《汛限水位動態(tài)控制》PPT課件.ppt

隨 著 社 會 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 ， 水 的 供 需 矛 盾 日 益 加 劇 ， 人們 水 庫 的 防 洪 安 全 與 供 水 保 障 提 出 了 更 高 的 要 求 。 在 確保 水 庫 安 全 的 前 提 下 ， 科 學(xué) 地 設(shè) 計 和 運 行 汛 限 水 位 ， 合理 地 利 用 水 庫 防 洪 與 興 利 的 重 疊 庫 容 ， 是 提 高 洪 水 資 源和 水 能 資 源 的 利 用 率 ， 發(fā) 揮 水 庫 綜 合 利 用 效 益 ， 緩 解 我國 水 資 源 供 需 矛 盾 的 有 效 手 段 之 一 。 （ 1） 新 中 國 成 立 初 期 ， 一 批 大 型 水 庫 建 成 ， 但 由 于 全 汛 期洪 水 資 料 樣 本 容 量 小 ， 加 上 當(dāng) 時 的 人 口 少 ， 經(jīng) 濟 不 發(fā) 達(dá) ，用 水 水 平 低 ， 污 染 較 輕 ， 水 的 供 需 矛 盾 不 突 出 。 因 此 ， 全汛 期 都 是 設(shè) 計 一 個 固 定 的 汛 期 限 制 水 位 值 。 20世 紀(jì) 50年 代 末 開 始 ， 我 國 許 多 大 型 有 調(diào) 節(jié) 性 能 的 水 庫， 為 防 止 汛 期 棄 水 ， 汛 后 盡 量 蓄 到 正 常 蓄 水 位 ， 防 止 洪 水 與水 能 資 源 的 浪 費 ， 逐 步 采 用將 全 汛 期 劃 分 為 兩 期 、 三 期 、 五 期 ， 甚 至 一 日 一 個 汛水 位 值 ， 從 一 定 程 度 上提 高 了 水 資 源 和 水 能 資 源 的 利 用 率 。 依 據(jù) 歷 史 水 文 氣 象 資 料 ， 在 歷 史 重演 的 假 定 下 ， 依 據(jù) 數(shù) 理 統(tǒng) 計 原 理 設(shè) 計 汛 限 水 位 ， 按 照 法 定 要求 控 制 水 庫 ， 并 沒 有 考 慮 在 實 時 調(diào) 度 中 利 用 實 測 資 料 或 預(yù) 報的 水 文 氣 象 信 息 。 即 使 面 臨 時 刻 晴 空 萬 里 ， 也 要 控 制 汛 限 水位 值 不 超 過 設(shè) 計 的 定 期 定 值 ， 以 時 刻 防 止 遭 遇 下 游 防 洪 標(biāo) 準(zhǔn)或 水 庫 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) 洪 水 。 所 以 對 全 汛 期 或 主 汛 期 只 發(fā) 生 一 兩 次較 大 洪 水 的 水 庫 而 言 ， 往 往 主 汛 期 抓 不 住 時 機 蓄 水 ， 即 便 后汛 期 設(shè) 計 汛 限 水 位 允 許 抬 高 ， 也 無 水 可 蓄 。利 用 洪 水 退 水 余 量 超 蓄 ， 但 為防 洪 安 全 ， 在 下 次 洪 水 起 長 前 必 須 降 回 批 復(fù) 的 定 期 汛 限 水位 值 。 按 照 設(shè) 計 與 運 用 所 依 據(jù) 的 信 息 類 型 和 實 時 控 制 的 理 念與 原 則 ， 汛 限 水 位 控 制 基 本 理 論 分 為 兩 大 類 。 依 據(jù) 歷 史 資 料 設(shè) 計 出 汛 限 水 位固 定 值 ， 且 要 求 實 時 運 用 中 嚴(yán) 格 按 照 設(shè) 計 值 控 制 。 依 據(jù) 歷 史 洪 水 資 料 及 其 隨 機 性 假 定 ， 用 統(tǒng) 計 學(xué) 方 法 推 求全 汛 期 設(shè) 計 洪 水 ， 用 不 考 慮 預(yù) 報 的 調(diào) 洪 方 式 調(diào) 節(jié) 計 算 得 出汛 期 限 制 水 位 ， 運 行 中 嚴(yán) 格 按 照 此 值 及 相 應(yīng) 的 調(diào) 洪 方 式 控制 ， 整 個 汛 期 采 用 一 個 汛 限 水 位 控 制 值 。 