利用水文预报进行水电站水库汛期预报调度

王路路

（东营市水文局，山东 东营 257000）

传统水电站水库因其存在调节能力较差、水头低且蓄水量小等问题，在汛期时水位控制受到很大的威胁，水位控制是决定水电站水库安全的关键所在。因此，需要借鉴更先进的措施，水文预报是根据前期或当前的水文气象资料，对一个水域、一个区域或一个水文站在未来一段时间内的水文状况做出定性或定量的预测[1]。根据水文预报结果确定合理的调度控制措施，在切实满足调度要求的基础上，保证水电站的正常发电，进而提高水电站的工程效益。

1 水电站水库汛期水位调度重要因素

水电站水库的汛限水位主要由水电工程的规模确定，应综合考虑以下因素：

（1）防洪安全、上下游淹没和安全泄量的限制。在径流式水电站中，其泄水能力一般遵循来水量与泄水量持平的基本原则[2]。由于水库工程设计受到较多因素的影响和限制，在不同开发目标下，对汛限水位提出的要求也有所不同。若无法达到一致，在防洪和发电目标进行综合评价的过程中，将最低安全水位确定为汛限水位。在汛期水库运行调度时，可将预见期对应的洪水预报结果作为依据开展预报调度，以此保证水文控制有效性与合理性。

（2）若汛期未发生洪水，水库在水位相对较高的情况下运行，用于减少来水不足时发电实际耗水率，保证发电量。若洪水超出了上游的淹没标准，则应按照防洪基本原则做好洪水调度计算，再根据计算结果，在大洪水到来前，将水库的实际水位降低到汛限水位之下。

2 水文预报在汛期水电站水库调度中的应用

目前水文预报、水文信息的收集与传递已日趋成熟，这种方法应用非常广泛。根据实践结果可知，水文预报对洪水预报成果，不仅预测周期长，而且预报精度高，能满足防洪调度的基本要求，还可以对流域范围内所有点位产生的流量进行显示。其中，预见周期内主要由降雨时间和空间分布决定。在相对较大范围内，其洪水预见期一般很长，能良好满足洪水调度方面的需求。

水库回水指水库形成洪水后开始入库过程中水面线壅高，属于明渠非恒定流。通过目标函数确定水库水位稳定性。

目标函数表达式能反映水位波动大小；PD,t是t时刻水库水位负荷量，T是收集时段，一天分为24个时段，每时段为1 h，PW,t是t时刻水位差，PCh,t是水库t时刻水位差。是一天中的24个时段的平均水位。

通过求解计算确定的稳定性可以得到理论方面的验证与保证，具体问题需要对应分析，对水库进行回水计算只是其中一例。

对不同水库，其大小与水面形状均有所不同，必然会对洪水产生的变化造成影响。在特定水库中，水面线壅高受到洪水流量直接影响。在未来时段中，回水线的形状将由现阶段回水线实际形状等因素决定。对入库洪水进行准确预报，通过对水库实际水位与泄流方式的适当调整，可确保回水线处在允许范围之内。

当预测有可能发生在上游淹没标准之内的洪水时，应在洪水来临前将上部汛限水位蓄水充分放出。这样的话，排出的水一般比较少，对下游的影响也比较小。

3 实例分析

该水库的土地资源使用标准以2年一遇标准对应回水线作为界线。在非汛期中，坝前最高水位根据正常蓄水位进行控制，结合2年一遇标准的洪峰流量对水库的回水线进行推求；在汛期，坝前水位降低到汛限水位，同样根据2年一遇标准的洪峰流量对水库的回水线进行推求。以洪水预报信息为依据，在较大的洪水到来以前，对85 m以上所有蓄水进行泄放，确保洪峰能够安全通过。

水电站引入水文自动测报技术，分别设置了遥测站、中心站与中继站，将正常情况下的预见期确定为9 h，在这种情况下，预报精度可达到90 %以上。因该系统能实现实时预报与预报修正，所以可根据完成修正的各类水文信息，对水库水位进行适当调整，做好实时调度，保证水能实际利用率。

洪水发生后，可将调度计算结果为依据，结合相关规定开展洪水调度。某年6月19日，该水库流域接连暴雨，平均降雨量达到79 mm，水库坝头处的降雨量更是能达到170 mm。当日14时，该水库的实际入库流量达到了2 520 m3/s，对应87.16 m的水位。这种实际情况下，预报在23时实际的入库流量将达到3 910 m3/s，17时预报到达20日的2时，实际入库流量将达到5 200 m3/s。水库水位情况调查如表1所示。

表1 水库水位情况调查表

基于此，从14时开始到20时，应逐渐将泄洪量增加到4 300 m3/s，以此尽可能快地释放库容,水库的水位为85.08 m，之后洪水将进一步上涨，泄量应开始增加，使水位始终处在85.00 m以内。至16：00时，水库入库洪峰流量达到9 650 m3/s，对应84.26 m的水位。在洪峰过后，流域的洪水开始消退。因受到持续降雨因素的影响，到18：00时，水库入库流量减小到4 220 m3/s，之后逐步使水位回到86.00 m，并在20：00时，水位回到87.30 m，对应2480 m3/s的流量。在本次洪水调度控制工作中，回水线始终处于征用线以下，能有效防止淹没损失，安全通过洪峰。

通过对水库水位的适当填高，能提高发电水头，降低发电耗水率，使水能的实际利用率得到显著提高。

4 结语

通过对防洪设计基本原则的分析，了解水库各种水文信息，确定合理可行的调度方式，在满足防洪基本要求的同时，也能带来较大的经济效益。经过多年的实践，水电站取得了显著的经济效益，在很大程度上体现了预测调度的重要作用和意义。