水库联合调度综合防洪兴利方案

凡是水库都有本身防洪安全的问题，有时水库还担负下游河道或地区的一种或多种防洪任务。这些防洪任务之间以及水库兴利与防洪之间一般都存在着矛盾。这种矛盾的解决也是综合利用水库在调度方面的一个重要技术问题；实质上仍属于水库多级调度的范畴。只是防洪问题要求水库有足够的腾空库容，因此防洪调度曲线在水库调度图上构成了某些“禁区”，一旦水库水位处在这个禁区内，便意味着水库处于防洪状态或水库对下游某一级防洪任务处于防洪运用状态。

一、防洪调度线及汛期限制水位

在第十二章中介绍过为大坝安全泄洪水库防洪调度线的绘制方法。对综合利用水库来说，往往还有下游防洪任务，此时防洪调度线的绘制方法基本类同，说明如下。

图14-5　设计洪水过程线及防洪调度线示意

假定按下游防洪标准已拟定出几条设计洪水过程线，其中一条如图14-5所示。现按第十三章所述调洪演算方法，在已知下游安全泄量q安条件下，由水库设计洪水开始逆时序作防洪调节计算，其成果如图14-5所示的库位过程线。对应于不同典型设计洪水过程线的库位过程线画一条下包线，或偏安全的最大腾空库位线，这就是防洪调度线。对于不同时期的不同设计洪水过程，均可按此类似方法求得各自相应的防洪调度线。图14-5所示的库位过程线ab仅为对一条设计洪水过程线按等流量（削平头法）调洪所得。并假设水库防洪高水位已由库区水位限制要求所规定。若洪水最迟的发生时刻在c点的位置，且各时段设计洪水过程线不变（指汛期未分期时），则可将ab线向右平行移动至cd线；acd即为所求的近似防洪调度线。其ac段为水平线，表示整个汛期水位不允许超过此水位，称汛期（防洪）限制水位。图中f点为洪水最早开始日期，由此点还可逆向作出汛初防洪迫降线，如第十二章中所述。由防洪限制水位到防洪高水位间的库容为防洪库容；由此水位到正常蓄水位间的库容为防洪与兴利共用的库容。称为结合库容。以下将着重说明此库容在防洪兴利联合调度中的作用。

二、防洪兴利联合调度图

如将防洪调度线和上述多级兴利调度线画在一张图上（见图14-6），便成为防洪兴利联合调度图。按兴利与防洪调度线之间的关系，可分为以下三种情况：

第一种情况，如图14-6（a）所示。防洪与兴利调度线相交，构成一个矛盾的调度区[见图14-6（a）中阴影线部分]。按兴利要求，蓄水位落到这一区域就应按调节流量供水，以便水库汛末能蓄满；但按防洪要求，则应加大泄量，以便腾空水库到防洪限制水位和防洪调度线的位置上。要解决这一矛盾，只有降低兴利要求或降低防洪设计标准，以便减少防洪库容V防或减少兴利库容V兴，否则要加大总库容。

第二种情况，如图14-6（b）所示。两种调度线不相交，不产生矛盾，但防洪与兴利共用的结合库容V结较小，总库容设计偏大，增加了不必要的投资。这时，可以考虑降低防洪限制水位，直至与兴利调度线相切，这样就可减少防洪兴利的总库容。

图14-6　防洪兴利联合调度图

第三种情况，如图14-6（c）所示。两种调度线相切于洪水发生的最迟临界时刻tk在同时满足防洪与兴利要求情况下，这是最经济合理的设计。这时结合库容V结利用最充分。因此，可以按此条件，根据洪水发生的最迟临界时刻tk确定防限制水位Z限。