本 方 法 按 照 現(xiàn) 行 的 規(guī) 范 設(shè) 計 與 防 洪 法 運 行 。 （ 2）依 據(jù) 汛 期 不 同 時 段 的 洪 水 特 征 的 明 顯 差 別 與 規(guī) 律 ， 基 于成 因 與 統(tǒng) 計 分 析 確 定 汛 期 分 期 ， 各 分 期 仍 用 上 述 的 計 算 方法 求 得 相 應(yīng) 的 限 制 水 位 ， 運 行 中 嚴(yán) 格 按 照 分 期 設(shè) 計 值 及 相應(yīng) 的 調(diào) 洪 方 式 控 制 。 本 方 法 也 是 現(xiàn) 行 的 規(guī) 范 設(shè) 計 ， 通 常 將 汛 期 限 制 水 位 分 二三 期 。 基 于 汛 期 的 模 糊 描 述 或 暴 雨 量 級 升 降 連 續(xù) 變 化 的 統(tǒng) 計 規(guī)律 ， 應(yīng) 用 滑 動 平 均 法 或 按 照 汛 期 的 隸 屬 程 度 預(yù) 留 防 洪 庫 容， 并 換 算 出 逐 日 或 旬 控 制 的 汛 限 水 位 值 ， 即 水 位 以 日 或 者旬 進 行 變 化 。 盡 管 這 種 方 法 設(shè) 計 的 汛 限 水 位 值 隨 時 間 變 動 ， 但 是 面 臨時 刻 控 制 的 值 仍 是 設(shè) 計 是 給 定 ， 運 行 方 式 與 原 設(shè) 計 相 同 ，但 可 認(rèn) 作 是 動 態(tài) 控 制 的 雛 形 。 設(shè) 計 洪 水 仍 采 用 上 述 方 法 推 求 ， 但 調(diào) 洪 方 式 考 慮 了 洪 水預(yù) 報 信 息 ， 根 據(jù) 預(yù) 報 洪 水 提 前 判 斷 發(fā) 生 洪 水 的 量 級 ， 需 要 的防 洪 庫 容 可 減 少 ， 可 提 前 預(yù) 泄 洪 ， 因 此 可 抬 高 汛 限 水 位 。 對 于 運 行 多 年 且 洪 水 預(yù) 報 精 度 較 高 、 預(yù) 見 期 較 長 的 水 庫， 在 設(shè) 計 洪 水 及 其 特 征 值 復(fù) 核 是 ， 可 用 本 方 法 。 。 預(yù) 蓄 預(yù) 泄 法 關(guān) 鍵 ： 預(yù) 報 精 度 、 有 效 預(yù) 見 期 、 泄 流 能 力 、 入 庫 流 量 、 供 水 關(guān) 鍵 ： 洪 水 降 雨 預(yù) 報 、 實 時 水 雨 工 情 、 運 行 多 年 、 歷 史 洪 水 、預(yù) 報 精 度 高 ， 經(jīng) 驗 豐 富 關(guān) 鍵 ： 洪 水 預(yù) 報 精 度 高 ， 運 行 穩(wěn) 定 、 綜 合 信 息 推 理 模 式 法 表 ， 操 作 簡 單 ， 便 于 應(yīng) 用 必 要 性 和 可 行 性 分 析 是 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 的 重 要 環(huán) 節(jié) 之 一 ，因 為 對 汛 期 限 制 水 位 進 行 動 態(tài) 控 制 ， 本 身 存 在 一 定 的 風(fēng) 險 ，而 且 需 要 國 家 防 總 的 批 準(zhǔn) ， 如 果 不 需 要 進 行 動 態(tài) 控 制 就 能夠 滿 足 社 會 生 產(chǎn) 各 方 面 需 求 ， 那 自 然 沒 必 要 進 行 動 態(tài) 控 制 ；同 時 ， 在 滿 足 必 要 性 的 基 礎(chǔ) 上 ， 還 要 分 析 區(qū) 域 的 降 雨 產(chǎn) 品 、預(yù) 報 產(chǎn) 品 等 是 否 能 夠 滿 足 動 態(tài) 控 制 的 要 求 。