2 4 h 不同量级降雨预报的实际降雨频率分布律，分析其可利用程度 4 ) 汛限水位动态控制极限允许范围的确定方法采用预蓄、预泄能力约束法、预报调度方式推求法、考虑年内洪水统计特征变化规律的汛期极限允许起调水位约束法和满足供水量及保证率约束等方法．分别推求极限允许动态控制汛跟水位值，然后应用上下包线法确定汛限水位极限允许动态控制范围。
5 ) 汛限水位动态控制方法在文献[ 1 ] 、[ 4 ] 综合信息推理模式法和预泄能力约束法的研究基础上，主要应用文献E 5 ] 采用的多维逻辑推理原理建模，参考个别水库初步研究成果，结合多年调度经验，建立适合于本库的模式与算法，并编制相应的实时动态控制汛限水位操作软件 6 ) 汛限水位动态控制的效益在效益分析选择方案时，以原设计上下游防洪安全指标及供水保证率为约束，以供水量最大为目标效益分析采用变时段长系列调节法( 洪水期按时段，非汛期按旬或月凋节计算) 、洪水与枯水长系列连续调节计算法 7 ) 汛限水位动态控制风险分析基于统计学原理，应用条件频率描述预报误差造成的风险 墅童鱼自鱼些垄鏖塞查童婆爨盔坦型旦鲤塞14 5 3三、降雨预报信息可利用于实时预报调度的可行性分析1 ．降雨预报信息利用于“汛限水位动忿控制”的关键时期分析通过分析白龟山水库建库正常运行以来的洪水特征町以看出，每发生一场大洪水，水库从最高水位( 高于兴利蓄水位) 的下降时期，是利用降雨预报信息“动态控制汛限水位”的关键时期2 ．关键时期利用降雨预报信息的可行性分析( 1 ) 分析依据的降雨资料 2 ) “考虑降雨预报误差”的调度起用条件：当水位降为拟定的动态控制汛限水位上限值】0 3 m( 兴利蓄水位) 时．虽溢洪道闸门已关闭，但仍用底孔泄流，其出流量为5 0 m 3 ／s A R ) ( ％) 名称 ①2 0预撮净雨相对误差△R h( r a m )②37 ．22 661 02准确修正的2 0 0 0 年一遇杼流深R 。
一％+ △R P “( r a m )③8 5 3 ．28 4 268 2 6 ．2调洪最高水位z ‘m )④1 0 9 { ’8o ．9 5 ) ，净雨( 洪量) 预报项目的精度等级属于甲等，可用于发布正式预报预报误差对“汛限水位动态控制”影响较少，是可用的 2 ) 各级气象部门灾害性天气预报服务产品是可利用的，尤其是水库特大暴雨成因系统，台风路径无漏报平顶山地区气象台五个预报量级对应的实际值经验频率分布属于偏态型对于“无雨预报”，实际无雨的概率近8 8 ．6 ％，发生小雨及以上量级降雨的频率约为1 1 ．4 ％一发生中雨及以上量级降雨的频率约为2 ．7 ％，发生大雨致以上量级降雨的频率约为0 ．2 ％从以上分析可得出“无雨预报”和实际发生中雨及以上量级降雨的可能性很小的信息，此时可控制水库汛限水位在动态控制范围的上限对于“小雨预报”，实际发生小雨及以下量级降雨的频率约为8 8 ．2 ％发生中雨及以上量级降雨的频率约为1 1 ．8 ％，发生大雨及以上量级降雨的频率约为1 ．8 ％，发生暴雨及以上量级降雨的频率约为0 ．9 ％从而可得到发生大雨及以上量级降雨的可能性很小的信息，这时可控制水库汛限水位在动态控制范围的中偏上位置。
平顶山地区气象台未来2 4 h 无雨和小雨预报信息是可以利用的2 ．洪水总量预报与退水期是汛限水位动态控制的条件及关键时期( 1 ) 当“面l 临时刻水位的库容”与“未来预报的入库总水量扣除正常消耗量的余量”之和“超过汛限水位动态控制范围的下限水位”，且水库闸门具有控制能力时，水库便具备汛限水位动态控4 5 6 ±△选逭塞!制的条件对洪量起控制作用的水库，研究提高洪水产流预报方案和退水量预报精度最为重要 2 ) 从防洪安全与必利蓄水两方面考虑，提及“汛限水位动态控制”的关键时间是在洪水的退水时期3 ．考虑预报的调度方式是安全可行的采用预报净雨及实际入库流量作为判据的预报调度方式，当汛限水位抬至1 0 2 ．6 m ，5 ％频率洪水下游组合流量小于下游安全泄量6 0 0 m 3 ／s 2 ％频率洪水下游组合流量小于下游安全泄量3 0 0 0 m 3 ／s ；0 ．0 5 ％校核标准洪水的最高水位低于1 0 9 ．5 6 m 由此说明上、下游防洪及水库大坝都是安全的4 ．汛限水位动态控制的兴利效益很大而防洪风险无增( 1 ) 主汛期极限允许起调水位的下限为1 0 2 m ，上限为1 0 2 ．6 m ，风险率没有增加，仍可保持除险加固后的水库及上、下游防洪安全。
2 ) 通过效益分析说明，效益增量最敏感的因素不是“后汛期汛限水位”，而是“主汛期汛限水位”，主汛期控制在1 0 2 m 或1 0 2 ．6 m ．其兴利效益相差较大 3 ) 从防洪安全的角度，若汛期不分期，如果汛期限制水位由1 0 2 m 提高到1 0 2 ．6 m ( 增加库容3 5 ．9 ×1 0 6 1 3 1 3 ) ，工业民用供水保证率在9 6 ．8 ％时，可减少弃水2 6 ×1 0 6 m 3 ／年．较原计划1 1 8 ×1 0 e 1 T 1 3 ／年增加2 0 ×1 0 6 m 3 ／年( 差值部分可用于增加农业灌溉用水) ，工业民用供水量可达到1 3 8 ×1 0 6 m 3 ／年若汛期分两期，当主汛限水位抬高至1 0 2 ．6 m ，后汛限水位至1 0 3 m ( 兴利蓄水位) 时，在工业民用供水保证率不低于9 6 ．8 ％的情况下．使工业民用供水量增加至1 4 0 ×1 0 6 1 T 1 3 ／年．较原计划1 1 8×1 0 6 m 3 ／年增加2 2 ×1 0 6 m 3 ／年，增效很显著 4 ) 建议试用考虑未来2 4 h 降雨预报的汛限水位动态控制方案，即“接到大雨以上量级降雨预报，主汛期汛限水位由预蓄的1 0 2 ．6 m 降至] 0 2 m ．后汛期汛限水位由预蓄的1 0 3 m 降至1 0 2 ．6 m ”，白龟山水库的城市供水效益不变，且比不计降雨预报方案偏安全。
参考文献[ 1 ]大连理工大学，国家防。