需要指出的是：防洪与兴利在调度上或使用库容上的结合是有条件的。首先，洪水发生的时刻及其大小应有一定的规律性。若洪水在全年发生的可能性都一样，即不存在临界时刻tk，则不可能产生结合库容V结，因这时全年都需要留有一定的防洪库容，而防洪调度线将为一条贯穿全年的直线或折线。其次，泄洪设备必须是有闸门控制的，以保证汛前或汛初库水位可以低于正常蓄水位。相反，在无闸门等泄洪设备的情况下，防洪库容只可能与兴利库容分开，这时溢洪堰顶高程必须同正常蓄水位相齐平。

三、分期洪水调节（及分期防洪限制水位）问题简述(www.xing528.com)

对于有些河流，具有比较明显的前后期洪水规律，或下游河道允许泄量不同时期有不同的要求，则防洪库容就可以前后不同，其汛期限制水位前后期就不一样。如浙江省沿海地区有两种不同成因的洪水，4～6月一般为梅雨期，7～9月一般为台风型的洪水。东南沿海地区台风型洪水比梅雨季洪水大，而在其西部近内陆地区则相反，所以考虑分期洪水很有好处，可以设置两个汛期限制水位，和根据前后两期设计洪水绘出两条防洪调度线（见图14-7）。换言之，即根据前期设计洪水求得防洪库容V防1和相应的防洪限制水位Z限1，又根据后期设计洪水求出防洪库容V防2和相应的防洪限制水位Z限2。图中tk1、tk2分别为前后期洪水最迟发生时刻，可从历年洪水资料中分析得出。

这种计算的好处是，若后期防洪库容较小，其汛期限制水位可高一些，于兴利有利。若前期所需防洪库容较小，则前期可少留防洪库容，对兴利也有好处。

上述分期洪水和分级防洪限制水位的处理办法，带有一定的经验性，因为在洪水分期出现时，总的防洪破坏概率究竟为多少，是否恰好满足所要求的防洪设计标准，此法并未明确回答。

调度图是根据主要用水部门要求编制的面对其他方面的要求也应适当的考虑和满足。

1.环境因素对水库调度的要求

水库修建带来巨大的经济效益的同时也将对环境产生相当大的影响，这些影响，如第十章第六节所述，是多方面的，如水库淤积，下游河道冲刷，水温变化对气候和对冰冻的影响，对鱼类及水生物的影响，以及蓄水对地震的影响等等。因此是研究如何通过水库调度来改善环境，改善河流水质及消除由于修建水库带来的种种消极影响。

2.工业城市供水对水库调度的要求

我国目前工业及城市用水水平比起发达国家来还很低，随着工业的发展及人民生活水平的提高，用水量必将大大增加。工业及城市供水的特点是保证程度较高，一般要求保证率在95%以上，同时对水质的要求也相当高。

3.控制泥沙淤积对水库的要求

水库不断淤积会使回水不断上延，引起上游地区淹没、浸没及盐碱化等问题。泥沙进入水轮机和渠道，将引起水轮机零件磨损及渠道淤积。水库淤积作为一种自然现象无法避免，但可通过水库调度，诸如蓄清排浑，异重流排沙，局部冲沙等方法以减少水库淤积。

4.防凌对水库调度的要求

图14-7　分期防洪调度线示意图

凌汛是特定环境在一定气温条件下北方寒带河流春秋季所发生的淌凌和拥水现象，一般出现在封冻前和开冻初期。在封河形成过程，因河床阻力增大，而使水位抬高造成淹没，或因各河段解冻期时间不一（河流若南北向更易发生）使未开冻河段严重阻水，形成冰坝，发生凌灾，这些问题一般可以通过上游水库调度以减轻甚至避免局部冰塞引起的凌灾。

绘制成调度图后要做合理性分析，一般用长系列操作以检查兴利调度的情况，如供水破坏情况（包括发电保证率），水资源利用程度（弃水多少），库水位持续情况（上游通航影响）及汛期预想出力受阻情况（低水头电站）等，是否满足设计要求，不然可修正调度线，再进行长系列操作以达到设计要求。