水库调度中的风险及控制
发表时间：2014-12-08T16:35:09.890Z 来源：《工程管理前沿》2014年第11期供稿作者：赵兴田
[导读] 水库调度是一种控制运用水库的技术管理方法，是根据各用水部门的合理需要。
赵兴田
黔东南州开发投资有限责任公司贵州凯里 556000
摘要：为了水库调度能够有效地发挥作用，并降低洪水过后无水可蓄、调度引发环境问题和安全问题等风险的出现概率，我们需对水库调度中的风险进行控制。本文简单介绍了水库调度的相关知识，并重点探讨了水库调度中的风险及控制措施。
关键词：水库调度；风险；控制
一、水库调度
水库调度是一种控制运用水库的技术管理方法，是根据各用水部门的合理需要，参照水库每年蓄水情况与预计的可能天然来水及含沙情况，有计划地合理控制水库在各个时期的蓄水和放水过程，亦即控制其水位升、降过程。水库调度的基本任务是：在确保水电站水工建筑物安全的前提下，按设计确定的任务、调度原则合理安排水库的蓄、泄、供水方式，充分发挥水库防洪、发电、灌溉、供水、航运等综合利用的效益，发挥水电厂在电力系统中的调频、调峰和事故备用作用。合理调度水库，提高电厂经济运行水平。在水库调度中风险是指水库在调度、运行期间，失事事件发生的可能性或概率和偏离正常状态或预期目标的程度。不是所有水库都能进调度吗，适合风险调度的水库应具备以下条件：完全多年调节水库，着重于长期风险调度策略的制订，只在发生大洪水时（洪量大于等于库容量）才考虑短期策略。周调节以下水库，由于几乎没有防洪库容，因而不适用风险调度方法。介于多年和周调节之间的水库是风险调度的最佳实施对象。由于调节性能差，洪水期风险调度更易获得收益；由于既有兴利库容又有防洪库容，更易于灵活制订策略。洪水期水库有弃水或未弃水但库水位将超过汛限水位；洪水前后一周左右时间内的天气、水文形势能正确预测；发电机组和泄排水设备运行状态良好。
二、水库调度中的风险及控制
（一）洪水过后无水可蓄风险
传统的水库调度方法把初设阶段采用的防洪调度方案视为建库后水库实际调度应遵循的准则，而忽略了这两个阶段水库调度工作的任务和依据的信息条件发生的巨大变化，它没有充分利用气象云图分析系统、水雨情遥测系统、洪水预报调度系统，不考虑洪水预报或降雨预报信息。其调度方式单一，缺乏灵活性，未能充分发挥水库的调节作用，虽然合法但不尽合理。从而导致许多水库，尤其是北方水库形成调洪过程受汛限水位的约束发生弃水，洪水过后又无水可蓄的局面，造成洪水资源的浪费。要改变这种汛期弃水汛后又无水可蓄的矛盾局面，可采用汛限水位动态控制。
以某工程为例，根据工程所在河流水文站降水量统计资料，流域年内降水主要集中在4-9月，占全年降水量的90%，5-8月约占全年降水量的60%。各主要河流洪水成因主要受热量条件和降水量的控制，通常洪水过程具有明显的日变化，且一日一峰的变化过程与气温和高空温度的变化基本相应。洪水过程的历时较长，洪量相对较大，一般洪水上升过程阶段为3-6d，下降阶段为2-4d，洪水过程呈一日一峰的锯齿形，从起到落5-10d。
根据水库所在流域洪水特点，汛期洪水成因主要受热量条件和降水量的控制，根据来水情况和洪水资料，考虑洪水年际之间和年内洪水统计特性变化规律，可将汛限水位分为三期：一期为6月1-30日，二期为7月1-31日，三期为8月1-31日。
通过水库近6年的运行表明，汛期平均弃水量占来水量的34%，尤其在主汛期连续弃水时间较长，来水偏丰年，月弃水时间达到了20d，水量利用率较低，造成水资源极大的浪费。
水库“入库水量”的预报精度，影响汛限水位动态控制的范围，又能影响汛限水位达到动态控制下限的起始时间。当水库库水位处于汛限水位动态控制域内，泄流开始大于入库且具有控制能力，便具有汛限水位动态控制的充分必要条件。从防洪安全角度，基于汛限水位是水库遭遇设计洪水的起调水位及其调洪过程中水位变化特性，实施“汛限水位动态控制”的时间，不应该在“一边降雨一边涨洪”的库水位上升时期，基于大量调洪计算的统计规律，水库最高水位出现在峰后的某一时段，所以汛限水位动态控制的充分必要条件发生的最适宜时间一般在本次洪水的退水阶段，即本次洪水的库水位开始下降到下次暴雨洪水起涨前段时期。这一时期越长汛限水位动态控制的效益越大。（二）调度运用不当造成河流生态环境问题
闸坝本身对于河流的连续性就形成了胁迫效应,如果调度运用不当,会使这种胁迫效应加剧。比如,淮河流域现有水闸5400余座,这些闸坝的存在破坏了水系的连通性,导致淮河纳污能力大幅度下降。为保证灌溉等用水,大多数闸坝在整个枯水期基本封闭,排入河道的工业废水和生活污水在闸坝前大量聚集,当汛期首次开闸泄洪时,这些高浓度污水集中下泄,极易造成突发性污染事故。现以三峡水库调度运行中的问题为例,更清楚地说明现行水库调度方式表现出来的风险。
为解决上述风险，采取以下控制措施：
（1）以满足河流生态需水为目的，保持河流一定自净能力的水量；防止河流断流和河道萎缩的水量；维持河流水生生物繁衍生存的必要水量。综合考虑与河流连接的湖泊、湿地的基本功能需水量，考虑维持河口生态以及防止咸潮入侵所需的水量。（2）泥沙调度。水库可按“蓄清排浑”、调整泄流方式以及控制下泄流量等方式。通过调整出库水流的含沙量和流量过程，尽量降低下游河道冲刷强度。减少常规调度情况出库水流对下游河道冲刷范同并延缓其进程，以减小不利影响。
（3）水质调度。改变水库的调度运行方式，在一定的时段降低坝前蓄水位，缓和对于库岔、库湾水位顶托的压力，使缓流区的水体流速加大，破坏水体富营养化的条件。也可以考虑在一定时段内加大水库下泄量，带动库区内水体的流动，达到防止水体富营养化的目的。可利用水库调度对水资源配置的功能，蓄丰泄枯。增加枯水期水库泄放量，从而显著提高下游河道环境容量，改善水质。从而有效缓解河流水体富营养化现象，控制蓝藻和“水华”的暴发。
（4）生态因子调度。如单项的水温、流速、流量等生态因子调度。以水温为例，可根据水库水温垂直分布结构，结合取水用途和下游河段水生生物生物学特性，通过下泄方式的调整，以提高下泄水的水温，满足坝下游水生动物产卵、繁殖的需求。（5）综合调度。根据具体水利工程运行与管理中的特点和实际，实施包含以上的各项或几项的综合优化调度。（三）调度安全风险