必 要 性 和 可 行 性 分 析 水 庫 基 本 狀 況 分 析 主 要 分 析 水 庫 工 程 現(xiàn) 狀 、 上 下 游 河 道 防 洪 能 力 、 上 下 游防 洪 要 求 ， 分 析 水 庫 管 理 機 構(gòu) 、 技 術(shù) 力 量 和 管 理 水 平 ，分 析 水 庫 水 雨 情 測 報 、 洪 水 預(yù) 報 調(diào) 度 、 通 訊 等 系 統(tǒng) 建 設(shè)運 行 情 況 ， 分 析 設(shè) 計 洪 水 及 汛 限 水 位 復(fù) 核 情 況 ， 分 析 水庫 降 雨 、 洪 水 預(yù) 報 和 實 時 調(diào) 度 水 平 等 。汛 期 分 期 、 分 期 設(shè) 計 洪 水 及 分 期 汛 限 水 位 設(shè) 計 與 運 用 情況 分 析 依 據(jù) 水 庫 控 制 流 域 及 其 附 近 地 區(qū) 的 長 系 列 日 降 水 量 資 料和 長 系 列 旬 平 均 降 水 量 資 料 ， 水 庫 控 制 流 域 暴 雨 洪 水 的時 程 變 化 統(tǒng) 計 規(guī) 律 ， 水 庫 控 制 流 域 所 在 氣 候 區(qū) 暴 雨 形 成的 氣 候 特 征 和 環(huán) 流 背 景 以 及 典 型 暴 雨 洪 水 （ 包 括 氣 候 成因 、 降 雨 特 性 和 洪 水 特 性 ） 資 料 ， 研 究 確 定 汛 期 分 期 方案 ， 并 進 行 分 期 設(shè) 計 洪 水 計 算 ， 確 定 分 期 汛 限 水 位 。 最后 對 分 期 設(shè) 計 洪 水 及 分 期 汛 限 水 位 設(shè) 計 作 合 理 性 分 析 。必 要 性 和 可 行 性 分 析 的 主 要 內(nèi) 容 水 庫 所 在 地 區(qū) 和 流 域 自 然 、 經(jīng) 濟 、 社 會 及 水 資 源 與 水 能供 需 情 況 分 析 主 要 分 析 水 庫 相 關(guān) 區(qū) 域 社 會 經(jīng) 濟 發(fā) 展 對 水 資 源 、 水 能 供給 及 防 洪 保 護 要 求 ， 分 析 水 庫 水 資 源 供 給 和 水 能 出 力 現(xiàn) 狀 ，分 析 水 庫 汛 期 分 期 控 制 以 來 來 水 、 棄 水 及 洪 水 資 源 利 用 情 況 ，定 量 分 析 尚 有 洪 水 水 資 源 （ 或 水 能 資 源 ） 的 利 用 潛 力 。洪 水 預(yù) 報 成 果 、 降 水 預(yù) 報 信 息 可 利 用 性 分 析 這 是 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 方 法 可 行 的 關(guān) 鍵 。 主 要 分 析 洪 水預(yù) 報 精 度 、 確 定 其 誤 差 分 布 規(guī) 律 等 ， 研 究 提 出 預(yù) 報 誤 差 的 彌補 措 施 。 分 析 區(qū) 域 性 降 雨 預(yù) 報 產(chǎn) 品 可 利 用 水 平 、 確 定 降 雨 預(yù)報 的 實 際 降 水 概 率 分 布 規(guī) 律 及 預(yù) 報 誤 差 的 彌 補 措 施 。 評 價 水庫 實 時 降 雨 自 動 遙 測 、 洪 水 預(yù) 報 調(diào) 度 系 統(tǒng) 運 行 的 穩(wěn) 定 性 和 可靠 性 ， 最 后 綜 合 分 析 降 水 預(yù) 報 、 洪 水 預(yù) 報 成 果 的 可 利 用 性 。 必 要 性 和 可 行 性 分 析 的 主 要 內(nèi) 容 利 用 降 雨 預(yù) 報 信 息 的 可 行 性降 雨 預(yù) 報 信 息 應(yīng) 用 于 實 時 預(yù) 報 調(diào) 度 的 條 件 分 析降 雨 預(yù) 報 信 息 應(yīng) 用 于 實 時 預(yù) 報 調(diào) 度 的 基 本 條 件 分 析臺 汛 期 “ 未 來 降 雨 多 大 ？ ” ， 氣 象 部 門 不 能 提 供 “ 未 來 降 雨多 大 ” 的 準(zhǔn) 確 量 值 預(yù) 報 信 息 。目 前 的 降 雨 量 預(yù) 報 水 平 能 否 應(yīng) 用 ， 需 要 結(jié) 合 水 庫 調(diào) 度 情 況 作具 體 研 究 。 不 同 設(shè) 計 頻 率 洪 水 折 合 可 抗 御 降 雨 量 ， 可 歸 納 出降 雨 預(yù) 報 信 息 可 應(yīng) 用 于 實 時 預(yù) 報 調(diào) 度 的 基 本 條 件 。 利 用 降 雨 預(yù) 報 信 息 的 可 行 性G 具 有 下 游 防 洪 任 務(wù) 的 水 庫 若 氣 象 部 門 降 雨 漏 報 后 發(fā) 生 降 雨 量 小 于 水 庫 下 游 防 洪 標(biāo) 準(zhǔn) 可抗 御 降 雨 能 力 ， 則 氣 象 部 門 降 雨 信 息 可 以 利 用 ， 且 無 風(fēng) 險 。A 從 水 庫 工 程 安 全 出 發(fā) 若 氣 象 部 門 降 雨 漏 報 后 發(fā) 生 降 雨 量 小 于 水 庫 校 核 標(biāo) 準(zhǔn) 洪 水 可抗 御 降 雨 能 力 ， 則 氣 象 部 門 降 雨 信 息 可 以 利 用 ， 且 無 風(fēng) 險 。 利 用 降 雨 預(yù) 報 信 息 的 可 行 性降 雨 預(yù) 報 信 息 應(yīng) 用 于 “ 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 ” 的 可 行性 分 析降 雨 預(yù) 報 信 息 應(yīng) 用 于 “ 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 ” 的 關(guān) 鍵時 期 分 析臺 汛 期 水 庫 從 最 高 水 位 （ 高 于 興 利 蓄 水 位 ） 下 降 時 期 ， 是 利用 降 雨 預(yù) 報 信 息 “ 動 態(tài) 控 制 汛 限 水 位 ” 的 關(guān) 鍵 時 期 。 汛 限 水 位 允 許 動 態(tài) 控 制 域 的 確 定 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 ， 及 汛 期 限 制 水 位 是 可 變 的 ， 是運 動 的 ， 那 么 汛 限 水 位 是 否 可 隨 意 活 動 ？ 是 否 可 低 至 在 死 水 位 ？ 是 否 可 高 至 設(shè) 計 洪 水 位 ， 甚 至 校 核 洪 水 位 ？ 很 顯 然 ， 過 低 影 響 發(fā) 電 或 者 公 署 效 益 ； 過 高 可 能帶 來 極 高 的 防 洪 風(fēng) 險 ， 這 兩 者 都 不 是 科 學(xué) 的 汛 限 水 位 動態(tài) 控 制 方 法 。 對 水 庫 進 行 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 的 前 提 之 一 ，就 是 要 確 定 水 庫 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 的 約 束 域 ， 使 得 洪 水的 起 調(diào) 水 位 始 終 落 在 這 個 范 圍 內(nèi) 。 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 約 束 域 確 定 的 方 法 “ 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 域 ” 的 確 定 主 要 是 調(diào) 度 規(guī) 劃 設(shè) 計 階段 的 任 務(wù) 。 