太平湾与三湾水库联合预泄错峰调度研究

李娜伟，梁艳慧，郝利勋

（1.辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新 123099；2.湖南交通设计院，

湖南 长沙 410000；3.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

太平湾与三湾水库联合预泄错峰调度研究

李娜伟1，梁艳慧2，郝利勋3

（1.辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新 123099；2.湖南交通设计院，

湖南 长沙 410000；3.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

针对丹东市发生的两种不同典型的 100 年设计洪水，在保证防洪安全的前提下，利用现状条件下可利用信息，以尽量削减丹东站组合洪峰流量为目标，开展了太平湾与三湾水库的联合预泄错峰调度研究，并对两库联合调度对丹东市的防洪作用进行了分析。 结果表明，通过两库的非常调度，可在一定程度上降低丹东的防洪压力。

水库联合调度；预泄；错峰；太平湾水库；三湾水库

丹东市位于中朝界河鸭绿江河口附近，现有堤防的防洪能力总体上基本达到 100 年一遇洪水标准，但尚有局部堤段未达到设计标准，大洪水年份（如 1995 年洪水）丹东市防洪压力仍然较大。太平湾与三湾（在建）水库在规划设计上均不承担丹东市的防洪任务，但在非常情况下，即丹东发生不同类型的百年一遇洪水 （1960 年型、1995 年型）时，利用两座水库的兴利库容与部分调洪库容，通过开展两库联合预泄错峰调度，可在一定程度上削减丹东站的组合洪峰流量，从而为减轻丹东市的防洪压力发挥一定作用。

1 流域概况

太平湾水电站位于鸭绿江干流上，距下游丹东市约 40km，集水面积 53576km2，占全流域面积的 83.1%。太平湾水库为日调节水库，大坝按500 年一遇洪水设计（44600m3/s），水库正常高水位 29.5m，相应库容 1.7×108m3，死水位 28.8m，相应库容 1.52×108m3。

三湾水利枢纽工程位于鸭绿江最大支流云爱河上，距下游丹东市 25km。坝址以上集水面积 5869 km2，占云爱 河全流域面积的 99.4%。三湾水库为不完全年调节水库，大坝按 100 年一遇洪水设计 （19000 m3/s），水库正常高水位 20.50m，相应库容 0.5038× 108m3，汛期限制水位与正常高水位相同，死水位15.60m，相应库容0.1572×108m3。

2 联合预泄错峰调度可行性分析

1）丹东站暴雨洪水组成特性。鸭绿江流域的洪水主要由暴雨引起，多发生在 7—8 月份。形成暴雨的天气系统有台风、气旋和副热带高压等，特大暴雨由两种以上气旋遭遇而成。丹东站洪水由三部分组成，即干流太平湾水库下泄的洪水、区间最大支流云爱河上三湾水库下泄的洪水和太平湾～三湾～丹东区间洪水。受太平湾上游水丰水库调蓄作用与降雨分布特性的影响，丹东站在大洪水年份干、支流洪水基本不同步。1960 年型洪水以三湾流域为主，干小支大；1995 年型洪水以太平湾水库上游为主，干大支小，使太平湾、三湾水库为丹东的联合削峰调度成为可能。

2）水库泄流能力。太平湾水库在校核洪水位时 的 最 大 泄 量 为 56100m3/s， 与 校 核 洪 水 p= 0.02%的洪峰流量相同；三湾水库在校核洪水位时的最大泄量为 27200m3/s，与校核洪水 p=0.1%的洪峰流量相同。两座水库在正常高水位时最大泄量分别为 33800m3/s和 13400m3/s。即太平湾和三湾水库的泄流能力很大，具备预泄能力，并且非常运用时期可以满足大坝自身防洪安全的泄量要求。

3）大洪水时，削减丹东站洪峰对降低洪水位有一定成效。丹东市所处河段虽为感潮河段，水流既受自上而下的洪水波动影响，又受自下而上的潮波顶托影响，但当上游来水流量超过 15000 m3/s时，上游来水对丹东站的水位已起控制作用，通过削减丹东站洪峰流量可以降低丹东站洪水位，从而取得一定的防洪效果。

3 洪水典型和量级识别

3.1 洪水典型识别

鸭绿江洪水主要由暴雨引起，一般历时 1~3 d。三湾水库以上流域和太平湾水库以上流域在我国境内的水雨情信息可得到及时采集，太平湾水库以上在朝鲜境内的雨情信息可通过天气在线网站（www.t7-online.com）获得 10 个雨量站的实际降雨信息。根据三湾水库以上区域和太平湾水库以上区域的环流形势及降雨分布、雨强、降雨量等特性，可以对洪水类型进行初步识别。

