基于库容补偿分析确定葠窝水库汛限水位研究

我国的水 文特 点决 定 了汛 期 是水 库调 度 的关 键时 期。 在水库的汛期 控制 运用 中 , 汛 限水 位 是十 分重 要 的特 征水 位 , 同时关系到 水库防 洪与 兴利蓄 水。目前 , 国 内对 汛期水 位的控制运用主要 有两 种方式 [ 1 2] , 一是按 照规 划的 防洪调 度规则进行控制 ; 二 是利 用实时 和预 报的水 雨情 信息 , 在汛 限水 位控制域内进行动态控制。前者注重 了防洪安全 , 后者 则在 不增加防洪风险的前提下 , 更加侧 重提高洪 水资源的利 用率。 近年来 , 随着经 济社会 的发 展 , 水 资源 供需 矛盾日 趋突 出 , 也使得人们更加关注供效益也 因此更加受 到重视。迄今 为止 , 分期提高汛限水位和汛限水位动 态控制是 两个主要解 决方案 。较之以 前普遍采用全汛期单一汛 限水位的方 法 , 分 期控制 汛限水位后提高了汛后兴利 蓄水的可能 性 [ 3 4] 。分期 控制汛限水位的特点仍 是不考 虑预 报信 息 , 属传统 的 静态 控制 方式。较之分 期提高 汛限 水位 , 动 态控制 汛限 水位的 基本思路是 : 在深入分析降雨、 洪水预报可 利用性的 基础上 , 确定汛限水位 动态 控制 域 , 并 研究 和 应用 实时 动 态控 制方 法 , 在 不增加 防洪风 险的前提 下提高 洪水资 源的利 用率 [ 5] 。 国内自 2002 年开始 大量研 究以 来 , 已 取得 了丰 富成 果[ 6 9] 。
音阁水库 , 重新确定 葠窝水 库汛 限水 位时 , 是假 定上 游观音 阁水库 达到汛限水位的情况 , 按照各种 全区洪水 不同频率的 各种设计洪水组合 , 考虑 太子河 流域 三大水 库观 音阁 水库、 葠窝水 库和汤河水库的水库大坝自身 、 下游防洪 目标的防洪 标准以及淹没 动迁 标准 等 约束 条件 , 三大 水库 联 合调 洪计 算 , 确定出修建观音阁水库后 葠窝水库 的汛限水 位及其泄流 方式。这在水库 设计阶段 , 是比较 安全和合理 的。但从水库 的实际运行情况来看 , 由于 葠窝 水库 是年调 节水 库 , 多年中 汛期水 位达到汛限水位 , 而上游的观音 阁水库水 位距汛限水 位 255. 2 m 相差很 远。据统 计 , 自观 音阁水 库运 行以来 , 约 60% 的年份主汛 期水位未达到汛限水位 , 如果考 虑汛限水位 以下的这部分 库容 , 则 很 可能 提高 下 游 葠 窝水 库 的汛 限水 位 , 从而在不增加防洪风险的前提下提 高 葠窝水 库的洪水资 源利用率。因此 , 研究考虑观音阁水库 库容补偿 条件下提高 葠窝水库的汛限水位是可行的 。
基于库容补偿分析确定葠窝水库汛限水位研究
李 菡1 , 彭 勇2 , 彭兆亮2 , 王国利2
( 1. 辽宁省供水集团 , 沈阳 110003; 2. 大连理工大学 水利工程学院 , 辽宁 大连 116024)
摘要 : 针对国内提高汛限水位研究与实践中未考虑水库群 库容补偿的 现状 , 以观音阁 - 葠窝梯级 水库群为 背景 , 分 析了考虑上游 观音阁水库富余防洪库容补偿下游 葠窝水库的可行性 , 通过适当选取地区设计洪水 , 拟定观音阁水 库 不同的起调水 位方案 , 分别按规划和现状防洪标准两种情 景 , 通过 调洪计算 确定了观音 阁水库汛 期不同水 位下 , 葠 窝水库汛限水 位的提高值 , 并分析了提高汛限水位后蓄水与发电的 效益变化。 关键词 : 汛限水位提高 ; 梯级水库群 ; 库容补偿 ; 地区设计洪水 ; 葠窝水库 ; 观音阁水库 ; 防洪标准 中图分类号 : T V 697. 1 文献标识 码 : A 文章编号 : 1672 1683( 2011) 03 0039 04
1
水库群的工程背景
葠窝 、 观音阁和汤河水库是辽宁省 太子河流 域上的三座
大型水库 , 其中 , 观音阁、 葠窝水库是位 于太子河 干流上的梯 级水 库 ; 二者与太子河支流上的汤河水 库组成的 并联水库群 共同承担下游辽阳地区的防洪任务。 葠窝水库是一座不完全年调节水库 , 位于辽 阳市以东约 40 km 处 , 是一座以防洪、 灌溉为主 , 兼顾发 电及农 田灌溉功 能的 大( II) 型水利枢纽工程 , 控制流 域面积 6 175 km 2 ; 葠窝 水库上游 108 km 处的观音阁 水库是多年 调节水库 , 坝 址位 于本溪 市 上游 40 km 处 的 太 子 河 干 流 上 , 控 制 流 域 面 积 2 795 km 2 , 占 葠窝水库 控制 面积 的 45. 3% , 占 辽阳 站 控制 面积 的 34. 6% ; 汤 河水 库位 于 辽阳 市太 子 河支 流汤 河 上 , 控制流域面 积 1 228 km 2 。三 座水 库 的水 库特 性 如表 1 所 示 [ 10] 。 表 1 葠窝 、 观音阁及汤河水库特性
南水北调与水利科技
2011 年第 3 期
活、 生态用水的 任务。在不 增加 防洪 风险的 前提 下 , 合 理提 高水库 汛限水位 , 充分利用洪水资源 , 对增 强当地供 水安全 , 促进流域经济社会的可持续发展都十分重要。
2. 2
库容补偿条件下提高葠窝水库汛限水位的可行性
在 太子河观音阁水库初步设计报 告 中 , 由 于修建了观
水文 水资源
