全国水库防洪调度决策支持系统工程

2003年度国家科学技术进步奖二等奖。 2100433B

主要完成人：邱瑞田、王本德、郭生练、包为民、万海斌、周惠成、钟平安、田以堂、陈森林、李兴学

主要完成单位：国家防汛抗旱总指挥部办公室、大连理工大学、河海大学、武汉大学、水利部南京水利水文自动化研究所、北京市水利自动化研究所、北京海淀燕禹通信遥测联合新技术开发部

为确保水工建筑物的安全，在水库遭遇设计洪水时，库水位应不超过设计洪水位；遭遇校核洪水时，库水位应不超过校核洪水位。前者称水库正常运用，后者称水库非常运用。

水库防洪调度正常运用方式

可以采用库水位或者入库流量作为控制运用的判别指标。按照预先制定的运用方式蓄泄洪水（参见水库设计最大泄洪流量），控制库水位不高于设计洪水位。

水库防洪调度非常运用方式

当库水位己达到设计洪水位并将超过时，对有闸门控制的永久性泄洪设施（包括非常溢洪道等），可打开全部闸门或按规定的泄洪方式泄洪，以控制发生校核洪水时库水位不超过校核洪水位。如需启用临时性泄洪设施，而启用后会使下游产生严重的淹没损失，或可能冲毁部分水工建筑物，影响水库效益，造成严重后果时，则需要慎重拟定合理的启用条件（称启用判别指标）。通常以库水位略高于设计洪水位，或以入库流量略超过设计洪峰流量且有上涨的趋势作为临时性泄洪措施的启用条件。具有较大蓄洪能力的水库，以库水位作为启用条件比较可靠，而且易于掌握。库容较小，设计洪水位与校核洪水位相差不大的水库，以入库流量作为启用条件比较安全．水库非常运用时，宜严格控制泄量不超过入库最大流量，以免人为增加下游的洪灾损失。

多泥沙河流水库的防洪调度，还应专门研究采用可减少泥沙淤积数量和改善淤积部位的调度方式

水库的防洪调度方式，一般可分为固定泄洪调度、防洪补偿调度和防洪预报调度。有防洪和兴利作用的综合利用水库，在防洪调度中还需要考虑防洪与兴利的联合调度。

水库防洪调度固定泄洪调度

对于防洪区紧靠水库下游、水库至防洪区的区间面积小、流量不大或者变化平稳的情况，区间流量可以忽略不计或看作常数。对于这种情况，水库可按固定泄洪方式运用，当洪水不超过防洪标准时，控制下游河道流量不超过河道安全泄量。固定泄洪调度一般分为一级固定泄洪与多级固定泄洪。

(1)一级固定泄洪。对防洪区只有一种安全泄量的情况，水库按一种固定流量泄洪。入库流量超过该泄量的部分蓄在库内，直至库水位达到防洪高水位。(2)多级固定泄洪。水库下游有几种不同防洪标准与安全泄量时，水库按几种固定流量泄洪的方式运用。一般多按“大水多泄、小水少泄”的原则分级控制。有的水库按库水位控制分级，有的水库按入库洪水流量控制分级。

水库防洪调度防洪补偿调度

对于防洪区离库区较远、区间面积及洪水变化较大的情况，为有效地发挥防洪库容的作用，一股按补偿调度方式运用。这种调度是以防洪区不超过河道安全泄量为原则，根据区间洪水的大小及传播时间，确定水库补偿泄洪流量。区间流量较大时，水库少泄；区间流量较小时，水库多泄，控制两者汇合后的流量不超过下游河道安全泄量或预先制定的某一流量标准。对于有几种安全泄量或流量标准的情况，可采取多级防洪补偿调度。根据区间洪水和补偿条件的不同，又可分为考虑洪水传播时间的补偿调度、考虑区间洪水预报的补偿调度和考虑综合因素的防洪补偿调度。

(1)考虑洪水传播时间的补偿调度。当水库泄量到达防洪区的传播时间小于或等于区间洪水传播到防洪区的时间时，水库泄量比区间洪水提前到达防洪区，故可以利用传播时间差按已知区间流量确定水库的防洪补偿泄量。(2)考虑区间洪水预报的补偿调度。若水库泄量晚于区间洪水到达防洪区，则需要有一定预见期的区间洪水预报，才能预知区间流量并考虑预报误差对水库进行补偿泄洪。(3)考虑综合因素的防洪补偿调度。对区间面积很大、洪水遭遇组成比较复杂的情况，可以参照洪水发生的基本规律并根据以往实际洪水资料，分析水库对防洪区补偿调度的蓄泄洪量与防洪区的水位、流量及涨率之间的经验关系，据此建立以防洪区水位、流量、涨率等综合因素为参数的防洪补偿调度图，作为指导水库防洪补偿调度的依据。

水库防洪调度防洪预报调度

具备洪水预报技术和设备条件，洪水预报精度及准确率较高，蓄泄运用较灵活的水库，可以采用防洪预报调度。通常有以下2种方式：

(1)根据洪水预报提前腾出库容以蓄纳即将发生的洪水。对于有兴利任务的水库，其预泄水量一般以该次洪水过后水库能回蓄到防洪限制水位，不致影响兴利效益为原则来确定。预报调度可以与补偿调度相结合。预报预见期越长、预报误差越小，则防洪预报调度效果越好。日前，多采用短期防洪预报调度；中韩u预报精度较差，实际应用尚不多；长期预报尚处于探索阶段。随着水文预报科学技术水平的提高，防洪预报调度将是提高防洪效益的有效途径。

(2)根据入库洪水（或防洪控制点以上的洪水）的洪峰或总量的预报进行水库调度。在考虑分级调度的情况下，若预报洪水（考虑预报误差）即将超过下游某一级防洪标准的相应安全泄量时，即可提前按高一级标准的安全泄量泄洪。如预报将发生超过工程防洪标准的洪水（考虑预报误差）时，可提前按确保水库安全的调度方式运用，以提高水工建筑物的安全度。

水库防洪调度防洪与兴利联合调度

防洪要求汛期预留库容以滞蓄洪水，兴利则希望汛期多蓄水以提高枯水期调节流量。为了解决防洪与兴利矛盾，需要通过水库防洪与兴利的联合调度，使防洪与兴利库容得到最大限度的结合，防洪与兴利库容可以结合利用的部分称为重叠库容。重叠库容在汛期应经常腾空，仅当入库流量与区间流量汇合后将超过防洪区河道安全泄量时才允许蓄洪，洪水过后迅速放空，以调蓄随时可能再次发生的洪水：在汛末，则力争蓄满重叠库容。采用防洪与兴利联合调度是有条件的，首先要求洪水发生时间有一定规律、洪枯水期比较稳定，其次要求有较大的滞洪设备及控制闸门。

汛期水库的调节方案首先由水电厂提出，经主管单位审查后，报有决策权的防汛指 挥部。水电厂按防汛指挥部门的决策命令进行泄洪闸门的操作，并及时通报有关部门， 其防汛调度决策程序见图。