《水文预报与防洪调度》讲义
2012.3
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防洪水库调度
第一节 概 述
在天然河道上修建水库，既可以按照用水部门所规定的用水要求，将枯水年或枯水年组的径流重新分配，又可以利用水库的调蓄作用，将汛期的洪水流量过程，按照人们的需要进行再分配，以达到规划设计水库工程及下游防洪工程的目的，使水库建成后既满足兴利要求，又满足防治洪水灾害的要求。防洪措施一般有以下两方面：
（1）以蓄、滞为主的防洪措施，如水土保持，控制流域面上的径流和泥沙，不使其流失和大量进入河槽。其措施有修建谷坊、塘、堰、植树造林及坡地改梯田等，是一种大面积上大范围的调节径流、保持水土的有效措施。它既有利于防洪，又有利于农业增产。修库蓄洪和滞洪，利用水库库容拦蓄洪水或滞蓄洪水，削减下游河道的洪峰流量，减轻或消除洪水灾害。
（2）以排为主的防洪措施，有筑堤防洪，在我国平原地区河流多采用这种防治措施，即用增加两岸堤防高程方式，提高河槽安全宣泄洪水的能力，有时也可以起到束水攻沙的作用；整治河道，对河道截弯取直及浚深河床，以加大河道过水能力，使水流畅通，水位降低。
水库防洪的任务一般有两方面：①确保大坝安全；②既要确保大坝安全，又要承担下游防洪任务。不论是哪一种防洪任务，均需设置防洪库容（或拦洪库容、调洪库容）。防洪库容与兴利库容的相对位置（图5-1），一般有如下三种状态：
（1）防洪（或调洪）库容在兴利库容上面，即防洪限制水位与正常蓄水位在同一高程（图5-1a）在这种情况下，防洪效益与兴利效益不矛盾，防洪调度比较单一，只要满足防洪任务即可。
（2）防洪（或调洪）库容与兴利库容完全结合，即防洪限制水位在正常蓄水位与死水位之间，防洪高水位与正常蓄水位重合，设计洪水位高于正常蓄水位（图5-1b）。这种形式虽然库容得以充分利用，但防洪效益与兴利效益矛盾较大，防洪调度较为复杂。
图1 拦洪库容位置图
▽1—设计洪水位；▽2—正常蓄水位；▽3—防洪限制水位
▽4—死水位；①—兴利水位；②—拦洪库容
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（3）防洪（或调洪）库容与兴利库容共用一部分（图5-1c），即防洪限制水位在正常蓄水位以下，库容同样得以合理利用，但防洪效益与兴利效益有一定矛盾，防洪调度也较复杂。
为了充分发挥水库的防洪作用及确保大坝安全，每一个水库都应当根据上下游及水库本身的防洪要求、自然条件、洪水特性、工程情况等，拟定合理的防洪调度方式。防洪调度方式的选择是比较复杂的，一般要根据水库至防洪控制点的情况与防洪保护区的情况具体研究处理，是采取固定泄量下泄。还是采用补偿调节的方式或分级防洪调度等。
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第二节 防洪调度
一、 水库下游具有防洪要求的调度方式
（一）固定泄量调度方式
当来水标准不超过下游防洪标准时，按下游允许泄量或分级允许泄量泄水，若判别来水超过下游防洪标准后，即不再满足下游防洪要求，仅考虑水工建筑物自身安全，按其泄洪能力泄水。
在调度运行过程中，如果有些水库由于受水工建筑物消能、振动方面的影响，闸门只能全开，不能局部开启控制泄量，可采用全开部分泄洪设备来控制泄量。当来水超过下游防洪标准后，全开所有泄洪设备泄洪。
固定泄量调度方式主要适用于水库距防洪控制点很近，区间流量较小的情况。 （二）补偿调度
水库放水与区间洪水有机配合，当区间洪水大时，水库少泄洪，区间洪水小时，水库多泄洪，使两者之和不超过防洪控制点的允许泄量。这种调度方式要求水库泄水到达防洪控制点的传播时间小于（至少等于）区间洪水的集流时间或预见期。如果上述传播大于区间洪水的集流时间或预报预见期时，一旦知道区间发生大洪水时，水库再减少泄量已来不及了。此外，对区间洪水预报的精度要求较高，而且要及时提供给水库，便于水库控制泄量。
这种补偿调度方式适用于水库距防洪控制点有一定距离，区间洪水较大的情况。 （三）经验调度
当水库至防洪控制点区间集流面积较大，而水文预报在预见期、预报精度等方面满足不了上述补偿调度要求时，往往要采取一些经验性的调度方式来满足下游一定的防洪要求。 二、 确保大坝安全调度方式
当水库承担有下游防洪任务时，在防洪调度中，在来水不超过下游防洪标准时，应保证下游防洪安全。当洪水超过下游防洪标准后，且在大坝设计标准，校核标准范围内，应确保大坝安全，因此，在防洪调度中，首先要判别在什么情况下应保下游，什么情况下应保大坝，又在什么情况下需要启用非常溢洪道。
（一）判别条件的选择
判别方式的优劣在于能否正确判别洪水，使各级防洪安全能得到可靠保证，合理考虑决策时间，便于控制运行，而且在确保各级防洪安全的前提下，使防洪库容及调洪库容较小，以提高发电、灌溉等兴利效益。
判别方式一般有“库水位判别”、“入库流量判别”以及库水位与入库流量相合的“峰前
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蓄水量判别”，下面分别介绍。
（1）用库水位进行判别。用各种频率洪水进行调洪求得最高库水位来判别洪水达到什么标准。这种方法比较可靠，一般不会出现未达标准而加大泄量或敞泄的情况，但在泄洪时机的掌控上，就显得滞后一些。因此，这种方法多适用于防洪库容较大，且调洪结果主要决定于洪水总量的情况。
（2）以入库流量作为判别条件。以各种频率的洪峰流量作为判别洪水是否超过标准。这种方法比起用库水位作为判别条件来说，泄水要早，因而所需防洪库容相对较小。但当判别失误，将造成较大损失。因此，该法一般适用于调洪库容很小，以及调洪最高水位主要受洪峰流量决定的水库，或者洪水峰量关系较好的水库。否则失误的可能性就较大。
（3）用“峰前蓄水量”作为判别条件。峰前蓄水量系指上述两判别条件相结合的方法。
即将防洪库容V分为V1与V2两部分，V1指峰前蓄水量，V2为峰后蓄水量。若防洪库容V为相应于某一洪水频率的水
Q，q（m3/s） 库蓄水量，则V1相应于该频率洪水的峰
ν1 ν2 前蓄水量，V2相应于该频率洪水的峰后蓄水量，如图5-2所示。也就是考虑洪水
q 时间(τ)
的持续性，当入库流量出现洪峰Q，前段系按q泄水，水库蓄水V1后，相继有退
图5-2 峰前、后蓄水量图
水水量入库，相应蓄水V2。因此，如果选择具有足够可靠性的洪水典型，在已知峰前蓄水V1情况下，就可以判断洪水是否超过标准。只要慎
重分析、考虑各有关因素，此法比较可靠，且所需防洪库容也较小。
至于各水库采用什么判别条件，应结合本水库的具体分析。 （二）非常泄洪设施的标准与启用条件
非常运用洪水标准的下限值根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》中表5的规定运用，表5摘录于下。
建 筑 物 级 别 不同坝型的枢纽工程 1 2 3 4 5 洪 水 重 现 期（年） 混凝土坝、浆砌石坝和其他水工建筑物
5000 1000 500 300 200 5