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第 9 卷 总第 54 期 甚至 可以得出结论 : 针对单个水库的汛 限水位动 态控制的研 究 , 已取得了较系统的理论与应用 成果。但研究 成果只着眼 于单个水库 , 并未考虑水库群之间的防洪库容补 偿关系。 对单库汛限水位动态控制研究的假设 条件是 : 并联或串 联水 库群中其他水库的起调水位均为汛限 水位 , 通过预报调 度方式或对分期设计洪 水的 调洪演 算确 定目标 水库 的汛限 水位 动态控制域或分 期汛 限水位 值。但 实际上 水库 群中其 他水 库的汛期水位常常低于汛限水位值 , 该水位 至汛限水位 的部 分库容实际上起到补偿作用 , 应研 究考虑库 容补偿条件 下提高被补偿水 库的汛 限水 位。例如 , 辽宁 省观 音阁、 葠窝 两水库构成梯 级水 库群 , 在确 定下 游 葠窝 水库 的 汛期 水位 时 , 应考虑上游 观音阁 水库 的库容 补偿 特点。目 前 , 国内对 考虑 库容补偿条件下 的汛 限水位 研究 与实 践还很 少。本文 以此为研究重点 , 结合观、 葠两水库及流域 防洪工程 的特点 , 分别 针对太子河流域的规划和现状防洪标 准 , 研 究上游观音 阁水库处于不同水位 时 , 下游 葠 窝水 库的汛 限水 位值 , 并定 量分析提高汛限水位后的效益变化。
收稿日期 : 2011 04 13 修回日期 : 2011 05 05 网络出版时间 : 2011 05 29 15: 44 网络出版地址 : ht tp: / / w w w . cnk i. net / kcms/ detail/ 13. 1334. T V . 20110529. 1544. 003. h tm l 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 51079015; 50979011) 作者简介 : 李 菡 ( 1963 ) , 女 , 辽宁沈阳人 , 主要从事流域防汛决策支持系统研究。 E mail : hzht y@ 163. com 通迅作者 : 彭 勇 ( 1979 ) , 男 , 湖北公安人 , 讲师, 博士 , 主要从事水电系统多目标优化、 防洪减灾决策支持系统等方面的研究。 E mail: pyong cuidi@ 163. com
第9卷 第3期 2011 年 6 月
南 水 北 调 与 水 利 科 技
S out h t o N ort h W ater Diver sion and Wat er Science & Techn ol ogy
Vo l.9 No . 3 Jun. 2011
doi : 10. 3724/ SP. J. 1201. 2011 . 03039
Determination of Reservoir Flood Limited Water Level Based on Reservoir Capaci ty Compensation Analysis and its Application
LI H an 1 , PEN G Y ong2 , PEN G Zhao liang2 , WA N G G uo li2 ( 1 . Liaoning W ater Sup p ly Gr oup , S heny ang 110003, China; 2 . School of Civil and H y dr aulic Eng ineer ing , D alian Univ er sity of T echnology , D alian 116024 , China) Abstract: T o deal wit h the lacking of consider ing reser voir capacit y co mpensation while raising reservo ir floo d limited w ater lev el, this paper focuses on Senw o R eser vo ir's flo od limited water level raising under the backgr ound o f G uany ing e Senw o Casca ding R eser voirs. F ir st ly , w e analyze the feasibilit y o f pro viding capacity compensation by G uany ing e Reserv oirto Senw o Reser v oir . Secondly, a gr oup of suitable desig ned reg io nal flo ods ar e chosen for o per ating calculat ion for Guany inge Reserv oir. T hird ly, raising values of Senwo Reservo ir's flood limited wat er lev el under different init iatio n elevations of Guanying e Reserv oir ar e determ ined by designed floo ds o per ating calculatio n. F or practical purpose, two floo d co nt ro l situat ions ar e consider ed as con str ained conditions, w hich ar e current and planned flo od contr ol standard. Finally, the benefits of wat er sto rag e and power g ener ation after r aising floo d limited wat er lev el ar e estimated. Key words: reserv oir floo d limited water level r aising; cascading reservo ir s; reservo ir capacity compensation; desig ned reg ional floo ds; Senw o Reserv oir ; G uany ing e Reservo ir ; flood contro l standar ds