確 定 它 的 方 法 ， 通 常 從 工 程 措 施 和 非 工 程 措施 兩 方 面 考 慮 。 工 程 措 施 可 采 用 安 全 經(jīng) 濟 論 證 后 的 防 浪墻 與 粘 土 心 墻 無 縫 連 接 措 施 、 壩 頂 帶 帽 或 防 回 水 淹 沒 圍堤 等 。 非 工 程 措 施 ， 國 內(nèi) 曾 研 究 應(yīng) 用 預(yù) 泄 能 力 約 束 法 ，即 有 效 預(yù) 見 期 內(nèi) 預(yù) 泄 能 力 計 算 的 預(yù) 蓄 水 位 作 為 動 態(tài) 控 制汛 限 水 位 上 限 ； 預(yù) 報 調(diào) 度 方 式 及 其 規(guī) 則 確 定 方 法 ； 國 內(nèi)外 還 曾 采 用 梯 級 水 庫 的 防 洪 庫 容 補 償 法 ， 即 補 償 水 庫 有多 少 余 富 防 洪 庫 容 ， 則 被 補 償 水 庫 可 留 有 余 地 的 占 用 部分 防 洪 庫 容 ;還 包 括 包 線 法 等 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 效 益 分 析 動 態(tài) 控 制 汛 限 水 位 方 案 效 益 計 算 的 目 的 是 為 決 策 方 案 提 供重 要 依 據(jù) 。 選 擇 的 動 態(tài) 控 制 汛 限 水 位 方 案 的 效 益 ， 是 通 過 減少 棄 水 ， 充 分 利 用 洪 水 資 源 或 抬 高 水 電 站 運 行 水 頭 增 加 庫 蓄和 不 蓄 電 能 獲 得 的 ， 對 應(yīng) 原 設(shè) 計 方 式 而 言 ， 這 些 效 益 是 冒 風(fēng)險 換 來 的 。 當(dāng) 然 ， 若 改 變 調(diào) 度 方 式 ， 可 能 不 增 加 原 設(shè) 計 風(fēng) 險。 效 益 可 用 增 加 供 水 量 或 電 能 量 描 述 ， 亦 可 用 經(jīng) 濟 或 社 會 效益 指 標(biāo) 表 示 。 如 何 計 算 其 效 益 是 方 法 問 題 。 同 一 個 動 態(tài) 控 制汛 限 水 位 方 案 不 同 方 法 計 算 出 來 的 效 益 是 不 同 的 ， 因 此 ， 通過 比 較 選 擇 一 個 合 理 且 符 合 實 際 的 效 益 計 算 方 法 ， 對 于 抉 擇動 態(tài) 控 制 汛 限 水 位 方 案 ， 既 具 有 理 論 價 值 又 具 有 實 際 意 義 。 浙 江 省 作 為 水 鄉(xiāng) ， 已 經(jīng) 出 現(xiàn) 了 “ 水 鄉(xiāng) 水 亦 愁 ” 的 尷 尬 局 面 ；水 資 源 短 缺 ， 供 水 緊 張 將 成 為 今 后 社 會 發(fā) 展 的 一 個 阻 礙 ；河 網(wǎng) 和 地 下 水 的 供 水 量 無 法 增 加 ， 水 庫 的 水 質(zhì) 普 遍 較 好 ，增 加 水 庫 的 供 水 量 是 緩 解 矛 盾 的 途 徑 ；對 水 庫 進 行 科 學(xué) 調(diào) 度 以 增 加 供 水 量 這 種 非 工 程 措 施 ， 成 本低 ， 易 于 操 作 ， 是 增 加 水 庫 供 水 量 的 有 效 方 法 ；水 庫 汛 限 水 位 動 態(tài) 控 制 即 是 為 了 緩 解 缺 水 地 區(qū) 的 用 水 緊 張矛 盾 ， 增 加 水 庫 供 水 量 而 產(chǎn) 生 的 方 法 ；北 方 和 中 原 部 分 地 區(qū) 水 庫 已 經(jīng) 采 用 該 方 法 ， 效 益 明 顯 ， 國家 防 總 試 點 水 庫 如 白 龜 山 ， 丹 江 口 已 經(jīng) 完 成 了 試 點 研 究 。