此外，根据丹东站洪水组成，可通过对干支流各控制站（如云爱河流域梨树沟站，太平湾上游集安、桓仁、砬子沟站和太平湾下游荒沟站等）的实时流量监测，重点分析比较太平湾上游与云爱河流域实时流量大小以及其在时段内的起涨程度，进一步判断对丹东洪水起控制作用的水量来自云爱 河流域还是太平湾上游流域。

3.2 洪水量级识别

当丹东站发生 50 年一遇洪水时，7d 洪量为106×108m3，对应全流域平均净雨深 164mm；当丹东站发生 100 年一遇设计洪水时，7d 洪量为128×108m3，对应全流域平均净雨深 198mm。因此，当丹东站发生超 50 年一遇洪水时，流域会普降大暴雨，累积降雨量一般要超过 200mm。鸭绿江流域暴雨主要集中在 7，8 月份，发生 100 年一遇洪水时土壤含水量早已蓄满，洪量预报精度较高，利用预报洪量可对洪水量级进一步识别。当降雨分布在太平湾水库以上时，利用太平湾水库上游各控制站洪水起涨过程，既可增长预见期，又可对洪水量级作实时校正。

4 两库联合预泄错峰调度方案

4.1 洪水传播时间及对预见期要求

通过对丹东站洪水组成进行分析，太平湾水库下泄洪水至丹东站需 9h，三湾水库下泄洪水至丹东站的传播时间为 3h。当利用三湾水库预泄错峰时，不用预报三湾水库就可提前6h获知太平湾水库的入库流量。若调洪时段长为 3h，则三湾水库可有 1 个时段（3h）的预泄时间和 1 个时段的削峰时间。当利用太平湾水库进行预泄错峰时，若要获得 1个时段预泄时间与1个时段的削峰时间，则需要提前 12h 预报出三湾入库洪峰的出现时间。

三湾水库以上流域有较及时与完备的水雨情采集系统。梨树沟站作为三湾水库的入库控制站，拥有比较详尽的洪水预报方案。其中，径流深预报采用降雨径流相关图，合格率为 93.9%。洪水过程预报采用单位线法，并根据暴雨中心位置，降雨强度、降雨历时、雨型及前期影响雨量等因素进行了综合分类，优选出 7条单位线可供预报应用。

4.2 预泄错峰指标选取

4.2.11960 年型洪水

1960 年型洪水以支流三湾水库为主，洪峰起涨迅速，到达丹东站时间短，若利用太平湾水库错峰则需要对三湾水库的入库洪水有较长的预见期。鉴于三湾水库降雨资料收集状况较好，洪水预报有较高精度，可采用三湾水库的累积净雨量和预报洪峰出现时间作为太平湾水库预泄错峰的判别指标。

由三湾水库的净雨推求过程可知，当三湾以上流域的累积净雨量达到 200mm 时，若持续降雨则三湾水库可能发生百年或以上量级的洪水，需要实施错峰调度。因此，选取三湾以上流域累积净雨量达到 200mm 和预报洪峰出现时间，作为太平湾水库预泄错峰的指标。

4.2.21995 年型洪水

1995 年型洪水以干流为主，受水丰水库出库流量不确定的限制，太平湾水库洪水预报难度较大。但由于三湾出库洪水传播到丹东的时间比太平湾水库短6h，可采用太平湾水库起涨时段流量和实际出现洪峰作为三湾水库预泄错峰的判别指标。

由丹东洪水组成特性可知，当太平湾水库的入库流量超过 28000m3/s时，将对丹东防洪构成威胁，需要实施错峰调度。因此，选取实时入库流量大于 28000m3/s或实际出现的洪峰作为三湾水库为太平湾水库开始错峰的指标。

4.3 两库联合调度对丹东市的防洪作用

在满足太平湾水库调洪最高水位不超过正常高水位 29.5m，三湾水库调洪最高水位不超过正常洪水位 20.5m(1960 年除外)的前提下，针对太平湾和三湾水库的联合预泄错峰调度，共分析了2种不同的削峰方式，即理想状态下以补偿丹东的方式削减洪峰和以水库削平头的方式削减洪峰。太平湾和三湾水库联合预泄调度对丹东市防洪作用见表1。

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